(57)【要約】【課題】光学構造による光の受光および生成。【解決手段】光入力は、光入力を第１の部分および第２の部分に分割するように構成される第１のビーム・スプリッタと、第１の部分から第１の偏光部分と第２の偏光部分とを提供するように構成される第１の偏光ビーム・スプリッタであって、前記第１の偏光部分は、第１の出力を提供するためのものであり、前記第２の偏光部分は、第２の出力を提供するためのものである第１の偏光ビーム・スプリッタと、第２の部分における光の偏光を変更するように構成された少なくとも１つの偏光変更デバイスと、前記少なくとも１つの偏光変更デバイスにより変更された光を受光し、前記少なくとも１つの第３の出力を提供するために、少なくとも１つの第３の偏光部分をそこから提供するように構成された少なくとも１つの第２の偏光ビーム・スプリッタと、を備える構造により複数の光出力に分割される。光出力を、同様の原理に基づいて、逆に生成することができる。【選択図】図１
2017507593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入力を第１の部分と第２の部分とに分割するように構成された第１のビーム・スプリッタと、
前記第１の部分から第１の偏光部分と第２の偏光部分とを提供するように構成された第１の偏光ビーム・スプリッタであって、前記第１の偏光部分は、第１の出力を提供するためのものであり、第２の偏光部分は、第２の出力を提供するためのものである第１の偏光ビーム・スプリッタと、
前記第２の部分における光の偏光を変更するように構成された少なくとも１つの偏光変更デバイスと、
前記少なくとも１つの偏光変更デバイスにより変更された光を受光し、少なくとも１つの第３の出力を提供するために、少なくとも１つの第３の偏光部分を提供するように構成された少なくとも１つの第２の偏光ビーム・スプリッタと、
を備える、光入力を複数の光出力に分割する装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第２の偏光ビーム・スプリッタは、少なくとも１つの第４の出力を提供するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の偏光ビーム・スプリッタによって生成された前記第２の偏光部分、および、前記少なくとも第２の偏光ビーム・スプリッタによって生成された少なくとも１つの第４の偏光部分における光を、前記装置の前記それぞれの出力において第１の偏光部分と平行になるように、方向付けるように構成される少なくとも１つの光偏向デバイスを備える請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの偏光変更デバイスは、二分の一波長板および／または四分の一波長板を備える、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
第１の偏光変更デバイスと、偏光の異なる変更を提供するように構成された第２の偏光変更デバイスと、前記第２の部分をさらに第３の部分と第４の部分とに分割するように、および、該第３の部分を第２の偏光ビーム・スプリッタに投入し、該第４の部分を該第２の偏光変更デバイスに投入するように構成された第２のビーム・スプリッタとを備え、
前記第２の偏光ビーム・スプリッタは、前記第１の偏光変更デバイスを通して伝播される光から第３の出力および第４の出力を提供するように構成され、
第３の偏光ビーム・スプリッタが、前記第２の偏光変更デバイスによって変更されて光を受光するように、および、第５の出力と第６の出力とを提供するように構成される、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
シリアル構成で、または、前記第２の部分における光の偏光を変えるための並列構成で構成された少なくとも２つの偏光変更デバイスを備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記複数の出力において光を検出するように構成された検出器装置を備え、該検出器装置は、単一光子検出器アレイおよび電荷結合デバイス、ＣＣＤカメラのうちの１つを備える、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
ピンホールまたはレンズ構成装置が、前記複数の出力および単一光子検出器アレイとの間に提供される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、量子暗号、偏光解析法、または、偏光測定のために、光信号を受信するように構成される、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも３つの光入力と、
偏光された光を、関連した光入力からその出力に組み合わせる、および／または、方向付けるための逆に動作する偏光ビーム・スプリッタと、
偏光のうちの少なくとも１つを変更するように構成される少なくとも１つの偏光変更デバイスと、
前記偏光ビーム・スプリッタおよび前記少なくとも１つの偏光変更デバイスを通して伝播される光の出力と、
を備える制御された偏光を有する光を生成するための装置。
【請求項１１】
第１の偏光変更デバイスと、
偏光の異なる変更を提供するように構成された第２の偏光変更デバイスと、
第１の偏光ビーム・スプリッタ、第２の偏光ビーム・スプリッタ、および、第３の偏光ビーム・スプリッタと、を備え、
前記第１の偏光ビーム・スプリッタは、その出力において、第１および第２の偏光を提供するために、第１の入力および第２の入力から光を受光するように構成され、
前記第２の偏光ビーム・スプリッタは、前記第１の偏光変更デバイスへの入力のためにその出力において、第３および第４の偏光を提供するために、第３の入力および第４の入力から光を受光するように構成され、
前記第３の偏光ビーム・スプリッタは、前記第２の偏光変更デバイスへの入力のためにその出力において、第５および第６の偏光を提供するために、第５の入力および第６の入力から光を受光するように構成される、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の装置を備える通信システムのためのデバイス。
【請求項１３】
光を複数の光出力に分割するための方法であって、
光入力を第１の部分と第２の部分とに分割するステップと、
第１の出力および第２の出力を提供するために、前記第１の部分を第１の偏光部分と第２の偏光部分とに分割するステップと、
前記第２の部分における光の少なくとも１つの偏光を変更するステップと、
少なくとも１つの第２の偏光ビーム・スプリッタによって、少なくとも１つの第３の出力を提供するために、変更された偏光を有する前記光を、少なくとも１つの第３の偏光部分に分割するステップと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの第２の偏光ビーム・スプリッタにより提供された少なくとも１つの第４の偏光部分から少なくとも１つの第４の出力を生成するステップを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第２のビーム・スプリッタによって前記第２の部分を、第３の部分と第４の部分とに分割するステップと、
前記第３の部分を第２の偏光ビーム・スプリッタに投入するステップであって、前記第２の偏光ビーム・スプリッタは、第１の偏光変更デバイスによって変更された前記第３の部分における光を受光し、そこから第３の出力および第４の出力を提供する、ステップと、
前記第４の部分を第２の偏光変更デバイスに投射するステップと、
第３の偏光ビーム・スプリッタによって、前記第２の偏光変更デバイスによって変更された前記第４の部分からの第５の出力および第６の出力を提供するステップと、
を含む請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
シリアル構成で、または、並列構成で構成された少なくとも２つの偏光変更デバイスにより、第２の部分の偏光を変更するステップを含む請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
単一光子検出器アレイおよび電荷結合デバイス、ＣＣＤカメラのうちの１つを備える検出装置によって、前記複数の出力において光を検出するステップを含む請求項１３ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
量子暗号、偏光解析法、または、偏光測定のための、光信号を受信するステップを含む請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも３つの光入力をそれぞれの偏光ビーム・スプリッタの出力への前記光入力から偏光を組み合わせおよび／または方向付けるために、逆に動作する偏光ビーム・スプリッタに入力するステップと、
前記偏光の少なくとも１つの偏光を変更するステップと、
前記偏光ビーム・スプリッタおよび前記偏光の変更を通して伝播した光を出力に方向付けるステップと、
を含む制御された偏光を有する光を生成するための方法。
【請求項２０】
第１の出力において、第１の偏光および第２の偏光を提供するように第１の入力および第２の入力から光を受けるステップと、
第２の出力において、第３の偏光および第４の偏光を、第１の偏光変更デバイスへの入力のために、提供するように第３の入力および第４の入力から光を受けるステップと、
前記第１の偏光変更デバイスにより、前記第３の偏光および前記第４の偏光の偏光を変更するステップと、
第３の出力において、第５の偏光および第６の偏光を、第２の偏光変更デバイスへの入力のために、提供するように第５の入力および第６の入力から光を受けるステップと、
前記第２の偏光変更デバイスにより、前記第５の偏光および前記第６の偏光の偏光を変更するステップと、
を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記偏光ビーム・スプリッタにより、前記光入力の偏光を強化するステップを含む請求項１９または２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願開示は、光学構造による光の受光や生成に関する。
【０００２】
光の受光や生成の光学構造は、種々の目的のために使用することができる。たとえば、そのような構造は、量子暗号のために、より詳細には、光チャネルを経た量子鍵配送（ＱＫＤ）のために、使うことができる。他の可能な使用の例は、偏光解析法と偏光撮像を含む。たとえばコンパクトＱＫＤレシーバなど、コンパクト光レシーバやエミッタ構造は、統合化フォトニック・プラットホームを使用して提供することができる。しかしながら、このことは、単一モード導波路への光入力の結合を要求する。これは、比較的難しいことがありえ、その部分において、たとえば、通信デバイス間の通信をセキュアにするためなど、量子暗号の大規模商用利用を制限する。特に、レシーバおよびトランスミッタのうちの少なくとも１つが、モバイル自由空間通信のためである場合にはそのようなケースでありえる。
【０００３】
本願明細書で論じられる問題は、いかなる特定の通信環境および装置に限るものではなく、量子暗号に基づいて通信がセキュアにされるどんなコンテキストにおいてでも起こりえることであることに留意する。本願発明の実施形態は、上記の問題の１つまたはいくつかについて取り組むことを目的とする。
【０００４】
実施形態にしたがって、光入力を第１の部分および第２の部分に分割するように構成される第１のビーム・スプリッタと、第１の部分から、第１の偏光部分と第２の偏光部分とを提供するように構成される第１の偏光ビーム・スプリッタと、ここで、第１の偏光部分は、第１の出力を提供するためのものであり、第２の偏光部分は、第２の出力を提供するためのものであり、第２の部分における光の偏光を変更するように構成された少なくとも１つの偏光変更デバイスと、それぞれの少なくとも１つの偏光変更デバイスにより変更された光を受光し、少なくとも１つの第３の出力を提供するために、少なくとも１つの第３の偏光部分をそこから提供するように構成された少なくとも１つの第２の偏光ビーム・スプリッタと、を備える、複数の光出力への光入力を分割するための装置が提供される。
【０００５】
別の実施形態にしたがって、光入力を第１の部分と第２の部分とに分割するステップと、第１の出力および第２の出力を提供するために、その第１の部分を、第１の偏光部分と第２の偏光部分とに分割するステップと、第２の部分における光の偏光を少なくとも一度変更するステップと、少なくとも１つの第２の偏光ビーム・スプリッタにより、少なくとも１つの第３の出力を提供するために、変更された偏光を有する光を、少なくとも１つの第３の偏光部分に分割するステップと、を含む、光入力を複数の光出力に分割するための方法が提供される。
【０００６】
さらにまた特定の態様にしたがって、その少なくとも１つの第２の偏光ビーム・スプリッタは、少なくとも１つの第４の出力を提供する。この装置は、第１の偏光ビーム・スプリッタによって生成された第２の偏光部分、および、少なくとも第２の偏光ビーム・スプリッタによって生成された少なくとも１つの第４の偏光部分における光を、前記装置の前記それぞれの出力において第１の偏光部分と平行になるように、方向付けるように構成される少なくとも１つの光偏向デバイスと、その少なくとも１つの偏光変更デバイスは、二分の一波長板や四分の一波長板を備えることができる。
【０００７】
ある態様にしたがって、第１の偏光変更デバイスと、偏光の異なる変更を提供するように構成された第２の偏光変更デバイスと、第２のビーム・スプリッタとが、第２の部分をさらに第３の部分および第４部分に分割し、該第３の部分を第２の偏光ビーム・スプリッタに投入し、第４の部分を第２の偏光変更デバイスに投入するように構成されたを備えることができる。提供される。第２の偏光ビーム・スプリッタは、第１偏光変更デバイス通して伝播した光から第３の出力および第４の出力を提供するように構成される。第３の偏光ビーム・スプリッタは、第２の偏光変更デバイスによって変えられる光を受け、第５の出力および第６の出力を提供するように構成される。
【０００８】
この装置は、シリアル構成で、または、第２の部分における光の偏光を変更するための並列構成で構成される少なくとも２つの偏光変更デバイスを備えることができる。
【０００９】
複数の出力において光を検出するように構成される検出器装置が、また、提供される。
【００１０】
実施形態にしたがって、少なくとも３つの光入力と、関連した光入力からその出力に、偏光を組み合わせおよび／または方向付けるために、逆に動作する偏光ビーム・スプリッタと、偏光のうちの少なくとも１つを変更するように構成される少なくとも１つの偏光変更デバイスと、前記偏光ビーム・スプリッタおよび前記少なくとも１つの偏光変更デバイスを通して伝播される光の出力と、を備える、制御された偏光を有する光を生成するための装置が提供される。
【００１１】
さらに別の実施形態にしたがって、少なくとも３つの光入力をそれぞれの偏光ビーム・スプリッタの出力への前記光入力から偏光を組み合わせおよび／または方向付けるために、逆に動作する偏光ビーム・スプリッタに入力するステップと、その偏光の光も少なくとも１つの偏光を変更するステップと、前記偏光ビーム・スプリッタおよび前記偏光変更を通して伝播した光を出力に方向付けるステップと、を含む、制御された偏光を有する光を生成するための方法が提供される。
【００１２】
この光生成は、第１の偏光変更デバイスと、偏光の異なる変更を提供するように構成された第２の偏光変更デバイスと、第１、第２、および、第３の偏光ビーム・スプリッタとの使用を含むことができる。第１の偏光ビーム・スプリッタは、その出力において、第１の偏光および第２の偏光を提供するように第１の入力と第２の入力とから光を受ける。第２の偏光ビーム・スプリッタは、その出力において、第１の偏光変更デバイスへの入力のために第３の偏光および第４の偏光を提供するように第１の入力と第２の入力とから光を受ける。そして、第３の偏光ビーム・スプリッタは、その出力において、第２の偏光変更デバイスへの入力のために第５の偏光および第６の偏光を提供するように第５の入力と第６の入力とから、光を受ける。
【００１３】
いかなる態様のいかなる特徴も、いかなる他の態様のいかなる他の特徴とも結合することができることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
実施形態は次に、以下の例と添付の図面を参照して例を示すだけのために、更に詳細に記述される。ここで、
【図１】図１および図２は、複数の異なる偏光した光出力を生成するための光学的受光構造の概略例を示す。
【図２】図１および図２は、複数の異なる偏光した光出力を生成するための光学的受光構造の概略例を示す。
【図３】図３−５は、図１の光学光分割構造の光出力をどのように投射するかの例の図を示す。
【図４】図３−５は、図１の光学光分割構造の光出力をどのように投射するかの例の図を示す。
【図５】図３−５は、図１の光学光分割構造の光出力をどのように投射するかの例の図を示す。
【図６】図６および図７は、発光装置のための図である。
【図７】図６および図７は、発光装置のための図である。
【図８】図８は、光受光器における動作のフローチャートである。
【図９】図９は、光学信号の生成器における動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
特定の例が、次に、偏光アナライザを提供するコンパクト・ビーム・スプリッタ・キューブ・スタック構造を示す図１および図２を参照して記述される。偏光アナライザを提供するための可能な単純でコンパクトな方法は、スタック・ミニチュア・ビーム・スプリッタ・キューブにおいて、偏光ビーム・スプリッタ・キューブと波長板とを組み合わせる構造を提供することである。この構造は、複数の出力を提供するために、配置される。適切な検出器装置を、出力を読出すために、ポアンカレ球主要点（Ｐｏｉｎｃａｒｅ  ｓｐｈｅｒｅ  ｃａｒｄｉｎａｌ  ｐｏｉｎｔｓ）に配置することができる。
【００１６】
出力を読出すために異なる光学的構造は、たとえば、ＱＫＤに対して、偏光解析法と偏光撮像など、所定のアプリケーションのための適切なタイプの検出器を備えることができる。この構造は、偏光のすべてのコンポーネントの同時測定を可能にする。これは、これらが、波長板や偏光子を回転することによって順次測定されている従来の技術と対立するものである。この同時測定は、光の偏向の即時の計算を可能にする。それは、このように音源の強度雑音に対して、非常に強健である。
【００１７】
図１は、前記入力光偏光を６つのポアンカレ球主要点上に投射するコンパクトなキューブ・スタック１０を示す。６つの出力は、その出力が、偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）を通っている、あるいは、その出力が反射しているかに依存して異なる２つの偏光を有することができる。６つの出力の強度は、６の異なる偏光における当初の入力光の測定値に比例している。
【００１８】
図１のキューブ・スタック構成では、第１の非偏光ビーム・スプリッタ（ＢＳ）１１は、入力ビーム１を、光ビーム２および３に分割する。下向きに進む光２は、次に、偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）１３によって分離される。この光の部分は、矢印４のように、ＰＢＳ１３を介した構造１０からの出力である。光５は、最初に、ＰＢＳ１３によって屈折される。そして、次に、矢印６に見るように、別のＰＢＳ１５によって、下向きにその構造を出るように方向付けされる。
【００１９】
光波の偏光コンポーネントの間で制御されたフェーズ・シフトが、提供される。このように、偏光を変更する。この偏光は、異なる波長板によって段階的に変更される。第１のＢＳ１１によって水平に屈折された光ビーム３は、二分の一波長板１２により回転する。その光は、次に、第２のＢＳ１４により、分離され、部分的に下方に反射される。光７の残りの部分は、最初に、四分の一波長板１７を通して伝播する。四分の一波長板の後に、光７のこの部分は、次に、たとえば、ミラー１９により、下向きに屈折される。
【００２０】
ＰＢＳブロック・ペア１６、１８および２０、２１は、ＰＢＳブロック１３および１５が、ＢＳブロック１１からの光２を扱うのと同じ方法で、ブロック１４と１９から、それぞれ出力された光８および９を扱う。このように、光のコンポーネントの各々の出力は、キューブの同様の構成によって扱われる。
【００２１】
ＰＢＳの代わりに、出力２２における構造からの屈折が、また、たとえば、高反射ミラーによって提供される。このように、図１において、全体の底部層が、ＰＢＳキューブによって提供されるのであるが、キューブ（キューブ１５、１８、および２１）の各ペアのうちの１つは、単純な高反射ミラーにより代替されることができる。この構造のインプリメンテーションは、下の行のすべてのキューブが同様であるならば、より容易でありえる。一方、構造のためのコンポーネント・コストは、より小さい数のＰＢＳキューブが使用されるならば、より低くなることができる。
【００２２】
キューブ・コンポーネントは、たとえば、接着の手段、熱または機械的取り付け手段により互いに固着することができる。
【００２３】
図２の構造の構成は、光が、１つの波長板のみを通しての伝播するように、波長板がスタックに配列されるやり方を除いて、図１のそれと同様である。すなわち、二分の一波長板２５が、ＢＳ１４とＰＢＳ１６との間に提供され、四分の一波長板２７が、ＰＢＳ１９とＰＢＳ２０との間に提供される。これは、波長板の可能な欠点を蓄積することを避けるために、使うことができる。スペーサ２３は、第１のビーム・スプリッタ要素１１と第１の偏光ビーム・スプリッタ１３との間に、波長板のボリュームに対する補償をするために、提供することができる。このため、図２のスタック構成のボリュームは、図１のものよりわずかに大きいものでありえる。
【００２４】
図１および図２のスタック・ビーム・スプリッタ構造は、６つの出力２２を生成する。検出器を、６つの出力の読出しを提供するために、それらの各々において、配置することができる。より複雑な光学システムを、その出力を検出器アレイまたはＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）に投射するために使用することができる。
【００２５】
図３は、ピンホールを通して、単一光子検出器アレイの上への、出力の投射を図示する。この光システムは、単一光子検出器アレイ３２の上への、ビーム・スプリッタ・スタック構成１０の６つの出力の投射を可能にする検出装置３０を備える。この検出器アレイ３２は、ピンホール３１の後ろに配列される。ビーム・スプリッタ・スタック構成１０の出力からの光出力は、レンズ３３によって、ピンホールおよびアレイ３２のそれぞれの光子検出器にガイドされる。図３の検出装置は、たとえば、単一の光子検出のために提供することができる。
【００２６】
図３は、コンポーネントおよび距離の大きさの特定の例を示す。この例において、変更構造のキューブは、１×１ｍｍで示され、レンズとピンホールとの間の距離は、４０ｍｍで、そして、ピンホールとアレイとの間の距離が、１．６ｍｍであるとして示される。アレイの各々の検出器要素が、４０μｍのオーダーで示される。しかしながら、図３に示される大きさは、現在市販のコンポーネントを使用してインプリメントされるデバイスの可能なサイズを図示するために与えられる非限定的な例にすぎないことが認識される。
【００２７】
図３の比較的単純な検出器構成は、あるアプリケーションに対して狭すぎる視野を有することがありえる。図４は、図３のピンホールをレンズ４１により置換することにより視野を広げることができる検出装置４０を示す。装置４０において、ビーム・スプリッタ・スタック構成１０の６つの出力からの光出力は、レンズ４３と４１とを介して、単一光子検出器アレイ４２のそれぞれの光子検出器にガイドされる。
【００２８】
図４は、また、入力開口４４を、ビーム・エクスパンダー構成４５で広げる可能性を示す。ビーム・エクスパンダー構成は、２つのレンズ４６と４７を備える。ビーム・エクスパンダーの使用は、しかしながら、視野を減少させることがありえ、そして、したがって、すべてのアプリケーションにおいて、所望のものではありえない。
【００２９】
キューブ・ビーム・スプリッタ・スタックは、また、偏光撮像を実行するために使用することもできる。これの例は、図５に示される。この例において、スタック構成１０からの出力２２は、レンズ構成装置５１を通して、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ５２に供給される。
【００３０】
ここに記述される偏光キューブ・スタック構造を、また、たとえば、ＱＫＤエミッタに対して制御された偏光を有する光を生成するために逆に方向に使用することもできる。このスタック構造は、たとえば、一度に、６つの光源のうちの１つについて切り替えることによって、６つの偏光（水平、垂直、対角線、反対角線、右円（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｒｉｇｈｔ）、左円（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｌｅｆｔ））のうちの１つを生成するために使うことができる。
【００３１】
図６および図７は、６および３状態プロトコルのそれぞれに対するＱＫＤエミッタを表す特定の例を示す。これらの構造の入力６１は、図１−５の出力２２に対応する。ポアンカレ球の６つの主要点のうちの１つを、構成装置６０の６つの入力６１のうちの１つに切り替えることによって取り扱うことができる。このエミッタ構成装置は、たとえば、図３、４、５に示されたように、発光装置により検出装置を置換することによって、同様の偏光子構成で提供することができる。エミッタ装置６２は、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーを備えることができる。たとえば、表面搭載ＬＥＤを提供することができる。
【００３２】
たとえば、図６の、制御された偏光を有する光を生成するための装置において、複数の入力６１が異なる偏光を受信するために提供され、矢印６３、６４および６５により図示される。偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）キューブ６７を、１つの単一の出力において、２つの入力を結合し／再方向付けするために逆に使うことができる。これに加えて、このＰＢＳキューブは、その偏光を「純化」する機能を提供することができる。すなわち、逆に使用されるＰＢＳキューブは、入力光の偏光強化を提供することができる。どちらの向きにも機能する能力のために（入力を２つの出力において２つの異なる偏光にスプリットすること、同じ出力からの２つの異なる入力の出力は、２つの異なる偏光にある）、ＰＢＳキューブは、ときに、偏光ビーム・スプリッタ／コンバイナ（ＰＢＳ／ＰＢＣ）と呼ばれている。ネーミングはともかく、そのキューブは、１つの出力に複数の入力光ビームを結合し／再方向付けし、そして、光源が充分に偏光していないならば、入力光における「間違った」偏光をフィルタして除くために使うことができる。
【００３３】
ＰＢＳ６７は、第１の入力から光６３および第２の入力から光６４を受信するように構成される。また、第１の入力から光６３の方向をＰＢＳ６７に向かうように変更するためのデバイス６６が示される。ＰＢＳ６７からの光６８は、偏光変更デバイス６９への入力である。この例において、このデバイスは、四分の一波長板により提供される。
【００３４】
また、第３の光入力６５の方向を変更するための第２のＰＢＳキューブ７１が、示される。ＰＢＳ７１は、また、必要であるならば、入力ビーム６５の偏光を純化することもできる。また、偏光変更デバイス６８からの光６９および第３の入力からの光６５、およびＰＢＳ７１による出力を、この装置の出力７６にガイドするように構成された、逆に動作するビーム・スプリッタまたはコンバイナー７０が示される。装置６０の手段により、３つの異なる偏光を、前記出力７６において、提供することができる。図７は、６つの入力状態を受信するように構成された装置を示す。６つの異なる出力状態を提供するために、装置は、２つの波長板６８および７３、３つのＰＢＳキューブ、そして、図示されるように、２つのビーム・ガイド要素を備える。
【００３５】
上の例において、偏光が、一度に１つのソースから生成され、異なる入力からの光は、１つのビームに結合されず、１つの出力に方向付けされるのみである。可能性にしたがって、２つ以上の入力を介して同時に光入力を結合することを、提供することができる。
【００３６】
フィルタリング構成を、エミッタの出力７６において、提供することができる。フィルタリング構成は、たとえば、空間フィルタ７７、スペクトル・フィルタ７８、および、ニュートラル・デンシティー（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを備えることができる、これは、有利なことに、たとえば、たとえば、異なるレーザーまたはＬＥＤによって生成された光の間で区別することが不可能であるとされるので、量子鍵配送（ＱＫＤ）のために使用されることができる。単一のスペクトル・フィルタは、そのデバイスから出る光のすべてが、それをつくったレーザー／ＬＥＤと独立している同じ波長を有することを保証するために使うことができる。空間フィルタリングは、また、それを生成したレーザーに依存して、わずかに異なる方向に投射する光を防止するために使用することもできる。
【００３７】
図８は、光が複数の光出力に分割される偏光受光装置の動作のフローチャートを示す。光入力は、８０において、第１の部分と第２の部分とに分割される。第１の部分は、さらに、８２において、８８において第１の偏光出力と第２の偏光出力を提供するために、第１の偏光部分と第２の偏光部分とに分割される。第１の偏光部分は、装置の第１の出力に、直接方向付けすることができる。一方、第２の偏光部分は、その光を、装置の第２の出力に再方向付けするように構成されたデバイスに投射することができる。第２の偏光部分は、第１の偏光部分と平行に方向付けすることができる。
【００３８】
第２の部分の偏光は、８４において、少なくとも一度、変更される。実施形態にしたがって、偏光は、最初に、二分の一波長板によって、そして、次に、四分の一波長板によって、二度変更される。
【００３９】
少なくとも１つの第２の偏光ビーム・スプリッタは、変更された偏光の光を、８６において、少なくとも第３の偏光部分と第４の偏光部分とに分割する。これらの部分は、８８において、少なくとも第３の偏光出力と、少なくとも第４の偏光出力とを提供する。
【００４０】
第３の偏光部分は、装置の第３の出力に直接方向付けすることができる。一方、第４の偏光部分は、その光を装置の第４の出力に再方向付けするように構成されたデバイスに投射することができる。第２の偏光部分の光は、それぞれの出力において、第１、第２および第３の偏光部分と平行になるように、方向付けすることができる。
【００４１】
実施形態にしたがって、６つの出力が、８８において、第１の偏光変更デバイスと偏光の異なる変更を提供するように構成された第１の偏光変更デバイスと第２の偏光変更デバイスを備える装置により、提供される。第１のビーム・スプリッティングによって提供された第２の部分は、さらに、第３の部分と第４の部分とに分割される。第３の部分は、第２の偏光ビーム・スプリッタにガイドされ、そして、第４の部分は、第２の偏光変更デバイスにガイドされる。第２の偏光ビーム・スプリッタは、第１の偏光変更デバイスによって変更された光を受け、そして、そこから、第３の偏光部分と第４の偏光部分とを、第３および第４の偏光出力を提供するように提供する。図８において、これは、８６において起こる。第３の偏光ビーム・スプリッタは、第２の偏光変更デバイスにより変更された光を受け、そこから、第５の偏光出力と第６の偏光出力とを提供するために、第５の偏光部分および第６の偏光部分を提供する。第５の偏光部分は、装置の第５の出力に直接方向付けすることができる。一方、第６の偏光部分は、その光を装置の第６の出力に再方向付けするように構成されたデバイスに投射することができる。第６の偏光部分の光は、それぞれの出力において、第１、第２、第３、第４および第５の偏光部分と平行になるように方向付けることができる。
【００４２】
図９は、制御された偏光を有する光を生成するためのフローチャートを表す。少なくとも３つの偏光が、９０において、逆に動作される偏光ビーム・スプリッタに入力される。この入力は、９２において、それぞれの偏光ビーム・スプリッタの出力に結合されおよび／または方向付けされる。偏光のうちの少なくとも１つの偏光は、９４において、偏光変更デバイスにより、変更することができる。少なくとも３つの偏光の光は、次に、９６において、偏光ビーム・スプリッタを通って伝播しそして、偏光の変更の後に、出力に方向付けされる。この方法は、少なくとも３つの入力に対して動作する。より多くの入力が存在すれば、偏光化および偏光変更動作を、図７において示されたように、増加する必要がある。可能性にしたがって、第１の入力および第２の入力からの光は、第１の出力において、第１の偏光および第２の偏光を提供し、第３の入力および第４の入力からの光は、第２の出力において、第１の偏光変更デバイスへの入力のために、第３の偏光および第４の偏光を提供し、そして、第３の入力および第４の入力からの光は、第３の出力において、第２の偏光変更デバイスへの入力のために、第５の偏光および第６の偏光を提供する。第３の偏光および第４の偏光の偏光を、前記第１の偏光変更デバイスにより変更し、そして、第５の偏光および第６の偏光の偏光を、前記第２の偏光変更デバイスにより変更する。
【００４３】
ある態様にしたがって、光入力の偏光は、前記偏光ビーム・スプリッタにより、強化することができる。
【００４４】
ここ記述された構成装置は、コンパクトな光レシーバやエミッタ構造を可能にする。この構造は、既製のコンポーネントから造ることができる。広くおよび／または任意に設計された視野を、ある実施形態において、提供することができる。偏光解消の瞬間的な測定を、ある実施形態において、提供することができる。強度な雑音に対して頑強な構造を、提供することができる。
【００４５】
ここに記述するレシーバやエミッタに対する可能な使用シナリオは、通信デバイスの間のセキュアな伝送を確保すること、および通信パーティのプライバシーに関連している。典型的には、インターネットまたは、他のデータ通信ネットワークの上のセキュアなトランザクションに依存するアプリケーションの例は、バンキング、ショッピングおよび他の金融取引、電子メール、広報、クラウド・コンピューティング、その他を含む。たとえば、パーティの間での通信は、ハッカーによる盗聴、または、他の攻撃に脆弱でありえる。量子鍵配送（ＱＫＤ）のヘルプによる暗号化は、セキュリティを改善するための１つの可能性として考えられる。ＱＫＤは、たとえば、認証されたパーティの間でシークレット・キーを交換するためのパブリック・キー配送のためなどで有望なソリューションとみなされる。ＱＫＤにおいて、キーの配布は、光リンクの上のデバイスの間の光子の送信に基づいている。実際には、平均で、１よりも小さい光子数を含むかすかなパルスが、送信される。ＱＫＤは、鍵ビットが量子システムにおいて符号化され、パーティの間で交換されるという考えに基づいている。ＱＫＤは、パーティが量子システムの盗聴の試みは、一般に、システムの妨げとなるので、キーについての知識を得ようと試みているサード・パーティの存在を検出することを可能にする。このため、信号を測定しようとするサード・パーティは、検出可能な例外を導入する。ＱＫＤにおいて、信用は、このように、増加した複雑さや計算能力よりはむしろ、物理学および自然の法則に置くことができる。パーティは、ここに記述したタイプの光子検出器を備えることができる。
【００４６】
パーソナル・コンピュータ、サーバなどのデバイス、および、他の通信リンクに関連するデバイスは、伝統的に、大部分が、固定され、ケーブルやファイバー・オプティックスを通して接続されていた。しかしながら、無線インタフェースを介して通信するモバイル・デバイスの数は、増加している。また、種々のデバイスの間で通信される機密情報量は、部分的には、セキュアな通信を要求している種々の新規のアプリケーションのために、増加している。モバイル・デバイスは、光チャネルの上の通信のための装置を提供することができる。モバイル・デバイスの非限定的な例は、モバイル電話、または、「スマート・フォン」として知られているもの、ラップトップ、タブレット、または無線通信能力を備えている個人情報アシスタント（ＰＤＡ）、または、これらの任意の組合せ、または、その他などポータブル・コンピュータなどのモバイル局（ＭＳ）を含む。
【００４７】
また、アナライザの他の可能な用途も存在する。たとえば、アナライザは、楕円偏光法に基づくものなど光学的手続きに使用することができる。偏光を、バルクまたは薄膜フォーマットのどちらにおいても、材料の光学的性質を特徴づけるために、使うことができる。光の偏光性質を生成し、分析する異なる方法は、楕円偏光法と伝統的に呼ばれている。分光偏光解析法の特殊性は、それは、各々の波長（偏光プラス位相関係の両方の強度）において、３つの独立した値を測定することである。これは、この技術が、従来の反射率測定などの他の利用可能な技術より多くの情報を提供することを可能にする。このため、分光偏光解析法は、精密な薄膜測定ツールと考えられる。偏光の正確な測定は、また、ブドウ糖濃度の測定などの非侵襲性測定に対して使用することもできる。
【００４８】
例にしたがって、適切な装置または手段が、光を複数の光出力に分割するために提供される。そのような装置は、光入力を、第１の部分と第２の部分とに分割する手段と、第１の部分を第１の偏光出力と第２の偏光出力とを提供するために、第１の偏光部分と第２の偏光部分とに分割する手段と、少なくとも一度、第２の部分における光の偏光を変更する手段と、変更された偏光の光を、少なくとも１つの第３の偏光出力を提供するために、少なくとも１つの第３の偏光部分および少なくとも１つの第４の偏光部分に分割する手段と、を備えることができる。少なくとも１つの第４の偏光出力を少なくとも１つの第４の偏光部分から生成する手段を、また、提供することができる。
【００４９】
第２の部分を、第３の部分と第４の部分とに分割する手段、および、第１の偏光変更デバイスによって、変更された第３の部分における光を受信し、そして、そこから第３の出力および第４の出力を提供するための、偏光ビーム・スプリッティング手段を、また、提供することができる。第４の部分は、第２の偏光変更デバイスに導かれることができる。および、更に、ビーム・スプリッティング手段は、第２の偏光変更デバイスにより、変更された第４の部分から第５の出力と第６の出力を提供することができる。
【００５０】
実施形態にしたがって、制御された偏光で光を生成するための装置は、それぞれの偏光ビーム・スプリッタの出力への光入力から偏光を組み合わせおよび／または方向付けるために、逆に動作される偏光ビーム・スプリッタに少なくとも３つの光入力を入力する手段と、偏光のうちの少なくとも１つの偏光を変更するための手段と、偏光ビーム・スプリッタを通して伝播される光を方向付ける手段と、出力への偏光を変更するための手段とを備える。
【００５１】
可能性にしたがって、第１の出力および第２の偏光した光を提供するために、第１の入力と第２の入力とから光を受ける手段と、第１の偏光変更デバイスへの入力のために、第２の出力において、第３および第４の偏光した光を提供するために、第３の入力と第４の入力とから光を受ける手段と、第３および第４の偏光された光の偏光を変更する手段と、第２の偏光変更デバイスへの入力のために、第３の出力において、第５および第６の偏光した光を提供するために第５の入力と第６の入力とから光を受ける手段と、第５のおよび第６の偏光した光の偏光を変更する手段と、を備える装置が提供される。
【００５２】
実施形態が、使用シナリオとデバイスとの生成を使用して記述された一方で、同様の原理を、他のいかなるコンテキストにも適用することができることに留意する。ここで、光が受信されたり、放射されたりする。したがって、例として、ワイヤレス・ネットワーク、技術および標準に対する特定の例示的なアーキテクチャを参照して、特定の実施形態が上で記述されたが、実施形態はここに図示され、記述されたもの以外に、通信システムの他のいかなる適切な形においても適用することができる。
【００５３】
前述の説明では、例示的なおよび非限定的な例を用いて、本願発明の例示的な実施形態の完全で有益な説明が提供された。しかしながら、種々の修正と、適応が、添付の図面および、添付の特許請求の範囲の請求項とともに読まれるとき、前述の説明を考慮して、当業者には明らかになる。しかしながら、本願発明の教示のすべてのそのような、および、類似した修正は、依然として、添付の請求項において定められる本願発明の要旨および範囲の中となる。実際に、前に議論された他の実施形態のいずれかのうちの１つ以上の組合せを備える更なる実施形態が存在する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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