【誤訳訂正書】
【提出日】平成20年11月18日(2008.11.18)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】０００２
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【０００２】
光ファイバ・スイッチ構造における４軸検出方式が知られており、これは、対象とするレーザ・ビームの位置を間接的に推測するために複雑な計量システムを使用する。従来の技術を代表する１つのそのような技法が、コロラド州ボールダーのＡｓｔａｒｔｅ Ｆｉｂｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓに譲渡された米国特許第６，０９７，８５８号に記載されている。これは、計量システム(metrology system)によって測定されたビーム位置合わせを検出するために、前向き計量レーザ(forward-facing metrology laser)と後向き計量レーザ(reverse-facing metrology laser)（すなわち、入力ファイバと出力ファイバにそれぞれ配置されたレーザ）と、入力ファイバと出力ファイバを取り囲む２軸光伝導センサとを使用する。これらの拡張された計量システムは、システムが最大化を図る光パワー信号を直接使用しないので、その性能（結合光パワーを最大化する能力）は、計量システムと実際のビームと間の時間によって変化する不可避な誤位置合わせによって低下する。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】０００３
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【０００３】
Ｎａｎｏ Ｔｒａｋ自動位置合わせシステムとして知られている光ファイバ結合のメレス・グリオット(Melles Griot)位置合わせシステムは、光学取付け台の２つの制御軸における円錐運動を使用して２つの角度の誤差をゼロにするために、測定出力光パワーと同期検出手法を使用する。円錐走査は２つの軸における誤差の検出には適切であるが、本発明によって対処される４軸システム、または、さらにより多くの自由度を有するシステムには特に適しているわけではない。主な制限は、第１周波数において第１ミラーを円錐走査し、第２周波数において第２ミラーを円錐走査することにより、位置合わせ誤差（コーニング角を無視する）がゼロであるときでも、２つの周波数の和、差、第１高調波に等しい周波数の信号成分を含む結合光パワー応答がもたらされることである。したがって、二重円錐の手法は一定出力光パワーを必要とするシステムでは使用することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】０００５
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【０００５】
本発明によれば、自由空間結合単一モード光ファイバ伝送システムの複数軸能動位置合わせを検出し、制御する方法と装置が提供される。このシステムは、このシステムを経て結合された光パワーを自動的に最適化する。具体的な実施態様では、結合光パワーの測定が実施され、入力ファイバと出力ファイバとの間においてビームの４つのほぼ直交する位置合わせ誤差（２つの横方向誤差と２つの角度誤差との組合せ）をゼロにするために、検出された誤差信号を使用して、ビーム・ステアリング要素の４つの軸を介して作動を制御する。４つの位置合わせ誤差は同期検出手段を使用して検出される。フィードバック制御システムが４つの誤差をゼロにする。４軸検出と制御についてここで提示する理論的な根拠は一般的な場合に十分通用する。したがって、本開示は、４つより多いまたは少ない応用例に対処することを理解されたい。
【誤訳訂正４】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】０００６
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【０００６】
位置合わせに関する本発明は同期検出に応用される。４軸同期検出の場合、制御システムが、振動コマンド（ディザー）の４つの別個のモードを４つの公称のステアリング・コマンドに関する励起信号として重ね合わせる。これらのディザーはそれ自体が直交していなければならず、それぞれの位置合わせ誤差に比例するディザー周波数において測定した結合光パワーの４つの対応する時間直交変化を生成するように特に選択される。本明細書で開示する検出される直交モード可変信号の具体的な例は、２つの異なる周波数の正弦波信号と余弦波信号の２つの組である。本発明は、添付の実施形態と共に以下の詳細な記述を参照することによってより良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【誤訳訂正５】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】０００７
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【０００７】
ＭＥＭＳを使用する自由空間結合光ファイバ・スイッチ
図１を参照すると、本発明が実現されている４ポートＭＥＭＳミラー・アレイ光ファイバ・スイッチ１０の例が示されている。光ファイバ・スイッチ１０の機能は、第１ミラー・アレイ１６と第２ミラー・アレイ１８の上にある２軸ステアリング・ミラーを介して、入力ファイバ（第１ファイバ・アレイ１２における）と出力ファイバ（第２ファイバ・アレイ１４における）との間で望ましい自由空間結合を生成することである。本発明を示す実施形態では、光路は、入力ファイバと出力ファイバとの間の一方向であるが、本発明はそのように限定されるものではない。入力ファイバ・アレイ１２から出る拡大レーザ・ビームは、第１ファイバ・アレイ１２に対面する第１レンズ・アレイ２０を使用してほぼコリメートされる。第１または入力ミラー・アレイ１６のミラーは、第１レンズ・アレイ２０から第２または出力ミラー・アレイ１８の適切なミラーへコリメート・ビーム２３〜２６を向ける。出力ミラー・アレイ１８のミラーは入射ビーム２３’〜２６’を第２または出力レンズ・アレイ３０の対応するレンズに向ける。第２レンズ・アレイ３０の出力レンズは、光パワーを第２ファイバ・アレイ１４の出力ファイバ２３”〜２６”に結合するのに必要な集束ビームを生成する。
【誤訳訂正６】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】０００９
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【０００９】
ガウス光パワー結合
縦方向誤位置合わせがゼロであり、ビームが出力ファイバのモード・フィールド半径に整合していると想定すると、全結合光パワーＰout（出力ファイバにおいて測定されたスカラ量）は、入力光パワーＰinと４つの正規化されたビーム位置合わせ誤差について、ガウス型に近似する。
【数２】
2005500538.tif 000001
上式で、Ｐinは、位置合わせ誤差による損失前の光パワーであり、４つの正規化された誤差α、β、ρ、σは、以下によって与えられる。
【誤訳訂正７】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１０
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１０】
【数３】
2005500538.tif 000002
上式で、
ｆは、レンズの焦点距離、
ｗ0は、１／ｅ2光パワー密度におけるビーム半径、
λは、レーザ波長、
ｎgapは、レンズ／ファイバ・ギャップにおける媒体の屈折率
である。
【誤訳訂正８】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１１
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１１】
一定光パワーディザリング
結合光パワーが４つの正規化された位置合わせ誤差に関してガウス型であるＭＥＭＳ光ファイバ・スイッチの場合、位置合わせ誤差がゼロであり（ディザー成分を無視する）、かつシステムのモデル・パラメータが適切に調整されているとき、ビーム位置合わせの直角位相（所与の周波数における正弦波信号と余弦波信号）ディザリングは一定結合光パワーを生成する。図３は、結合光パワーが示した２つの位置合わせ誤差についてガウス型であるとき、４軸の２つについて、直角位相ディザリングを使用して一定出力光パワーを生成する概念を示す。位置合わせ誤差（ディザー成分を無視する）が図３に示すようにゼロであるとき、あらゆる所与の周波数における正弦波ディザーと余弦波ディザーは、デバイスの本来の共振より高くても低くても、２つの位置合わせ誤差について円形の軌跡を生成する。これらの２つの位置合わせ誤差の２乗の和は一定なので（正弦波ディザーと余弦波ディザーによる）、結果は、式１によって示したように、個々の誤差が変化する場合でも、一定の減衰結合光パワーとなる。他の２つのディザーも直角位相の形態にある場合、これらのディザーは、第２の一定損失項に寄与し、それにより、４つのディザーによる減衰レベル全体は一定となる。
【誤訳訂正９】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１２
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１２】
ガウス結合の同期位置合わせ誤差検出技法
以前に議論したように、角度αとβならびに位置ＰxとＰyについて４つの正規化された座標誤差は、同期検出を使用して検出される。検出プロセスは、スカラの正規化された誤差ｘの簡略化した場合について、以下のように説明される。結合出力光パワーは、下式によってガウス型で与えられる。
【数４】
2005500538.tif 000003
上式で、時間ｔにおけるｘ（ｔ）は、未知の誤差ｘuと、周波数ｆdにおける既知の正弦波ディザー成分ｘd（ｔ）との和である。
【誤訳訂正１０】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１３
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１３】
ｘ＝ｘu＋ｘd
光パワーＰoutの対数は、以下によって与えられる。
ｌｏｇ（Ｐout）＝ｌｏｇ（Ｐin）−ｘ2
量ｘ2が、以下によって与えられるので、
ｘ2＝（ｘu＋ｘd）2
＝ｘu2＋２ｘuｘd＋ｘd2
光パワーの対数は、以下によって与えられる。
ｌｏｇ（Ｐout）＝ｌｏｇ（Ｐin）−（ｘu2＋２ｘuｘd＋ｘd2）
λは、光パワーの対数の負の数として定義されるので、
λ＝−ｌｏｇ（Ｐout）
λは、以下によって与えられる。
λ＝（ｘu2−ｌｏｇ（Ｐin））＋２ｘuｘd＋ｘd2
式λは、以下のように３つの成分に分割することができる。
１．（ｘu2−ｌｏｇ（Ｐin））が、近ｄｃ項である（Ｐinが定数であり、ｘuの信号内容がｆdに関して低い周波数にあると想定する）
２．未知の誤差とディザーの変調である２ｘuｘdが、ｆdにおける項を有する
３．ｘd2が、ＤＣ項と２ｆd項を有する
したがって、結合の２乗効果により、未知の位置合わせ誤差ｘuによって変調されたディザー信号ｘdに比例する光パワーの対数の成分が生成される（λの成分＃２）。
未知の誤差ｘuは、λ（ｔ）にディザー信号ｘd（ｔ）を乗算して、ディザー周波数とその高調波における残りの項を除去するために結果的な積をろ過することによる復調プロセスを使用して、λ（ｔ）から導出することができる。乗算ステップにより、下式によって積信号Λ（ｔ）が生成される。
Λ（ｔ）＝λ（ｔ）ｘd（ｔ）
【誤訳訂正１１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１４
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１４】
λ（ｔ）と正弦波ディザーｘd（ｔ）との積により、Λ（ｔ）において様々な光パワーのｘd（ｔ）が得られる。λのＤＣ項は、ディザー周波数ｆdにおける信号内容を有するｘdに比例するΛの項をもたらす。λのｘd2成分の２ｆd項は、ｆdと３ｆdにおけるΛａｔの信号を生成する。２ｘuｘd成分は、ｘuとｘdの大きさに比例するΛのＤＣ項（検出された誤差ｘdet）をもたらし、また、ｘdの振幅の２乗に比例する大きさを有する２ｆdにおけるΛの信号をもたらす。検出された誤差ｘdetは、ＤＣにおけるΛの唯一の項であり、ディザー信号の１つまたは複数の周期Ｔd（Ｔd＝１／ｆd）に等しい時間期間Ｔavgを走査する移動平均フィルタを使用して分離することができる。そのようなフィルタは、入力信号の低周波数帯域を維持するが、平均周波数ｆavg＝１／Ｔavgとその高調波における信号をスケルチする。したがって、このフィルタでΛをろ過することにより、検出誤差ｘdetが導出されるが、ｆdとその高調波において信号内容は、スケルチされる。
ｘdet＝ＭｏｖｅＡｖｇＦｉｌｔ（Λ（ｔ））
【誤訳訂正１２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１５
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１５】
図４は、本発明によるガウス型結合光パワーでの同期検出の方法を示す。図４を参照すると、未知のビーム位置合わせ誤差Ａと機械的に注入されたディザーＢ（プレワープ機能Ｉによって変更されている）は、組み合わされて、出力レンズにおける全位置合わせ誤差ｘ（Ｃに示す）を生成する。ファイバ２３”に結合されたビーム２３’の光パワーのフラクション（図１に示す）は、Ｄに示すように、位置合わせ誤差
【数５】
2005500538.tif 000004
のガウス関数によって与えられ、図示したように特性Ｅを有する出力光パワー
【数６】
2005500538.tif 000005
を生成する。出力光パワーの対数関数Ｆは、量ｘ2を導出する。この量は、未知の誤差とディザーの変調を含み、ＧにディザーＢを乗算することによって復調される。ディザーに適合された適切な周波数応答を有する移動平均フィルタＨで復調信号をろ過することにより、検出誤差信号Ｊが得られる。プレワープ(prewarp)Ｉは、測定結合光パワーの利得と位相へのプラントと制御システムの影響に対するプリエンプティブ・カウンターバランスとして、ディザーの利得と位相を変調する。ディザリングの周波数を増大させることにより、所望の一定光パワー特性から逸脱せずに、より高い検出帯域幅を見込む。ディザーの周波数が、ＭＥＭＳデバイスの共振周波数より十分に高い場合、検出帯域幅も、共振応答の減衰を可能にするように十分高いことが可能である。
【誤訳訂正１３】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１９
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１９】
制御システム
図５は、図１の光ファイバ・スイッチの要素との相互作用を示す本発明による制御システム１００の概略図である。制御システム１００は、位置合わせ誤差を検出し、かつサーボを制御する。制御システム１００は、作動電圧をミラー・アレイ１６と１８の１対のＭＥＭＳミラーに供給する。ＭＥＭＳミラーは、作動電圧の関数として４つのミラー角度を生成する。光学設計に特有の反射運動学１０９は、レンズ・アレイ３０の出力における４つのビーム位置合わせ誤差への４つのミラー角度のマッピングを確定する（図２に示す）。式１において定義されるように、出力ファイバ・アレイ１４の出力ファイバへの光パワーの結合は、４つのビーム位置合わせ誤差についてガウス型である。図５は、図１に示した変換を概略的に示す。ビーム２３は、ミラー１６、１８によって、出力レンズ・アレイ３０のレンズに入射するビーム２３’をもたらすように向けられ、入射ビーム２３’は、レンズを経て出力ファイバ・アレイ１４の関連するファイバ２３”に結合される。光出力における光パワータップ１０８がフィードバック信号を供給し、このフィードバック信号は光検出器１１０によって電気信号に変換される。制御システム１００内では、フィードバック光パワー信号が対数関数１１２によって対数信号に変換され、この対数信号が入力を乗算器１１４に供給する。ディザー基準信号１２０が乗算器１１４とプレワープ・ステージ１２１に供給される。プレワープ・ステージは、測定結合光パワーの利得と位相へのプラントと制御システムの影響に対するプリエンプティブ・カウンターバランスとして、ディザーの利得と位相を変調する。
【誤訳訂正１４】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００２０
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００２０】
再び図５を参照すると、乗算器１１４の出力は、ディザー基準１２０と測定光パワー１１２の対数との積であり、フィルタ１２４に供給される。フィルタ１２４は、以前に説明したように、誤差信号（近ＤＣ）の成分を導出し、一方、ディザリング基準のアーティファクトをスケルチするための事前に選択された周期長の移動平均フィルタとすることが可能である。誤差信号ｅは、１組のフィードバック制御信号を生成するサーボ制御ロー要素１０２に供給される。
【誤訳訂正１５】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００２２
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００２２】
新規な特徴
この４軸検出手法のいくつかの態様は新規である。第１に、本発明は、システムにおいて４つの制御可能な誤差を検出するために、並列計量システム（関連する許容度とドリフト誤差を有する）ではなく、測定結合光パワー信号を直接使用し、それにより、制御装置によって使用されるバイアスのない誤差推定、したがって最大出力を保証する。第２に、本発明は、４ビーム位置合わせ誤差を検出する手段として、同期検出をまず使用する。第３に、誤差検出における結合を最小限に抑えるために（個々の誤差が、他の誤差について検出された値に影響を与えないように）、ディザー・モード（ステアリング・コマンドの静的組合せ）が選択される。分離検出により、より迅速なサーボ応答が可能になる。第４に、変調ディザー信号と復調ディザー信号が、システムにおいて利得と位相に適応するように、プレワープ・ステージにおいて増幅され、時間位相がそろえられる。これにより、誤差検出における追加の周波数依存結合が防止される。第５に、変調／復調技法が、検出における結合の他のソースである交差周波数干渉を防止するように、２つのディザー周波数と第３の平均周波数を選択する方式を規定する。第６に、ディザーの相対振幅が、位置合わせ誤差がゼロのとき、一定の出力光パワーをもたらすように、縮尺調整される。
【誤訳訂正１６】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００２３
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００２３】
本発明は、いくつかの利点を有する。ビーム位置合わせ誤差がゼロの場合、システムを介して結合された光パワーの応答は平坦であり、ディザリングが、出力信号のＤＣ光パワーレベルを下げる可能性がある場合でも、加えられたディザリング信号の周波数における光パワーの変化はない。さらに、所与の周波数における２つのディザーは、互いに直角位相の２つの直交軸にあるので、ディザー周波数の高調波は、出力信号の光パワーでは明らかではない。これは、図３の説明から明らかである。
【誤訳訂正１７】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００２４
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００２４】
代替実施
２つの周波数の正弦波と余弦波以外を選択することが、ディザー・モード変数では可能である。４つの周波数の正弦波を使用することができるが、出力光パワーは一定とすることができず、平均方式を使用して交差周波数干渉を最小限に抑えることは、より困難になる。スペクトル拡散ディザーも可能であるが、同じ問題を呈する。
【誤訳訂正１８】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００２８
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００２８】
【図１】本発明を実装した４ポートＭＥＭＳミラー・アレイ光ファイバ・スイッチのブロック図である。
【図２】本発明において使用される出力レンズにおけるビーム位置合わせ誤差を示す図である。
【図３】一定光パワーディザリングを示す３次元図である。
【図４】本発明による同期検出方法におけるステップを示すフロー・チャートである。
【図５】本発明による制御システムの概略図である。
【誤訳訂正１９】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図３
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図３】
2005500538.tif 000006
【誤訳訂正２０】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図４
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図４】
2005500538.tif 000007
【誤訳訂正２１】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図５
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図５】
2005500538.tif 000008