JPH0215244A - 再構成可能な光学的相互接続 - Google Patents
再構成可能な光学的相互接続Info
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- JPH0215244A JPH0215244A JP1111922A JP11192289A JPH0215244A JP H0215244 A JPH0215244 A JP H0215244A JP 1111922 A JP1111922 A JP 1111922A JP 11192289 A JP11192289 A JP 11192289A JP H0215244 A JPH0215244 A JP H0215244A
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Classifications
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/0541—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect with ferro-electric properties using photorefractive effects
-
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- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/0005—Adaptation of holography to specific applications
-
- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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- G03H2260/50—Reactivity or recording processes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は、光通信システムまたは光コンピュータにお
けるように、光学的に伝達される情報を処理するための
技術に関するものである。
けるように、光学的に伝達される情報を処理するための
技術に関するものである。
光学に固有のパラレリズム（すなわち、光のビームは干
渉なしに光ビームの異なる部分において異なる情報を伝
達することが可能である）および光学系が通信のために
提供する広い帯域幅は、リアル・タイム映像処理、光学
的相互接続設計、および連想処理にとって理想的なもの
である。その結果、光学は高速情報処理において益々重
要な分野であることが明らかとなってきている。たとえ
ば、再構成可能な光学的相互接続は、そのような相互接
続がレーザのアレイと検出器のアレイとをリンクするの
に使用される光学計算システムにおいて主要な役割を果
たす。概念的には、そのような相互接続は光学的マトリ
ックス−ベクトル乗法を用いることによって達成され得
、その際、入力ベクトルはレーザのアレイによって伝達
される信号を表わし、マトリックスは実現されるべき相
互接続のパターンを表わし、さらに出力ベクトルは光学
検出器のアレイによって検知される信号を表わす。
渉なしに光ビームの異なる部分において異なる情報を伝
達することが可能である）および光学系が通信のために
提供する広い帯域幅は、リアル・タイム映像処理、光学
的相互接続設計、および連想処理にとって理想的なもの
である。その結果、光学は高速情報処理において益々重
要な分野であることが明らかとなってきている。たとえ
ば、再構成可能な光学的相互接続は、そのような相互接
続がレーザのアレイと検出器のアレイとをリンクするの
に使用される光学計算システムにおいて主要な役割を果
たす。概念的には、そのような相互接続は光学的マトリ
ックス−ベクトル乗法を用いることによって達成され得
、その際、入力ベクトルはレーザのアレイによって伝達
される信号を表わし、マトリックスは実現されるべき相
互接続のパターンを表わし、さらに出力ベクトルは光学
検出器のアレイによって検知される信号を表わす。
透過伝送機構または空間光変調器が光学相互接続におい
て相互接続マスクとして使用されるとき、装置に入る光
の極めて多くの部分が透過伝送機構または変調器によっ
て吸収される。相互接続がたとえばクロスバ−争スイッ
チとして使用されると、それは、Ｎがアレイの大きさで
あるとして、１／Ｎのエネルギ効率を呈するにすぎない
。この過度のエネルギ損失が装置内において生じるのは
、入力ベクトルの各エレメントからの光エネルギの断片
的１分（Ｎ−１）／Ｎがクロスバ−・マスクを通過し得
ないからである。さらに、ときに論理出力エネルギ損失
と呼ばれるこの損失は、アレイの大きさＮか増加するに
つれて増加する。たとえば１０００Ｘ１００Ｏクロスバ
−・スイッチにおいては、入力信号の９９．９％までも
が論理出力のために失われ得る。この大きさの損失は、
信号が空間光変調器を毎秒１０億回より多く通過する高
速計算への応用においては容認できないものである。こ
の高速処理は、そのような従来の光学的相互接続システ
ムにおける莫大な論理出力エネルギ損失の一因となるで
あろう。この固有の論理出力エネルギ損失に加えて、す
べての空間光変調器は、不完全な伝送特性および光の散
乱のために、有限挿入損失を有する。そのような挿入損
失をも考慮すれば、クロスバ−・スイッチのエネルギ効
率は、情報をスイッチ内に伝達する各光学チャネルの透
過率をｔとすると（ｔ＜１）、ｔ／Ｎまで低減される。
て相互接続マスクとして使用されるとき、装置に入る光
の極めて多くの部分が透過伝送機構または変調器によっ
て吸収される。相互接続がたとえばクロスバ−争スイッ
チとして使用されると、それは、Ｎがアレイの大きさで
あるとして、１／Ｎのエネルギ効率を呈するにすぎない
。この過度のエネルギ損失が装置内において生じるのは
、入力ベクトルの各エレメントからの光エネルギの断片
的１分（Ｎ−１）／Ｎがクロスバ−・マスクを通過し得
ないからである。さらに、ときに論理出力エネルギ損失
と呼ばれるこの損失は、アレイの大きさＮか増加するに
つれて増加する。たとえば１０００Ｘ１００Ｏクロスバ
−・スイッチにおいては、入力信号の９９．９％までも
が論理出力のために失われ得る。この大きさの損失は、
信号が空間光変調器を毎秒１０億回より多く通過する高
速計算への応用においては容認できないものである。こ
の高速処理は、そのような従来の光学的相互接続システ
ムにおける莫大な論理出力エネルギ損失の一因となるで
あろう。この固有の論理出力エネルギ損失に加えて、す
べての空間光変調器は、不完全な伝送特性および光の散
乱のために、有限挿入損失を有する。そのような挿入損
失をも考慮すれば、クロスバ−・スイッチのエネルギ効
率は、情報をスイッチ内に伝達する各光学チャネルの透
過率をｔとすると（ｔ＜１）、ｔ／Ｎまで低減される。
この効率の問題は先行技術において扱われてきた。たと
えば、自由空間の光学的相互接続を達成するためにホロ
グラフの光学エレメントを用いることが知られている。
えば、自由空間の光学的相互接続を達成するためにホロ
グラフの光学エレメントを用いることが知られている。
この設計においては、入力アレイ内の各レーザ・ソース
からの光かブラッグ散乱され、出力アレイ内の１つ以上
の検出器に再び向けられる。しかしながら、ホログラフ
の光学エレメントがＶＬＳＩ（超大規模集積）回路の相
互接続のために使用されるには、アライメント、回折効
率などといったいくつかの特定の要件が満たされねばな
らない。さらに、新たな相互接続パターンの各々につき
新しいホロクラムが設けられねばならない。したがって
、高いレベルの効率を達成しながら容易に再構成され得
る、新たな光学的相互接続設計か必要とされている。
からの光かブラッグ散乱され、出力アレイ内の１つ以上
の検出器に再び向けられる。しかしながら、ホログラフ
の光学エレメントがＶＬＳＩ（超大規模集積）回路の相
互接続のために使用されるには、アライメント、回折効
率などといったいくつかの特定の要件が満たされねばな
らない。さらに、新たな相互接続パターンの各々につき
新しいホロクラムが設けられねばならない。したがって
、高いレベルの効率を達成しながら容易に再構成され得
る、新たな光学的相互接続設計か必要とされている。
発明の概要
この発明の、再構成可能な相互接続は二液混合プロセス
の非可逆的エネルギ伝達を利用して、再構成可能な光学
的相互接続においてこれまで達成され得なかった効率を
達成する。可干渉光のビームは、ビームをプローブ・ビ
ームおよびポンプ・ビームに分割するためのビーム・ス
プリッタと、］６ ビーム伝播の方向に対して垂直な第１の方向にプローブ
・ビームの強度を変化させるための空間光変調器とを用
いて、光検出器のアレイ内に向けてて結合される。光屈
折エレメントは変調されたプローブ争ビームおよびポン
プ・ビームを受けるように位置決めされ、それらのビー
ムは光屈折エレメントに関しておよび互いに関して、光
屈折エレメント内における光屈折二波混合が非可逆的に
エネルギをポンプ・ビームから、変調されたプローブ・
ビームに伝達し、次にそれが検出器アレイによって検出
されるように、配向される。
の非可逆的エネルギ伝達を利用して、再構成可能な光学
的相互接続においてこれまで達成され得なかった効率を
達成する。可干渉光のビームは、ビームをプローブ・ビ
ームおよびポンプ・ビームに分割するためのビーム・ス
プリッタと、］６ ビーム伝播の方向に対して垂直な第１の方向にプローブ
・ビームの強度を変化させるための空間光変調器とを用
いて、光検出器のアレイ内に向けてて結合される。光屈
折エレメントは変調されたプローブ争ビームおよびポン
プ・ビームを受けるように位置決めされ、それらのビー
ムは光屈折エレメントに関しておよび互いに関して、光
屈折エレメント内における光屈折二波混合が非可逆的に
エネルギをポンプ・ビームから、変調されたプローブ・
ビームに伝達し、次にそれが検出器アレイによって検出
されるように、配向される。
より詳細な実施例においては、光屈折エレメントはさら
に、たとえばＡｇＧａＳ２．ＡｇＧａＳｅ２＋ β−
ＢａＢ２０４ 、ＢａＴｆＯａ、Ｂｉ２ Ｓｉｎ、、ｏ
、ＢＧＯ，ＧａＡｓ、ＫＴＮ、ＫＴａｏ３．ＬｉＮｂＯ
３，ＬｉＴａＯ３またはＳｒＢａＮｂ２Ｏ６といった光
屈折結晶を含む。
に、たとえばＡｇＧａＳ２．ＡｇＧａＳｅ２＋ β−
ＢａＢ２０４ 、ＢａＴｆＯａ、Ｂｉ２ Ｓｉｎ、、ｏ
、ＢＧＯ，ＧａＡｓ、ＫＴＮ、ＫＴａｏ３．ＬｉＮｂＯ
３，ＬｉＴａＯ３またはＳｒＢａＮｂ２Ｏ６といった光
屈折結晶を含む。
さらに、各プローブ・ビームの経路のビーム・スプリッ
タと空間光変調器との間には、第１の方向に各プローブ
・ビームを拡張するための第１のレンズ系か位置決めさ
れ得、一方各ポンプ・ビームの経路のビーム・スプリッ
タと光屈折エレメントとの間には、第１の方向に各ポン
プ・ビームを拡張するための第２のレンズ系が設けられ
得る。
タと空間光変調器との間には、第１の方向に各プローブ
・ビームを拡張するための第１のレンズ系か位置決めさ
れ得、一方各ポンプ・ビームの経路のビーム・スプリッ
タと光屈折エレメントとの間には、第１の方向に各ポン
プ・ビームを拡張するための第２のレンズ系が設けられ
得る。
可干渉光の同一平面上における平行なビームのアレイを
光検出器のアレイ内に向けて結合するように設計された
実施例においては、ビーム・スプリッタがアレイをプロ
ーブ・ビームのアレイとポンプ・ビームのアレイとに分
割する。２つの２次元空間光変調器が、プローブ・ビー
ム・アレイの伝播の方向に対して垂直な第］の方向と、
第１の方向に対して垂直であり、かつプローブ・ビーム
・アレイの伝播の方向に対して垂直な第２の方向とに、
プローブ・ビーム・アレイの強度を変化させる。光屈折
エレメントは変調されたプローブ・ビーム、およびポン
プ・ビームを受けるように位置決めされ、光屈折エレメ
ント内における光屈折二波混合か非可逆的にエネルギを
各ポンプ・ビームから、対応するプローブ・ビームに伝
達するように、それらのビームは光屈折エレメントに関
し］８ てておよび互いに関して配向される。
光検出器のアレイ内に向けて結合するように設計された
実施例においては、ビーム・スプリッタがアレイをプロ
ーブ・ビームのアレイとポンプ・ビームのアレイとに分
割する。２つの２次元空間光変調器が、プローブ・ビー
ム・アレイの伝播の方向に対して垂直な第］の方向と、
第１の方向に対して垂直であり、かつプローブ・ビーム
・アレイの伝播の方向に対して垂直な第２の方向とに、
プローブ・ビーム・アレイの強度を変化させる。光屈折
エレメントは変調されたプローブ・ビーム、およびポン
プ・ビームを受けるように位置決めされ、光屈折エレメ
ント内における光屈折二波混合か非可逆的にエネルギを
各ポンプ・ビームから、対応するプローブ・ビームに伝
達するように、それらのビームは光屈折エレメントに関
し］８ てておよび互いに関して配向される。
上に述べられたような改良点に加えて、この実施例は、
変調かつ増幅されたプローブ・ビームを第２の方向へ圧
縮するために、各プローブ・ビームの経路の光屈折エレ
メントと検出器アレイとの間に位置決めされた、第３の
レンズ系をさらに含んでもよい。
変調かつ増幅されたプローブ・ビームを第２の方向へ圧
縮するために、各プローブ・ビームの経路の光屈折エレ
メントと検出器アレイとの間に位置決めされた、第３の
レンズ系をさらに含んでもよい。
可干渉光の少なくとも１つのビームを再構成可能なよう
に光検出器のアレイに向けて結合する方法は、各ビーム
をプローブ・ビームとポンプ・ビームとに分割する段階
と、プローブ・ビームの伝播の方向に対して垂直な第１
の方向に各プローブ・ビームの強度を変化させる段階と
を含む。各プローブ・ビームおよび各ポンプ・ビームは
次に光屈折エレメント内に向けられ、光屈折エレメント
内における光屈折二波混合が非可逆的にエネルギを各ポ
ンプ・ビームから、対応する変調されたプローブ・ビー
ムへ伝達するように、それらのビームは光屈折エレメン
トに関しておよび互いに関して配向される。最後に、各
変調されたプローブ・ビームは検出器アレイ上へ向けら
れる。
に光検出器のアレイに向けて結合する方法は、各ビーム
をプローブ・ビームとポンプ・ビームとに分割する段階
と、プローブ・ビームの伝播の方向に対して垂直な第１
の方向に各プローブ・ビームの強度を変化させる段階と
を含む。各プローブ・ビームおよび各ポンプ・ビームは
次に光屈折エレメント内に向けられ、光屈折エレメント
内における光屈折二波混合が非可逆的にエネルギを各ポ
ンプ・ビームから、対応する変調されたプローブ・ビー
ムへ伝達するように、それらのビームは光屈折エレメン
トに関しておよび互いに関して配向される。最後に、各
変調されたプローブ・ビームは検出器アレイ上へ向けら
れる。
発明の説明
光屈折結晶のようなダイナミック・ホログラムの媒体を
再構成可能な光学的相互接続装置として用いることが、
この発明の際立った特徴である。
再構成可能な光学的相互接続装置として用いることが、
この発明の際立った特徴である。
この再構成可能な相互接続は、二波混合プロセスにおい
て生じる非可逆的エネルギ伝達を利用して、極めて高い
回折効率を達成する。第１図は、この発明に従って構成
された、再構成可能な光学的相互接続を示す概略図であ
る。第１図は、この発明の動作概念をより明確に示すた
めに、相互接続を１次元においてのみ表わす。入力レー
ザ・ビーム１１０の強度の小部分を含むプローブ・ビー
ム１０２はビーム・スプリッタ１２０によってそのビー
ムから分離され、一方そのビームの残りはビーム・スプ
リッタを介して伝わり、ポンプ・ビーム１２２として働
く。ポンプ・ビーム１２２は、円柱レンズ１３０および
１３２を含む第１のレンズ系によって拡張され、次に、
Ｃ軸が矢印１３６によって示されたように向けられた光
屈折結晶１３４内に向けられる。
て生じる非可逆的エネルギ伝達を利用して、極めて高い
回折効率を達成する。第１図は、この発明に従って構成
された、再構成可能な光学的相互接続を示す概略図であ
る。第１図は、この発明の動作概念をより明確に示すた
めに、相互接続を１次元においてのみ表わす。入力レー
ザ・ビーム１１０の強度の小部分を含むプローブ・ビー
ム１０２はビーム・スプリッタ１２０によってそのビー
ムから分離され、一方そのビームの残りはビーム・スプ
リッタを介して伝わり、ポンプ・ビーム１２２として働
く。ポンプ・ビーム１２２は、円柱レンズ１３０および
１３２を含む第１のレンズ系によって拡張され、次に、
Ｃ軸が矢印１３６によって示されたように向けられた光
屈折結晶１３４内に向けられる。
ビーム１０２はミラー１４２によって、円柱レンズ１３
８および１４０を含む第２のレンズ系を通るように向け
られる。レンズ１３８および１４０は、ビームの個々の
部分が、空間光変調器１４４によって組付けられたパタ
ーンを通るように向けられ得るように、プローブ・ビー
ムを拡張するために設けられる。第１図に示された特定
の構成においては、ビーム１１０は、検出器１４６．１
４８．１５０および１５２のアレイの一部である２つの
光学検出器１４８および１５２に向けてルートを定めら
れるべきである。検出器１４８および１５２への接続は
、変調器１４４内に設けられた透明な領域および不透明
な領域のパターンによって達成され、それはまたビーム
の残りの部分を形成し、したがって検出器１４６および
１５０は信号を受けない。
８および１４０を含む第２のレンズ系を通るように向け
られる。レンズ１３８および１４０は、ビームの個々の
部分が、空間光変調器１４４によって組付けられたパタ
ーンを通るように向けられ得るように、プローブ・ビー
ムを拡張するために設けられる。第１図に示された特定
の構成においては、ビーム１１０は、検出器１４６．１
４８．１５０および１５２のアレイの一部である２つの
光学検出器１４８および１５２に向けてルートを定めら
れるべきである。検出器１４８および１５２への接続は
、変調器１４４内に設けられた透明な領域および不透明
な領域のパターンによって達成され、それはまたビーム
の残りの部分を形成し、したがって検出器１４６および
１５０は信号を受けない。
変調器を介して伝送された後、変調されたプローブ・ビ
ームは拡張されたポンプ・ビーム１２２と、光屈折結晶
１３４内において再び結合される。
ームは拡張されたポンプ・ビーム１２２と、光屈折結晶
１３４内において再び結合される。
プローブ・ビームおよびポンプ・ビームは結晶１３４に
関しておよび互いに関して、結晶内における光屈折二波
混合が非可逆的にエネルギをポンプ・ビームから、変調
されたビームへと伝達するように、配向される。その結
果、ポンプ・ビーム内のほとんどすべてのエネルギが、
所望の相互接続パターンを伝えるプローブ・ビームに伝
送される。
関しておよび互いに関して、結晶内における光屈折二波
混合が非可逆的にエネルギをポンプ・ビームから、変調
されたビームへと伝達するように、配向される。その結
果、ポンプ・ビーム内のほとんどすべてのエネルギが、
所望の相互接続パターンを伝えるプローブ・ビームに伝
送される。
次に、変調かつ増幅されたポンプ会ビームは検出器１４
６−１５２によって検出される。プローブ・ビーム１１
０とポンプ・ビーム１２２との間の角度は、利用される
特定の結晶内における二波混合プロセスを最適化するよ
うに配置されるべきことを、当業者は認識するであろう
。さらに、プローブ争ビームの各々の部分は、ポンプ・
ビームがら、変調さ机たプローブ・ビームへのエネルギ
の適切な伝達を達成するために、結晶１３４内において
ポンプ・ビームの対応する部分と交差せねばならない。
６−１５２によって検出される。プローブ・ビーム１１
０とポンプ・ビーム１２２との間の角度は、利用される
特定の結晶内における二波混合プロセスを最適化するよ
うに配置されるべきことを、当業者は認識するであろう
。さらに、プローブ争ビームの各々の部分は、ポンプ・
ビームがら、変調さ机たプローブ・ビームへのエネルギ
の適切な伝達を達成するために、結晶１３４内において
ポンプ・ビームの対応する部分と交差せねばならない。
使用されるべき結晶がビームの断面領域より小さい場合
、縮小された大きさの結晶内における二波混合のために
適切な状態を獲得するため、ポンプ・ビームおよびプロ
ーブ・ビームを結晶内において焦点合わせすることも可
能である。
、縮小された大きさの結晶内における二波混合のために
適切な状態を獲得するため、ポンプ・ビームおよびプロ
ーブ・ビームを結晶内において焦点合わせすることも可
能である。
この装置において利用される二波混合プロセスは、記録
および続出機能が光屈折結晶内において同時に生じる、
リアル・タイム・ポログラフ現象とみなされ得る。この
結晶と共に、ビーム・スプリッタおよび空間光変調器は
協働して、変調器によって規定される相互接続パターン
を表わす容量ホログラムを記録する。二波混合プロセス
に含まれるエネルギ結合機構は、ポンプ・ビームによる
結晶の続出の間、回折効率がほとんど１００％であるこ
とを保証する。ＡｇＧａＳ２．ＡｇＧａＳｅ２＋ β
−ＢａＢ２０４ 、ＢａＴｉＯ３，Ｂｉ。
および続出機能が光屈折結晶内において同時に生じる、
リアル・タイム・ポログラフ現象とみなされ得る。この
結晶と共に、ビーム・スプリッタおよび空間光変調器は
協働して、変調器によって規定される相互接続パターン
を表わす容量ホログラムを記録する。二波混合プロセス
に含まれるエネルギ結合機構は、ポンプ・ビームによる
結晶の続出の間、回折効率がほとんど１００％であるこ
とを保証する。ＡｇＧａＳ２．ＡｇＧａＳｅ２＋ β
−ＢａＢ２０４ 、ＢａＴｉＯ３，Ｂｉ。
２ Ｓ ｉ ０２ （、、ＢＧＯ，ＧａＡｓ、ＫＴＮ、
ＫＴａＯ３，ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３および５ｒＢ
ａＮｂ２ ｏ６などの光屈折結晶は、利用され得るホロ
グラフ媒体の様々なタイプのうちでもはるかに有効であ
る。当業者が認めるであろうように、そのような高い効
率のレベルを達成するには、読出ビームのエネルギが大
いに消耗されるように、結晶か適切に配向されることが
必要である。高いレベルのエネルギ効率か生じるのは、
変調器は通過しないがホログラムによって相互接続パタ
ーン内に回折される読出ビームによってエネルギのほと
んどが伝達されるからである。
ＫＴａＯ３，ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３および５ｒＢ
ａＮｂ２ ｏ６などの光屈折結晶は、利用され得るホロ
グラフ媒体の様々なタイプのうちでもはるかに有効であ
る。当業者が認めるであろうように、そのような高い効
率のレベルを達成するには、読出ビームのエネルギが大
いに消耗されるように、結晶か適切に配向されることが
必要である。高いレベルのエネルギ効率か生じるのは、
変調器は通過しないがホログラムによって相互接続パタ
ーン内に回折される読出ビームによってエネルギのほと
んどが伝達されるからである。
このようにして、最初のビーム１１０のエネルギの小部
分のみが、変調器１４４によって導入される減衰を受け
る。したかって、空間光変調器によって導かれるエネル
ギ損失はわずかに、装置内において使用されるビーム・
スプリッタの反射率に限定される。さらに、ビーム・ス
プリッタはこの反射率が小さい（たとえば、５％または
それ以下）ように設計され得るので、その結果このエネ
ルギ損失は最小化される。光屈折結晶内において達成さ
れる非可逆的エネルギ伝達のために、最初のビームから
検出器への情報の光学的伝達はしたがって、高度のエネ
ルギ効率をもって達成される。
分のみが、変調器１４４によって導入される減衰を受け
る。したかって、空間光変調器によって導かれるエネル
ギ損失はわずかに、装置内において使用されるビーム・
スプリッタの反射率に限定される。さらに、ビーム・ス
プリッタはこの反射率が小さい（たとえば、５％または
それ以下）ように設計され得るので、その結果このエネ
ルギ損失は最小化される。光屈折結晶内において達成さ
れる非可逆的エネルギ伝達のために、最初のビームから
検出器への情報の光学的伝達はしたがって、高度のエネ
ルギ効率をもって達成される。
そのような相互接続パターンのエネルギ効率はクロスバ
−・スイッチに関して以下のように推定される。Ｒをビ
ーム・スプリッタの反射率としよう。ビーム・スプリッ
タは実質上損失がなく、かつ光屈折結晶の表面は反射防
止被覆されているものと仮定すると、フレネル反射損失
は無視され得る。これらの条件下においては、光屈折結
晶に達する２つのビームは各々、エネルギ１−Ｒおよび
Ｒｔ／Ｎを有する。結晶内において、これらの２つのビ
ームは光屈折結合される。その結果、ポンプ・ビームの
エネルギ（１−Ｒ）のほとんどは、エネルギＲｔ／Ｎを
有し、かつＦ自互接続パターンを伝送するプローブ・ビ
ームに、伝達される。このエネルギ効率は容易に導き出
され、以下の式によって与えられる。
−・スイッチに関して以下のように推定される。Ｒをビ
ーム・スプリッタの反射率としよう。ビーム・スプリッ
タは実質上損失がなく、かつ光屈折結晶の表面は反射防
止被覆されているものと仮定すると、フレネル反射損失
は無視され得る。これらの条件下においては、光屈折結
晶に達する２つのビームは各々、エネルギ１−Ｒおよび
Ｒｔ／Ｎを有する。結晶内において、これらの２つのビ
ームは光屈折結合される。その結果、ポンプ・ビームの
エネルギ（１−Ｒ）のほとんどは、エネルギＲｔ／Ｎを
有し、かつＦ自互接続パターンを伝送するプローブ・ビ
ームに、伝達される。このエネルギ効率は容易に導き出
され、以下の式によって与えられる。
この場合ｍはビーム強度比である。
（Ｊ、、ｌ、１＃、、色）
（１−Ｒ）Ｎ
またＬは相互作用の長さであり、γは結合定数、αはバ
ルク吸収係数である。ＡｇＧａＳ２．ＡｇＧ ａ Ｓ
ｅ ２ 、 β−ＢａＢ２Ｏ４、ＢａＴｉＯ３Ｂ１．
２５ｉ０２ 。 、 ＢＧ ○、 ＧａＡ
ｓ、 ＩぐＴＮＫＴａＯ３，ＬｉＮｂ０．、ＬｉＴａ
０．およびＳｒＢａＮｂ２Ｏ５などの光屈折結晶は、結
合定数が極めて大きい（すなわち、Ｌ ＝ １． ｃ
ｍであるとき、γＬ〉〉１である）。効率はおよそ以下
のように記述し得る。
ルク吸収係数である。ＡｇＧａＳ２．ＡｇＧ ａ Ｓ
ｅ ２ 、 β−ＢａＢ２Ｏ４、ＢａＴｉＯ３Ｂ１．
２５ｉ０２ 。 、 ＢＧ ○、 ＧａＡ
ｓ、 ＩぐＴＮＫＴａＯ３，ＬｉＮｂ０．、ＬｉＴａ
０．およびＳｒＢａＮｂ２Ｏ５などの光屈折結晶は、結
合定数が極めて大きい（すなわち、Ｌ ＝ １． ｃ
ｍであるとき、γＬ〉〉１である）。効率はおよそ以下
のように記述し得る。
大きいＮに関しては、極めて小さな反射率Ｒ（すなわち
、Ｒ〜０）を有するビーム・スプリッタを使用すること
によって得られる、極限エネルギ効率がｅｘｐ （−α
Ｌ）であることに留意されたい。
、Ｒ〜０）を有するビーム・スプリッタを使用すること
によって得られる、極限エネルギ効率がｅｘｐ （−α
Ｌ）であることに留意されたい。
エネルギ効率および高速データ伝送能力を検査する実験
的作業においては、５１４・２ｎｍで作動するアルゴン
・イオン・レーザからのレーザ・ビームが使用された。
的作業においては、５１４・２ｎｍで作動するアルゴン
・イオン・レーザからのレーザ・ビームが使用された。
レーザ・ビームは焦点距離がｆ＝２ｍであるレンズを使
用して平行にされ、直径が２ｍｍのビームとなった。Ｒ
＝０．０５の反射率を有するビーム・スプリッタが使用
され、エネルギの５％が空間光変調器を通るようにされ
、プローブ・ビームが形成された。エネルギの残りはビ
ーム・スプリッタを透過し、ポンプ・ビームを構成する
。空間光変調器は、論理出力エネルギ損失をシミュレー
トするために、可変光学濃度を有する中性フィルタに取
替えられた。２つのビムはチタン酸バリウム結晶内にお
いて、およそ５ｍｍの相互作用の長さで交差した。ポン
プ・ビームは９．ＩＷ／Ｃｍ２の強度を有する、通常に
近い入射で結晶内に入った。０ 、 ５ Ｗ／ ｃ ｍ
２の強度を有するプローブ・ビームは４０°の角度で入
射した。結晶は、プローブ・ビームがポンプ・ビームを
犠牲にして増幅されるように、配向された。
用して平行にされ、直径が２ｍｍのビームとなった。Ｒ
＝０．０５の反射率を有するビーム・スプリッタが使用
され、エネルギの５％が空間光変調器を通るようにされ
、プローブ・ビームが形成された。エネルギの残りはビ
ーム・スプリッタを透過し、ポンプ・ビームを構成する
。空間光変調器は、論理出力エネルギ損失をシミュレー
トするために、可変光学濃度を有する中性フィルタに取
替えられた。２つのビムはチタン酸バリウム結晶内にお
いて、およそ５ｍｍの相互作用の長さで交差した。ポン
プ・ビームは９．ＩＷ／Ｃｍ２の強度を有する、通常に
近い入射で結晶内に入った。０ 、 ５ Ｗ／ ｃ ｍ
２の強度を有するプローブ・ビームは４０°の角度で入
射した。結晶は、プローブ・ビームがポンプ・ビームを
犠牲にして増幅されるように、配向された。
結晶を通過した後、ポンプ・ビームは事実上消耗され、
一方プローブ・ビームの強度は１．９Ｗ／ｃｍ２まで高
められた。０，１および０．００１の透過率をわ有する
中性フィルタを使用して同じ実験が繰返された。対応す
るプローブ・ビームの密度は各々０．０５および０．
００５Ｗ／ ｃ ｍ２であった。増幅されたプローブ・
ビームの強度は１ 、 ９ Ｗ／ ｃ ｍ２のままであ
った。これらの測定は約２０％のエネルギ効率を反映し
ている。換言すれば、論理出力損失が９９％であれば（
たとえば、１００×１００クロスバ−）、この相互接続
のエネルギ効率は直接的アプローチより少なくとも２０
倍良いということが可能である。これらの実験において
は結晶が反射防止被覆されておらず、かつエネルギの約
１８％は結晶の表面において失われたことが留意される
べきである。使用された結晶内におけるバルク吸収が、
およそ６０％のエネルギ損失の原因であった。
一方プローブ・ビームの強度は１．９Ｗ／ｃｍ２まで高
められた。０，１および０．００１の透過率をわ有する
中性フィルタを使用して同じ実験が繰返された。対応す
るプローブ・ビームの密度は各々０．０５および０．
００５Ｗ／ ｃ ｍ２であった。増幅されたプローブ・
ビームの強度は１ 、 ９ Ｗ／ ｃ ｍ２のままであ
った。これらの測定は約２０％のエネルギ効率を反映し
ている。換言すれば、論理出力損失が９９％であれば（
たとえば、１００×１００クロスバ−）、この相互接続
のエネルギ効率は直接的アプローチより少なくとも２０
倍良いということが可能である。これらの実験において
は結晶が反射防止被覆されておらず、かつエネルギの約
１８％は結晶の表面において失われたことが留意される
べきである。使用された結晶内におけるバルク吸収が、
およそ６０％のエネルギ損失の原因であった。
この装置における相互接続パターンは、空間光変調器内
で異なるパターンを単に置換えることによって容易に再
構成され得る。そのような相互液続においては、各入力
ビームの出力は検出器のいずれかまたはすべてに供給さ
れ得る。新たな相互接続パターンが導入されたとき相互
接続が再構成されるための時間は、光屈折結晶内のホロ
グラムの形成時間に左右され、それは極めて早く、すな
わち、およそＩＷ／ｃｍ２の光エネルギを使用すると約
１ミリセカンドであり得る。相互接続パターンが一旦結
晶内にホログラムとして形成されると、この装置は、高
速データ伝送システムにおいて作動するに十分な速度を
もって相互接続機能を達成し得る。再構成時間が光屈折
応答時間によって制限され、したがって適度の強度にお
いてミリセカンド化であっても、光屈折相互接続システ
ムは極めて高速のデータ信号を受取ることが可能である
。この能力を証明するために、ある出力と相互接続され
るべき信号をシミュレートする音響光学装置を使用して
、５１４．５ｎｍの波長を有するアルゴン・レーザ・ビ
ームに一時的変調が加えられた。使用された信号は周波
数ｆ。−０，８３３ＭＨｚのパルス列であり、各パルス
はおよそ０゜２マイクロセカンドの幅であった。この率
は光屈折応答時間の逆数より明らかにはるかに高い。次
に、変調されたレーザ・ビームは、上に述べられたよう
に２つのビームに分割され、結晶内において混合され、
増幅されたプローブ・ビームが光検出器によってモニタ
された。その結果、光屈折応答時間の後結晶内において
形成された固定インデックス回折格子を単に回折するこ
とによって、時的に変調されたポンプ・ビームおよびプ
ローブ・ビームが相互に作用する定常状態の応答が得ら
れた。
で異なるパターンを単に置換えることによって容易に再
構成され得る。そのような相互液続においては、各入力
ビームの出力は検出器のいずれかまたはすべてに供給さ
れ得る。新たな相互接続パターンが導入されたとき相互
接続が再構成されるための時間は、光屈折結晶内のホロ
グラムの形成時間に左右され、それは極めて早く、すな
わち、およそＩＷ／ｃｍ２の光エネルギを使用すると約
１ミリセカンドであり得る。相互接続パターンが一旦結
晶内にホログラムとして形成されると、この装置は、高
速データ伝送システムにおいて作動するに十分な速度を
もって相互接続機能を達成し得る。再構成時間が光屈折
応答時間によって制限され、したがって適度の強度にお
いてミリセカンド化であっても、光屈折相互接続システ
ムは極めて高速のデータ信号を受取ることが可能である
。この能力を証明するために、ある出力と相互接続され
るべき信号をシミュレートする音響光学装置を使用して
、５１４．５ｎｍの波長を有するアルゴン・レーザ・ビ
ームに一時的変調が加えられた。使用された信号は周波
数ｆ。−０，８３３ＭＨｚのパルス列であり、各パルス
はおよそ０゜２マイクロセカンドの幅であった。この率
は光屈折応答時間の逆数より明らかにはるかに高い。次
に、変調されたレーザ・ビームは、上に述べられたよう
に２つのビームに分割され、結晶内において混合され、
増幅されたプローブ・ビームが光検出器によってモニタ
された。その結果、光屈折応答時間の後結晶内において
形成された固定インデックス回折格子を単に回折するこ
とによって、時的に変調されたポンプ・ビームおよびプ
ローブ・ビームが相互に作用する定常状態の応答が得ら
れた。
第２図は、第１図の実施例と同様ではあるか、２次元の
光学的相互接続を行なう、この発明の光学的相互接続の
もう１つの実施例を示す。第２図において、レーザ・ビ
ーム・アレイ２１８内のレーザ・ビーム２１０．２１２
．２１４および２１６の強度の小部分２０２．２Ｏ４、
２０６および２０８はビーム・スプリッタ２２０によっ
て各ビムから分離され、ビームの残りの部分、すなわち
ポンプ・ビーム２２２．２２４．２２６および２２８を
残し、それらはビーム・スプリッタを介して伝送される
。ポンプ・ビームは、それらを垂直方向に拡張して、Ｃ
軸が矢印２３６によって示されたように向けられた光屈
折結晶２３４内に伝送するために円柱レンズ２３０およ
び２３２を含む、第１のレンズ系を通るように向けられ
る。プローブ・ビーム２０２−２０８は、円柱レンズ２
３８および２４０を含む第２のレンズ系を通るように、
ミラー２４２によって向けられる。
光学的相互接続を行なう、この発明の光学的相互接続の
もう１つの実施例を示す。第２図において、レーザ・ビ
ーム・アレイ２１８内のレーザ・ビーム２１０．２１２
．２１４および２１６の強度の小部分２０２．２Ｏ４、
２０６および２０８はビーム・スプリッタ２２０によっ
て各ビムから分離され、ビームの残りの部分、すなわち
ポンプ・ビーム２２２．２２４．２２６および２２８を
残し、それらはビーム・スプリッタを介して伝送される
。ポンプ・ビームは、それらを垂直方向に拡張して、Ｃ
軸が矢印２３６によって示されたように向けられた光屈
折結晶２３４内に伝送するために円柱レンズ２３０およ
び２３２を含む、第１のレンズ系を通るように向けられ
る。プローブ・ビーム２０２−２０８は、円柱レンズ２
３８および２４０を含む第２のレンズ系を通るように、
ミラー２４２によって向けられる。
レンズ２３８および２４０はプローブ・ビームを垂直に
拡張し、その後それらのプローブ・ビームは２次元の空
間光変調器２４４を通るように向けられる。図示された
４×４相互接続においては、例示の目的のため、ビーム
２１０−２１６を検出器２４６．２４８．２５０および
２５２のアレイに接続するのが望ましいと仮定される。
拡張し、その後それらのプローブ・ビームは２次元の空
間光変調器２４４を通るように向けられる。図示された
４×４相互接続においては、例示の目的のため、ビーム
２１０−２１６を検出器２４６．２４８．２５０および
２５２のアレイに接続するのが望ましいと仮定される。
より特定的には、第２図に示された例においては、ビー
ム２１０は検出器２４６および２５０に、ビーム２１２
は検出器２５０および２５２に、ビーム２１４は検出器
２４６および２５２に、さらにビーム２１−６は検Ｈ］
器２４８および２５０に接続されるべきである。７トリ
ツクスーベクＩ・ル乗算によると、この相互接続パター
ンは以下のように記述し得る。
ム２１０は検出器２４６および２５０に、ビーム２１２
は検出器２５０および２５２に、ビーム２１４は検出器
２４６および２５２に、さらにビーム２１−６は検Ｈ］
器２４８および２５０に接続されるべきである。７トリ
ツクスーベクＩ・ル乗算によると、この相互接続パター
ンは以下のように記述し得る。
０１０１ ｖｌ ２４
ｖ ＋ｖ
１０００ｖ２ ｖ。
ｖ＋ｖ＋ｖ ４）
７′ １０１１ ■３ １３４
０１１０Ｖ４ ２３
■ ＋ｖ
この際ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびｖ４はビーム２１０−２
１６によって各々伝えられる信号である。
１６によって各々伝えられる信号である。
変調器２４４は、各信号の適切なルート定めを達成する
ために、適当に不透明な領域および透明な領域によって
パターン化される。変調されたプロブ・ビームは、変調
器を通過した後、拡張されたポンプ；ヘビーム２２２−
２２８と結晶２３４内において再結合される。
ために、適当に不透明な領域および透明な領域によって
パターン化される。変調されたプロブ・ビームは、変調
器を通過した後、拡張されたポンプ；ヘビーム２２２−
２２８と結晶２３４内において再結合される。
プローブ・ビームおよびポンプ・ビームは結晶２３４に
関しておよび互いに関して、結晶内における光屈折二波
混合か非可逆的にエネルギを各ボンブ・ビームから、そ
の対応する変調されたプローブ・ビームに伝達するよう
に、配向される。その結果、ポンプ・ビーム内のほとん
どすべてのエネルギは、所望の相互接続パターンを伝え
るプロブ・ビームに伝達される。変調かつ増幅されたプ
ローブ赤ビームは次にビームの２次元アレイからベクト
ル（１次元アレイ）内へ第３のレンズ系２５４によって
焦点を合わされる。最後に、ビームは検出器２４６−２
５２によって検出される。
関しておよび互いに関して、結晶内における光屈折二波
混合か非可逆的にエネルギを各ボンブ・ビームから、そ
の対応する変調されたプローブ・ビームに伝達するよう
に、配向される。その結果、ポンプ・ビーム内のほとん
どすべてのエネルギは、所望の相互接続パターンを伝え
るプロブ・ビームに伝達される。変調かつ増幅されたプ
ローブ赤ビームは次にビームの２次元アレイからベクト
ル（１次元アレイ）内へ第３のレンズ系２５４によって
焦点を合わされる。最後に、ビームは検出器２４６−２
５２によって検出される。
この装置の利点は、各ビームは一部が同ビームから分割
されるのみで、光屈折結晶内において相互作用するので
、アレイ２１８内のビームは互いに同位相である必要は
ないという点である。
されるのみで、光屈折結晶内において相互作用するので
、アレイ２１８内のビームは互いに同位相である必要は
ないという点である。
この発明の好ましい実施例について上に例示および説明
がなされてきた。しかしながら、修正およびさらなる実
施例は、当業者には疑いなく明らかであろう。たとえば
光学的位相接合が、チョウ（Ｃｈｉｏｕ）およびイエｙ
ｐ （Ｙ ｅ ｈ ）のオプティックス伊しターズ（Ｏ
ｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）第１１巻、４６１頁（
１９８６年）に記載されたように、光屈折エレメント内
の欠陥によって引き起こされ得るいかなる位相収差をも
訂正するために、二波混合プロセスとともに使用され得
るであろう。さらに、この発明の概念は容易に拡大され
、かつより多数の入力ビームおよび／またはより多くの
検出器を有する相互接続に適用することが可能である。
がなされてきた。しかしながら、修正およびさらなる実
施例は、当業者には疑いなく明らかであろう。たとえば
光学的位相接合が、チョウ（Ｃｈｉｏｕ）およびイエｙ
ｐ （Ｙ ｅ ｈ ）のオプティックス伊しターズ（Ｏ
ｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）第１１巻、４６１頁（
１９８６年）に記載されたように、光屈折エレメント内
の欠陥によって引き起こされ得るいかなる位相収差をも
訂正するために、二波混合プロセスとともに使用され得
るであろう。さらに、この発明の概念は容易に拡大され
、かつより多数の入力ビームおよび／またはより多くの
検出器を有する相互接続に適用することが可能である。
さらに、ここに例示されかつ記載されたものに代わって
同等のエレメントが使用され得、部品または接続部は置
換えられるか、さもなくば取替えられ得るであろうし、
この発明の成る特徴は他の特徴から独立して利用され得
る。
同等のエレメントが使用され得、部品または接続部は置
換えられるか、さもなくば取替えられ得るであろうし、
この発明の成る特徴は他の特徴から独立して利用され得
る。
したがって、実施例は包括的というよりもむしろ例示的
なものとして考えられるべきてあり、一方前掲の特許請
求の範囲がむしろこの発明の全範囲を指示している。
なものとして考えられるべきてあり、一方前掲の特許請
求の範囲がむしろこの発明の全範囲を指示している。
第１図は、この発明に従って構成された、再構成可能な
光学的相互接続を示す概略図である。 第２図は、第１図の実施例と同様ではあるが、２次元の
光学的相互接続を行なう、この発明の光学的相互接続の
もう１つの実施例である。 図において、１１０は入力レーザ・ビーム、１２０はビ
ーム・スプリッタ、１３０，１３２．１３８および１４
０は円柱レンズ、１３４は光屈折結晶、１４２はミラー
、１４４は空間光変調器、１４６．１４８．１５０、お
よび１５２は光検出器である。 特許出願人 ロックウェル・インター ナショナル・コーポレーション 手 続 補 正 書 （方式） ％式％ ２、発明の名称 再構成可能な光学的相互接続 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 アメリカ合衆国、カリフォルニア州、エル・セ
グンドイースト・イムペリアル・ハイウェイ、２２３０
名 称 ロックウェル・インターナショナル・コーポレ
ーション代表者 ジョン・ジエイ・ダインケン ４代理人 住 所 大阪市北区南森町２丁目１番２９号 住友銀行
南森町ビル電話 大阪（０６）３６１−２０２１ （代
）自発補正 ６゜ 補正の対象 図面全図 ７゜ 補正の内容 別紙のとおり。 なお、 内容についての変更はあ りません。 以上
光学的相互接続を示す概略図である。 第２図は、第１図の実施例と同様ではあるが、２次元の
光学的相互接続を行なう、この発明の光学的相互接続の
もう１つの実施例である。 図において、１１０は入力レーザ・ビーム、１２０はビ
ーム・スプリッタ、１３０，１３２．１３８および１４
０は円柱レンズ、１３４は光屈折結晶、１４２はミラー
、１４４は空間光変調器、１４６．１４８．１５０、お
よび１５２は光検出器である。 特許出願人 ロックウェル・インター ナショナル・コーポレーション 手 続 補 正 書 （方式） ％式％ ２、発明の名称 再構成可能な光学的相互接続 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 アメリカ合衆国、カリフォルニア州、エル・セ
グンドイースト・イムペリアル・ハイウェイ、２２３０
名 称 ロックウェル・インターナショナル・コーポレ
ーション代表者 ジョン・ジエイ・ダインケン ４代理人 住 所 大阪市北区南森町２丁目１番２９号 住友銀行
南森町ビル電話 大阪（０６）３６１−２０２１ （代
）自発補正 ６゜ 補正の対象 図面全図 ７゜ 補正の内容 別紙のとおり。 なお、 内容についての変更はあ りません。 以上
Claims (25)
- （１）可干渉光の少なくとも１つのビームを光検出器の
アレイ内に向けて結合するための、再構成可能な光学的
相互接続であって、 各ビームをプローブ・ビームとポンプ・ビームとに分割
するためのビーム・スプリッタと、ビームの伝播の方向
に対して垂直な第１の方向に各プローブ・ビームの強度
を変化させるための空間光変調器と、 各変調されたプローブ・ビームおよび各ポンプ・ビーム
を受けるように位置決めされた光屈折エレメントとを含
み、光屈折エレメント内における光屈折二波混合が非可
逆的にエネルギを各ポンプ・ビームから、対応する変調
されたプローブ・ビームへ伝達するように、それらのビ
ームは光屈折エレメントに関しておよび互いに関して配
向され、各プローブ・ビームはそれによって増幅されて
検出器アレイに当たる、再構成可能な光学的相互接続。 - （２）光屈折エレメントがさらに光屈折結晶を含む、特
許請求の範囲第１項に記載の、光学的相互接続。 - （３）光屈折結晶が、ＡｇＧａＳ＿２、ＡｇＧａＳｅ＿
２、β−ＢａＢ＿２Ｏ＿４、ＢａＴｉＯ＿３、Ｂｉ＿１
＿２ＳｉＯ＿２＿０、ＢＧＯ、ＧａＡｓ、ＫＴＮ、ＫＴ
ａＯ＿３、ＬｉＮｂＯ＿３、ＬｉＴａＯ＿３、およびＳ
ｒＢａＮｂ＿２Ｏ＿６からなるグループから選択される
、特許請求の範囲第２項に記載の、相互接続。 - （４）各プローブ・ビームの経路のビーム・スプリッタ
と空間光変調器との間に位置決めされ、各プローブ・ビ
ームを第１の方向に拡張するための第１のレンズ系をさ
らに含む、特許請求の範囲第１項に記載の、光学的相互
接続。 - （５）各ポンプ・ビームの経路のビーム・スプリッタと
光屈折エレメントとの間に位置決めされ、各ポンプ・ビ
ームを第１の方向に拡張するための第２のレンズ系をさ
らに含む、特許請求の範囲第４項に記載の、光学的相互
接続。 - （６）各プローブ・ビームの経路の空間光変調器と光屈
折エレメントとの間に位置決めされ、光屈折エレメント
内にプローブ・ビームの焦点を合わせるための第１のレ
ンズ系と、各ポンプ・ビームの経路のビーム・スプリッ
タと光屈折エレメントとの間に位置決めされ、光屈折エ
レメント内にポンプ・ビームの焦点を合わせるための第
２のレンズ系とをさらに含む、特許請求の範囲第１項に
記載の、光学的相互接続。 - （７）可干渉光の少なくとも１つのビームを光検出器の
アレイ内に向けて結合するための、再構成可能な光学的
相互接続であって、 各ビームをプローブ・ビームとポンプ・ビームとに分割
するためのビーム・スプリッタと、ビームの伝播の方向
に対して垂直な第１の方向において各プローブ・ビーム
の強度を変化させるための空間光変調器と、 各プローブ・ビームの経路のビーム・スプリッタと空間
光変調器との間に位置決めされ、各プローブ・ビームを
第１の方向に拡張するための第１のレンズ系と、 各変調されたプローブ・ビームおよび各ポンプ・ビーム
を受けるように位置決めされた光屈折結晶とを含み、そ
れらのビームは光屈折結晶に関しておよび互いに関して
、光屈折結晶内における光屈折二波混合が非可逆的にエ
ネルギを各ポンプ・ビームから、対応する変調されたプ
ローブ・ビームへ伝達するように、配向され、各プロー
ブ・ビームはそれによって増幅されて検出器アレイに当
たり、 各ポンプ・ビームの経路のビーム・スプリッタと光屈折
結晶との間に位置決めされ、各ポンプ・ビームを第１の
方向に拡張するための第２のレンズ系を含む、光学的相
互接続。 - （８）可干渉光の少なくとも１つのビームを光検出器の
アレイ内に向けて結合するための、再構成可能な光学的
相互接続であって、 各ビームをプローブ・ビームとポンプ・ビームとに分割
するための手段と、 各拡張されたビームの強度を第１の方向に変化させるた
めの手段と、さらに 各変調されたビームおよび各ポンプ・ビームを受けるよ
うに位置決めされた光屈折手段とを含み、それらのビー
ムは光屈折手段に関しておよび互いに関して、光屈折手
段内における光屈折二波混合が非可逆的にエネルギを各
ポンプ・ビームから、対応する変調されたプローブ・ビ
ームに伝播するように、配向され、各プローブ・ビーム
はそれによって増幅されて検出器アレイに当たる、光学
的相互接続。 - （９）可干渉光の同一平面における平行なビームアレイ
を光検出器のアレイ内に向けて結合するための、再構成
可能な光学的相互接続であって、アレイをプローブ・ビ
ームのアレイとポンプ・ビームのアレイとに分割するた
めのビーム・スプリッタと、 プローブ・ビーム・アレイの伝播の方向に対して垂直な
第１の方向と、第１の方向に対して垂直であり、かつプ
ローブ・ビーム・アレイの伝播の方向に対して垂直な第
２の方向とにプローブ・ビーム・アレイの強度を変化さ
せるための２次元空間光変調器と、 変調されたプローブ・ビームおよびポンプ・ビームを受
けるように位置決めされた光屈折エレメントとを含み、
それらのビームは光屈折エレメントに関しておよび互い
に関して、光屈折エレメント内における光屈折二波混合
が非可逆的にエネルギを各ポンプ・ビームから、対応す
るプローブ・ビームに伝達するように、配向される、光
学的相互接続。 - （１０）光屈折エレメントがさらに光屈折結晶を含む、
特許請求の範囲第９項に記載の、相互接続。 - （１１）光屈折結晶が、ＡｇＧａＳ＿２、ＡｇＧａＳｅ
＿２、β−ＢａＢ＿２Ｏ＿４、ＢａＴｉＯ＿３、Ｂｉ＿
１＿２ＳｉＯ＿２＿０、ＢＧＯ、ＧａＡｓ、ＫＴＮ、Ｋ
ＴａＯ＿３、ＬｉＮｂＯ＿３、ＬｉＴａＯ＿３、および
ＳｒＢａＮｂ＿２Ｏ＿６からなるグループから選択され
る、特許請求の範囲第１０項に記載の、相互接続。 - （１２）各プローブ・ビームの経路のビーム・スプリッ
タと空間光変調器との間に位置決めされ、各プローブ・
ビームを第１の方向に拡張するための第１のレンズ系を
さらに含む、特許請求の範囲第９項に記載の、光学的相
互接続。 - （１３）各ポンプ・ビームの経路のビーム・スプリッタ
と光屈折エレメントとの間に位置決めされ、各ポンプ・
ビームを第１の方向に拡張するための第２のレンズ系を
さらに含む、特許請求の範囲第１２項に記載の、光学的
相互接続。 - （１４）各プローブ・ビームの経路の光屈折エレメント
と検出器アレイとの間に位置決めされ、変調かつ増幅さ
れたプローブ・ビームを第２の方向へ圧縮する第３のレ
ンズ系をさらに含む、特許請求の範囲第１３項に記載の
、光学的相互接続。 - （１５）各プローブ・ビームの経路の空間光変調器と光
屈折エレメントとの間に位置決めされ、光屈折エレメン
ト内へプローブ・ビームの焦点を合わせるための第１の
レンズ系と、 各ポンプ・ビームの経路のビーム・スプリッタと光屈折
エレメントとの間に位置決めされ、光屈折エレメント内
へポンプ・ビームの焦点を合わせるための第２のレンズ
系とをさらに含む、特許請求の範囲第９項に記載の、光
学的相互接続。 - （１６）可干渉光の同一平面における平行なビームのア
レイを光検出器のアレイ内に向けて結合するための、再
構成可能な光学的相互接続であって、 アレイをプローブ・ビームのアレイとポンプ・ビームの
アレイとに分割するための手段と、プローブ・ビーム・
アレイの伝播の方向に対して垂直な第１の方向と、第１
の方向に対して垂直であり、かつプローブ・ビーム・ア
レイの伝達の方向に対して垂直な第２の方向とに、各プ
ローブ・ビーム・アレイの強度を変化させるための手段
と、 変調されたプローブ・ビームおよびポンプ・ビームを受
けるように位置決めされた光屈折手段とを含み、それら
のビームは光屈折手段に関しておよび互いに関して、光
屈折手段内における光屈折二波混合が非可逆的にエネル
ギを各ポンプ・ビームから、対応する変調されたプロー
ブ・ビームへ伝送するように、配向される、相互接続。 - （１７）可干渉光の少なくとも１つのビームを光検出器
のアレイ内に向けて再構成可能なように結合する方法で
あって、 各ビームをプローブ・ビームとポンプ・ビームとに分割
し、 プローブ・ビームの伝播の方向に対して垂直な第１の方
向において各プローブ・ビームの強度を変化させ、 各プローブ・ビームおよび各ポンプ・ビームを光屈折エ
レメント内へ向け、 光屈折エレメント内における光屈折二波混合が非可逆的
にエネルギを各ポンプ・ビームから、対応する変調され
たプローブ・ビームへ伝達するように、それらのビーム
を光屈折エレメントに関しておよび互いに関して配向し
、さらに 各変調されたプローブ・ビームを光検出器上へ向ける段
階を含む、方法。 - （１８）各ビームを分割する段階と、各プローブ・ビー
ムの強度を変化させる段階との間に、各プローブ・ビー
ムを第１の方向に拡張する段階をさらに含む、特許請求
の範囲第１７項に記載の、方法。 - （１９）各プローブ・ビームの強度を変化させる段階と
、各プローブ・ビームおよび各ポンプ・ビームを光屈折
エレメント内へ向ける段階との間に、各ポンプ・ビーム
を第１の方向に拡張する段階をさらに含む、特許請求の
範囲第１８項に記載の、方法。 - （２０）各プローブ・ビームの強度を変化させる段階と
、各プローブ・ビームおよび各ポンプ・ビームを光屈折
エレメント内へ向ける段階との間に、 光屈折エレメント内へ各プローブ・ビームの焦点を合わ
せ、 光屈折エレメント内へ各ポンプ・ビームの焦点を合わせ
る段階をさらに含む、 特許請求の範囲第１７項に記載の、方法。 - （２１）可干渉光の同一平面における平行なビームのア
レイを光検出器のアレイ内に向けて再構成可能なように
結合する方法であって、 ビームをプローブ・ビームのアレイとポンプ・ビームの
アレイとに分割し、 プローブ・ビームの伝播の方向に対して垂直な第１の方
向と、第１の方向に対して垂直であり、かつプローブ・
ビームの伝播の方向に対して垂直な第２の方向とに、各
プローブ・ビームの強度を変化させ、 プローブ・ビームおよびポンプ・ビームを光屈折エレメ
ント内へ向け、 光屈折エレメント内における光屈折二波混合が非可逆的
にエネルギを各ポンプ・ビームから、対応する変調され
たプローブ・ビームへ伝達するように、ビーム・アレイ
を光屈折エレメントに関しておよび互いに関して配向し
、さらに 変調されたプローブ・ビーム・アレイを検出器アレイ上
へ向ける段階を含む、方法。 - （２２）各ビームを分割する段階と、各プローブ・ビー
ムの強度を変化させる段階との間に、各プローブ・ビー
ムを第１の方向に拡張する段階をさらに含む、特許請求
の範囲第２１項に記載の、方法。 - （２３）各プローブ・ビームの強度を変化させる段階と
、各プローブ・ビームおよび各ポンプ・ビームを光屈折
エレメント内へ向ける段階との間に、各ポンプ・ビーム
を第１の方向に拡張する段階をさらに含む、特許請求の
範囲第２２項に記載の、方法。 - （２４）ビーム・アレイを配向する段階と、変調された
プローブ・ビーム・アレイを向ける段階との間に、変調
かつ増幅されたプローブ・ビームを第２の方向へ圧縮す
る段階をさらに含む、特許請求範囲第２３項に記載の、
方法。 - （２５）各プローブ・ビームの強度を変化させる段階と
、各プローブ・ビームおよび各ポンプ・ビームを光屈折
エレメント内へ向ける段階との間に、 光屈折エレメント内へ各プローブ・ビームの焦点を合わ
せ、 光屈折エレメント内へ各ポンプ・ビームの焦点を合わせ
る段階をさらに含む、 特許請求の範囲第２１項に記載の、方法。
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