JPH03165128A - テラヘルツ繰返し率の光計算システムおよび混位相変調を基礎とした光処理装置を用いる通信システムならびに論理素子 - Google Patents

テラヘルツ繰返し率の光計算システムおよび混位相変調を基礎とした光処理装置を用いる通信システムならびに論理素子

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JPH03165128A
JPH03165128A JP2192839A JP19283990A JPH03165128A JP H03165128 A JPH03165128 A JP H03165128A JP 2192839 A JP2192839 A JP 2192839A JP 19283990 A JP19283990 A JP 19283990A JP H03165128 A JPH03165128 A JP H03165128A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に光システム、特に混位相変調（Ｘ　Ｉ）
　Ｍ　）の原理を利用する光シスｉ・ムに用いる光計口
、情報Ｊｊよび通信システムに関する。
強い、超短光パルスが非直線材料を通し又伝搬するとき
、それは材料の原ｒおよび分子構造を一１］、１的にひ
ずませる。３１　ｊ”ｉ線材料のこのひずみは直ちに材
料の屈折率の変化をもたらり１．この屈折率の変化は伝
′ｍする強い光パルスの輝度に正比例する。非直線材料
の屈折率の変化は順次、伝搬する強い光パルスの位相変
化を（１゛じさせる。位相変化によりパルス・エンベ［
１−１内の周波数掃引が生じ、その結果パルスの終端で
告偏移をイ１じ、パルスの前端で赤偏移を生じるのが普
通である。菖通、その効果Ｇ、ｔ　ｌ連続体を発生さぼ
るパルスのスペクトル広域化である。伝搬する強い光パ
ルスに与えられるこのスペクトル効果は自己位相変調効
果と晋通貯ばれている。
自己位相変調を受各）るほかに、非ｉＩ！Ｉｌ祠料を通
って伝搬づる強い光パルスは自己集束、１なわらパルス
の断面ｉ（￥の減少を菖通受りる。自己集束が起こるの
は、普通、光のパルスの８度がその中央で最も強くかつ
その外縁で最も弱いからである。
ｎはパルスの輝度に正比例づるので、パルスの中央はそ
の外縁よりも非直線材料の屈折率の変化が大きくなる。
したがって、パルスの中央はその外縁より「く進行し、
それによってパルスの外縁はイの中央に向かって曲がる
。この効果はビームを集束さＬる。
自己位相変調および自己集束を受ジノるほかに、非直ｌ
ｌｌ１ｖＩ料を通って伝ｔｌ１２１６強い光パルスは共
転′ｍづる弱い光パルスの位相変調または集束もしくは
その両方を誘導するのにも使用される。これらの現象は
それぞれ混位相変調および誘導された集束と普通呼ばれ
ている。
混（＆相変溝は周波数偏移（すなわち告偏移または赤偏
移）あるいはスペクトル広域化（すなわち超連続体発！
１）のいずれかを牛しるが、特定の効果は弱いパルスお
よび強いパルスが非直線材料を通って伝搬づる相対時間
に左右される。例えば、らし強いパルスの波長が弱いパ
ルスの波長よりも大きいならば、強いパルスは実直１ｆ
ｉｌ材料を通ってより速く進行り′る。したがって、も
し強いパルスおよび弱いパルスが非直線材料に同時に伝
搬しながら送られる’？にうば、弱いパルスは強いパル
スの終端に起因りる屈折率の変化に主としてざらされる
。（これは終喘立去りと菖通叶ばれている。）終端立ム
リの結果は弱いパルスの肖偏移である。
同様に、もし弱いパルスが強いパルスより先に実直線材
料に伝搬しながら送られるならば、弱いパルスは強いパ
ルスの前端による屈折率変化（ｉｙＩ端立ムリ）の効果
を感知する１、前端立入りの結果は弱いパルスの赤への
偏移である。最後に、もし弱いパルスおよび強いパルス
が非直線材料に伝搬しながら送られて、その結末弱いパ
ルスが強いパルスの終端および前端の両方に起因する屈
折率の変化（例えば対称立入りまた）ま八“ｌ去りなし
）を受ける（【うば、弱いパルスは赤および肖の両方ま
でスペクトルを広げる。
混（Ｑ相変溝から生じるスペクトル変化は、弱いパルス
が分散媒体（すなわち九］？イバ）または分散光成構成
部分（すなわち略イもしく１まプリズム）に伝搬して入
るとき、その弱いパルスの一時プロフィールの変化につ
ながる。例えば、もし混位相変調が弱いパルスのスペク
トル広域化を生じるなうば、格子対を通る弱いパルスの
もう１つの伝搬は、その偏移された周波数（パルス前端
でＸＰＭにより作られる）をその青偏移周波数（パルス
のｆｆ２端でＸＰＭよ作られる）に関して肛らＵること
ができ、したがって弱いパルスの持続時間が減少される
。
混位相変調は伝搬している弱いパルスの空間分布を変え
るのにも使用される。この効果が起こるのは、強いパル
スが空間次第の」直線屈ＩＪｉ　＃／−を作るとぎであ
る。例えば、イの輝度のガウス空間分４＋は弱いパルス
の伝搬軸上によりｎい屈ｔｌｉ率を作る。その結末、弱
いパルスの外縁はパルスの中央に向かって曲がり、そし
て弱いパルスは集束でる。
技術用語として、淀位相変調とは一般的に混位相変調お
Ｊ、び誘導集束の両方を意味する。
非直線材料は技術的に挿めてよく知られている。
非直線材料の例としては、１３　Ｋ−７ガラス、ＣｄＳ
ｅ、液体Ｃ３、ＮａＣ！結晶、ドープ潰けガラス、↑導
体バルクおよび量子構造体、ガラス・ポリジアセチレン
有１１ｆｆｉ合体にあるミクロクリスタリン半導体粒子
、ならびに光ファイバなどがあげられる。
本発明は、高速（最高数１０テラヘルツ）の繰返し率で
情報を処理するための超短光パルスのスペクトル、−時
または空間もしくは両方のｇｉｓ　桐を、とれｒｂｌつ
あるいは同時に変更・制御する混位相変調の現象に依存
づる光計算通６システムに向けられている。本発明は、
北位相変調を用い１超知光パルスのスペクトル、−時ま
たは空間もしくは両方の特性をどれでも１つあるいはｌ
、ｉ１時に変史・制御１１する方法にも向番ノられτい
る。
本発明の教示により作られかつ周波数偏移（ずなわちス
ペクトル特性の変史）を含む情報を送Ｃｉす６１つの光
通信システムは、レーザ光線の第１ビームとレーＩＪ’
光線の第２ビームとを発生させる装置であり、前記第１
ビームは第１周波数の１組の超短光パルスを含み、第２
ビームは第２周波数の１組の超短光パルスを含み、前記
第１ビームの前記パルスは眞記第２ビームの前記パルス
よりも輝度が強い前記ビーム発！［装置と；所定の情報
により第１ビームにある前記パルスを変調する装置と；
第３ビームを形成するために前記変調された第１ビーム
および第２ビームを組み合わせる装置と；前記第３ビー
ムの通路に沿って配置されて前記第３ビームを受信しか
つ第４ビームを作る非直線材料であり、前記第４ビーム
は前記変調された第１ビームからの前記第１周波数のパ
ルス、前記第２ビームからの第２周波数のパルス、なら
びに第３周波数のパルスを含み、前記第３周波数の前記
パルスは前記非直線材料における前記第１および第２ビ
ームの共転搬により作られるＸＩ）Ｍがら生じる前記非
直線材料と、前記第４ビームの通路に沿って配置されて
前記第１周波数のパルスを除ムシるフィルタ装置と、前
記フィルタ装置の出力側の前記第４ビームの通路に沿っ
て配置されて第５ビームと第６ビームに前記フィルタ装
置を通過した光を分割するビーム分割嘉と、前記第５ビ
ームの通路に沿って配置されて前記第２周波数のパルス
のみを通すフィルタ装置と、前記フィルタ装置を通過し
た第５ビームのパルスを検出する検出装置と、前記第６
ビームの通路に沿って配置されて前記第３周波数のパル
スのみを通すフィルタ装置と、前記フィルタ装置を通過
した第６ビームの通路にあるパルスを検出する検出装置
とを含む。
本発明の教示により作られかつ超短光パルスの持続時固
および撮幅（すなわち−特待性）を変調することを含む
、情報を送信するもう１つの光通信システム（１、レー
ザ光線の第１および第２ビームを発生させる装置であり
、前記第１ビームは第１周波数帯域幅の１組の超短光パ
ルスを有し、前記第２ビームは第２周波数帯域幅の１組
の超短光パルスを有し、前記第１ビームの前記パルスは
前記第２ビームの前記パルスより輝度が強く、前記第２
ビームの前記パルスはピーク輝度ｐ１を有する前記ビー
ム発生装置と、前記第１ビームの通路に沿って配置され
て所定の情報により前記パルスを変調する装置と、第３
ビームを形成刃るために前記第１ビームと第２ビームと
を組み合わ１！る装置と、前記第３ビームの通路に沿っ
て配置されて前記第３ビームを受信するとともに第４ビ
ームを作る非直線材料であり、前記第４ビームは前記第
１周波数帯域幅のパルスと、前記第２周波数帯域幅のパ
ルスと、第３周波数帯域幅のパルスとを含み、前記第３
周波数帯域幅の前記パルスも最高輝１ｆｆｐｌを有し、
前記第３周波数帯域幅の前記パルスは混位相変調に起因
する前記第１周波数帯域幅のスペクトル拡大型である前
記非直線材料と、前記第４ビームの通路に沿って配置さ
れて前記第１周波数帯域幅のパルスを除去するフィルタ
’ｉｎと、前記第４ビームの通路に沿って配置されて短
い光波長に田して長い光波長を光学遅延させかつ第５ビ
ームを作るｖ４防であって、それによって前記第２周波
数帯域幅の前記パルスは一時膨張されかつしたがって弱
くなるが、一方では前記第３周波数帯域幅の前記パルス
は一時圧縮されかつしたがって強くなる前記Ｓ置と、前
記第５ビームの通路に沿って配置されて前記パルスを測
定する検出器であり、ｐｌに等しいＩｉａ検出しきい値
レベルにセツトされる前記検出器とを含む。
本発明の教本により作られかつ超短光パルスので１間特
性を制御Ｉづる段階を含む情報伝送用のもう１つの光通
イ８シスデムは、レーザ光線の第１おにび第２ビームを
発生させる装置であり、前記第１ビーム（よ第１周波数
の超短光パルスの１組を含み、前記第２ビーｌ＼は第２
周波数の１組の超短パルスを含み、前記第２ビームは第
２周波数の１組の超短光パルスを含み、前記第１ビーム
の前記パルスは前記第２ビームの前記パルスに比べて１
ｒｌｉ瓜が強い前記発生Ｖ４首と、前記第１ビームの通
路に沿って配置されて前記第１ビームを第３および第４
ビームに分割する装置と、前記第３ビームの通路に沿っ
て配置されて前記第３ビームの一部をマスクするに置と
、前記第４ビームの通路に沿って配置されて前記第４ビ
ームの一部をマスクする装置ｎであり、マスクされる第
３ビームの部分はマスクされる第４ビームの部分と異な
る前記マスク装置と、前記第３ビームを変調するＲｆａ
ｌと、前記第２、第３および第４ビームを組み合わせて
第５ビームを形成する装置と、前記第５ビームの通路に
沿って配置されて前記第５ビームを受信するとともに第
６、第７　Ｊ３よび第８ビームを出力し、これらの各ビ
ームは責なる方面に沿って進行し、第６ビームは前記第
２ビームからのパルスを含み、第７ビームはＸＰＭから
生じるとともに前記第２および第３ビームからのパルス
を含み、そして第８ビームはＸＰＭから生じるとともに
前記第２および第４ビームからのパルスを含む航記非直
線材料と、前ン第７ビームの通路に沿って配置されて前
記第３ビームからのパルスのみを検出する装置と、前記
第８ビームの通路に沿って配置されて前記第４ビームか
らのパルスのみを検出づる装置とを含んでいる。
本発明の教示により作られかつ混位相変調の原理を利用
する光ＡＮＤゲートは、光の１対のビームを組み合わせ
るビーム分割器と、２つのビームが重なるようにビーム
の対の内の１つを遅らせる遅延線路と、組み合わされた
ビームの通路に沿って配置された非直線媒体と、非直線
媒体を通過するビ・〜ムのある一定の周波数を除去りる
フィルタとを含んでいる。
本発明の教示により作られかつ混位相変調の原理を利用
する光インバータは光ビームを発生させる５Ａ行と、ビ
ーム分割器と、紅延線路と、：Ｊｔ’　＆　Ｉ！媒体と
、ノイルタとを含んでいる。
本発明の他の実施例では、強いビームおよび弱いビーム
は周波数を異にするのではなく偏光が異４１つている。
本発明の１つの目的は混位相変調の原理を利用ηる光通
信システムを提供づることである。
本発明の１つの目的は混位相変調の原理を利用する超短
パルスのスペクトル、−時および空間の閉時性のどれで
もを１ＩＩＩＩ　神する／Ｉ法を提供することである。
本発明のｂう１つの目的はＧ１１ｚないしテラヘルツの
範囲内でデータ・ストリームを処Ｉ１１′！する容量を
持つ光ブ１］ｔ！ツ号を利用する光通イ；；シス７ムを
提供することぐある。
本発明のもう１つの目的はＩＰ／ｉ新な光ブｔ〕セッψ
を提供することである。
本発明のもう１つの目的は混位相変調の原理を利用する
超短パルスのスペクトル、−時および空間の閉時性を制
御する方法を提供することである。
本発明のもう１つの目的は混位相変調の原理を用いる複
数個の１ノブ・システムが共に継続接続されているすべ
ての光システムを提供することである。
本発明のさらにもう１つの目的は斬新な超高速光情報プ
ロセッサの橢構を提供することである。
いろいろな他の特徴、［１的および利点は下記の説明に
より明らかになると思う。説明の中で、その一部を構成
しかつ本発明を実施する特有の実施例を例として示され
る付図が参照される。これらの実施例は当業者が本発明
を実施し得るに足るだけ細部に説明されるが、吉うまで
もなく他の実施例を利用することもでき、さらに本発明
の範囲から逸脱せずに構造変形を作ることもできる。し
たがって、下記の詳細な説明はｖ１＠的な意味にとって
はならず、本発明の範囲は特許請求の範囲によつて最も
良く定義されている。
Ｎ面の中の同様な参照数字または文字は１１様な部品を
表わ１゜ いま図面の特に第１図から、情報を伝送する光システム
の１つの実施例の概略図が示されており、光システムは
本発明の教示により構成されかつ全体として参照数７１
１で表わされている。
混位相変調のスペクトル効果を利用する光システム１１
は光プロセッサ１２を含んでいる。
プ０［ツ４）　１２は出ツノビーム１４−１を作るのに
用いられるレーザ装置１３を含む。ビーム１４−１は第
１周波数Ｆ１で強い超短パルスを含みかつ第１周波数１
２　ｒ弱い超短パルスを含む。レーザに賀１３はレープ
１３−１および第２高調波発生水晶１３−２を含むこと
がある。レーザ１３・＝１は１１０６０ｎで強いパルス
を持つレープ光線のビームを発射し得るモード同期式Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザにすることができる。使用される他の
レーザの例としては、”ｊｉ：サフ？イアφレーザ、ア
レクサンドライト・レーザ、フォーステライーザ、レー
ザ・ダイオード、ダイ・レーザまたは自由電子レーザな
どがある。
ダイク０イツク・ビーム分割器１４−２は、ビーム１４
−１を第１またはポンプ・ビーム１５および第２または
プローブ・ビーム１７に分割する。
ビーム分割器１４−２は周波数Ｆ　１で９０％および周
波数Ｅ２で１０％を送信し、かつ周波数Ｆ２で９０％お
よび周波数Ｆ２で１０％を反射するように設計されてい
る。狭帯域フィルタ１４−３はボンＩ・ビーム１５から
のＦｌを除くすべての周波数を除去し、また狭帯域フィ
ルタ１４−４はブ０−ブ・ビーム１７からのＦ２を除く
ずべての周波数を除去する。
プロセッサ１２は、ビーム１５の通路に沿って配置され
て所定の情報によりビーム１５を変調する装置１８をも
含んでいる。装置１８は、レーザ２１から発射されたゲ
ーティング・パルスが同時に到達するときのみ第１ビー
ム１５の強いパルスを送信するように設計されている光
力−・シャッタ１９を含むことがある。こうして、例え
ばコンピュータ２３によってレーザ２１の発射を！ＩＩ
Ｉ！ｌすることにより、コンピュータ２３から得られる
情報をビーム１５の強いパルスに有効に符号化すること
がシャッタ１９の働きにより可能となる。カー・シャッ
タＪ３よびレーザの代わりに、第１＠図に示されるパル
ス発生″Ｒ２４−２によって活性化される電子光変調器
２４−を使用することができる。
プ【１セツ４Ｊ　１２は、ビーム１５および１７を組み
合わせかつビーム１７からの周波数Ｆ２のパルスならび
にビーム１５からの周波数Ｆ１のパルスを両方とも含む
第３ビーム２７を作るビーム分割１２５をさらに含んで
いる。ビーム１５は調節可能な光遅延装置２４を通され
てからビーム分割器２５に進むが、ビーム１７はビーム
分割器２５に直接進む。ミラー２８−１および２８−２
はビーム１７の方向を変えるのに用いられるが、調節可
能な光遅延Ｖｔ２！２４はビーム１５にあるパルスとビ
ーム１７にあるパルスが参照数字２９で示される非直線
材料×（３）の内側に手なるように、ビーム１５の通路
長さを調節するのに用いられる。材料２９の良さは［ウ
オーク・オフ（立去り）１を作るに足るだりの長さであ
る。材料２９は例えばガラスまたは有機物質とすること
ができる。所望の場合、輝度＊調装量１８を除くことが
でき、ビーム１５にあるパルスの到達時間を一時変える
機械として調節可能な光［装置２４を用いることができ
る。後で説明するが、非直線材料２９は周波数１１で変
調された共転搬パルスを用いてビーム２７にある周波数
１＝２のパルスの周波数を変えるのに用いられる。非直
ｌｉｔ材料２９からの出力は、第１周波数１：１でのパ
ルス、第２周波数Ｆ２でのパルスおよび第３周波数［−
３でのパルスを含む第４ビーム３１であり、第３周波数
でのパルスはビーム１５からのパルスと共に非直ｍ材料
を伝搬する結果として周波数偏移（吊ｆ）される第２ビ
ーム１７からのパルスである。
さらに詳しく述べれば、もしビーム１７にあるパルスが
ビーム１５からのパルスと共に非直線材料２９を通って
共転搬するならば、出力はビーム１５からのパルスおよ
びビーム１５からのパルスのピーク電力に比例看る量だ
１′、Ｊ周波数偏移されたビーム１７からのパルスに対
応するパルスとなる。
他７Ｊでは、もしビーム１５からのパルスが存在しなけ
れば、ビーム１７からのパルスはひずみを受けずに非直
ｗＡＵ　ＩＩを通過覆る。
ブ「ｌｔ？ッサ１２は、ビーム３１の通路に沿って配量
されるフィルタ３３をも含む。フィルタ３３は周波数Ｆ
１て°のパルスの送信をブロックするように選択される
。
光システム１１は光伝送ブＩＩネル３４をさらに含む。
フィルタ３３の出力側でビーム３１０通路に沿って配量
されるビーム分割各３５は、ビーム３１を第５ビーム３
７および第６ビーム３９に分７７１　’ｊるのに用いら
れる。１対のフィルタ４１および４３がそれぞれビーム
３７ならびに３９の通路に沿って配貨されている。フィ
ルタ４１は周波数１：２でのパルスのみを通するように
選択されているが、フィルタ４３は周波数「３でのパル
スのみを通すように選択されている。１対のホトダイオ
ード４５Ｊ３よび４７はそれぞれフィルタ４１ならびに
４３を通過でる光を検出するのに用いられる。
ホトダイオード４５Ｊ３よび４７はいずれも、各ホトダ
イオードから受信される信号を処理するコンピュータ４
９に接続されている。
光システム１１の作動は情報伝送装置として以下に説明
される。レーザ１３が活性化されると、周波数１１で強
いパルスの第１ビーム１５が得られかつ周波数Ｆ２で弱
いパルスの第２ビームが得られる出力ビームの発射を生
じる。伝送すべき情報はコンビｌ−夕２２からシー１ア
２１に送られてそこからゲーティング・パルスが発射さ
れる。ゲーティング・パルスが到達すると同時にシャッ
タ１９に到達するようなビーム１５の強いパルスは、そ
れぞれの偏光に変化を受けてシャッタ１９を通して伝送
が可能になる。すべての他の強いパルスはシ１／ツタ１
９の通過をブロックされる。したがって、ビーム１５お
よび１７がビーム２７に組み合わされるとき、強いパル
スではなく弱いパルスが存在１Ｊるのが酋通である。対
応する強いパルスなしに非直線材料２９に到達する弱い
パルスは、材料２９から木質的に不変のビーム３１に現
われる。これとは対照的に、強いパルスとほぼ同「、１
にノ１直線材料２９に到達・１６弱いパルスは、混位相
変調を受各ノで異なる周波数でビーム３１において材料
２９から現われるが、周波数の特定な偏移は弱いパルス
と強いパルスの到達が同期されて、強いパルスの相対輝
１１１１．：左右される後部つＡ−り・オノおよび偏移
の程度を生じるように同１１Ｊされるか否かによる。周
波Ｆ　１でのパルス、周波数Ｆ　２でのパルス、および
周波数Ｅ３でのパルスを含むご−３１は、フィルタ３３
を通される。フィルタ３３は周波数Ｆ１でのパルスを除
去する。次にビーム３１Ｇまご−ム３７とビーム３９に
分割される。
次にビーム３７は周波ｖｉＦ２でパルスを除去するフィ
ルタ４１に通される。次に変調されたパルスはホトダイ
オード４５により検出されて」ノビｌ−夕４９に信号が
送られる。
ビーム３９は、ホトダイオード４７によって検出されか
つコンビ１−夕４９によって処理されるべき非変調パル
スのりを残１フィルタ４３を通される。認められると思
うが、ホトダイオード４７により受信される各信号はゲ
ーティング・パルスに相当するが、ホトダイオード４５
により受信される各信号はゲ・−ディング・パルスの不
在に相当１Ｊる。この方法で、２進情報はシステム１１
を通して送信される。
便宜上、レーザ源１３は責なる周波数および輝度でパル
スを同時に発生させる単一のレー！ｆ装置として表わさ
れたが、言うまでもなく、正しく同期されるならば２個
の別なレーザを容易に使用することができる。また言う
までもなく、システム１１は２進情報をｌｉ！ＩＦＩ！
するように特に設計されているが、３進情報またはより
高度の情報は異なる強いパルスの数（およびシャッタ機
構の組み合わされた数）を増加することによって容易に
伝送される。また言うまでもなく、シャッタ１９は電気
光シャッタに代えることができる。また、シャッタ１９
およびレーザ２１は電気機械シャッタに代えることがで
きる。さらに、シャッタ１９はコンビコータ２３からの
電気ｆ１号によってシー１ｆ源１３からの強いパルスの
発射をトリガすることによって完全に除去される。
いま第２図から、本発明の教示により作られた情報を送
部しかつ全体として参照数字５１で表わされる光システ
ムのもう１つの実施例が示されている。
パルス１．〔輪形スイッチを伯る混位相変調の一］、１
効宋を利用するシステム５１は、超短レーザ光パルスの
ビーム１４−１を発生させるレーデ装置１３ｔ’あり、
ビーム１４−１には１つの周波数Ｆ１の強いパルスおよ
、びもう１つの周波数Ｆ−２の弱いパルスが含まれてい
る前記レーザ装置１３と、ダイクｎインク・ビーム分割
器１４−２と、１対のフィルタ１４−３６よび１４−４
と、１対の偏光ミラー２８−１および２８−２と、調節
式光遅延装置２４と、ビーム分割器２５と、変′Ｊ！４
装置１８と、非直１ｉ１［休３０と、フィルタ３３とを
Ωみ、これらはすべて第１図の実施例のように配列され
かつ作動するが、ただし非直線媒体３０の長さが「つＡ
−り・オフｊが有効に存イｆしないような長さである場
合を除く。
システム５１は、フィルタ３３から第４ビーム３１を受
信して第５ビーム５７を作る１対の平行なゲーティング
・プレート５３および５５をも含む。
後で訂しく説明するが、ゲーティング・プレート５３お
よび５５は光の良い波長を光の短い波長に関して光遅延
させることによって第４ビーム３１を一時分解するのに
用いられる。ホトダイオード５９または他の感光測定ス
ミは第５ヒーム５７の通路に沿って配置される。最後に
、ホトダイオード５９によって発射された信号を処ＩＩ
Ｐするコンピュータ６１はホトダイＡ”−ド５９に電気
接続されている。以）に詳しく説明するために、コンピ
ュータ６１は所定のしきい値を上回る輝度を持つ信号の
みを処理するようにプｒ１グラムされるが、しきい値は
例えば相当する強いパルスなしに非直線媒体２９を通る
弱いパルスの輝度である。
システム５１０作動を説明づる前に、簡略の目的により
レーザ装置１３から発射される弱いパルスと強いパルス
は２つの異なる周波数として説明されたが、弱いパルス
と強いパルスは実際には２つの責なる周波数帯域幅を有
し、各周波数帯域幅は例えばナノメートル幅の数１０分
の１であることを理解するのが大切である。したがって
、各パルスはその全帯域幅にわたる周波数成分を含む。
しかし、これらの周波数成分はパルスのスペクトル幅に
わたっているが、それにもかかわらずパルスの一時的な
幅全体にわたり均等に分布される。
すなわｔ５、任意な時点で１各パルス内の周波数成分の
分布は均等である。
上記に注意して、システム５１の作動をこれから説明す
る。レーザ装置が活性化されるとそこからレーザ光線が
発射されるが、レープ光線にはビーム１５の中にある１
つの周波数帯域幅の強いパルスとビーム１７の中にある
もう１つの周波数帯域の弱いパルスとがある。１つのレ
ー１ｆを含むレ−４Ｆ装置に代わり、おのおの別々のビ
ームを出す２個のレーザを使用することができる。次に
コンビ１−タ２３からの情報はある一定の強いパルスを
除去する上述の方法でシャッタ１９を用いてビーム１５
に符号化される。次にビーム１５および１７はミラー２
８−１および２８−２ならびにビーム分割器２５を用い
て組み合わされてビーム２７が作られる。ビーム２７は
調節可能な光遅延裂け２４を用いて同期される弱いパル
スと強いパルスから成るので、それらは非直線材料３０
に同時に到達する。
次にビーム２７は非直線材料３０を横切って進み、註位
相変調によるプロセスにおいてビーム３１に変換される
。ビーム３１には強いパルスと、２種類の弱いパルス、
ずなわち非変調の弱いパルスおよび被変調の弱いパルス
とが含まれている。
非変調の弱いパルスは、対応する共転搬する強いパルス
なしに材Ｆ１２９を横切って伝搬された弱いパルスであ
る。非変調の弱いパルスはビーム２７にある弱いパルス
から一時的およびスペクトル的に区別することができな
い。被変調の弱いパルスは強いパルスと共に材ＦＩ３０
に共転搬された弱いパルスである。さらに、被変調の弱
いパルスは時間にわたりスペクトル的に均等ではない。
むしろ、良い波長成分はパルスの−り的な前端に向かっ
て一段と濃縮されかつ短い波長成分はパルスの一時的な
終端に向かって一段とｍ縮される。
非ｆｉ線材料３０から現われてから、ビーム３１は強い
パルスを除去するフィルタ３３を通される。
ビーム３１の非変調の弱いパルスおよび被変調の弱いパ
ルスは、そのとき格子プレート５３および５５に達する
。甲くに説明した通り、プレート５３および５５は各パ
ルスの長い波長を短い波長に関して光遅延させる。これ
が生じるのは、プレート５３がビーム３１をイの周波数
成分に分子１ｉ１Ｊる（良い波長は短い波長よりも大き
い角度で偏向され、したがって、プレート５５までより
長い距離を進む）が、その間プレート５５は成分を受は
−Ｃイれらを再結合し、それによってビーム５７が形成
されるからである。格子プレート５３および５５を通過
する結果中じる効果は次の通りである：おのおの周波数
分布が均等である弱い非変調のパルスでは、プレートを
通過すると一時的な膨張を！［しる。これが起こるのは
、長い波長が減速してパルスの後に進む一方、短い波長
は加速してパルスの前に進むからである。−時膨張の１
つの結果は、パルスが弱くなることＣある。これが起こ
るのは、パルスの一時幅が増加する間そのエネルギーは
増加しないからである。したがって、同量のエネルギー
がより長時間に及ばなければならない。
それとは対照的に、おのおのがパルスの前で濃縮された
長い波長およびパルスの後で濃縮された短い波長を有す
る弱い被変調パルスでは、プレートを通過すると一時圧
縮が生じる。これが起こるのは、パルスの前で長い波長
が減速される一方、パルスの後で短い波長が加速される
からである。
−時圧縮の結果は、パルスがより強くなることである。
これが起こるのは、パルスの一時幅が減少される間、そ
のエネルギーが減少しないからである。したがって、同
量の１ネルギーがより短い時間に及ばなければならない
。
圧縮パルスと膨張パルスとを含むビーム５７は次にホト
ダイオード５９に到達する。圧縮および膨張の両（ハ号
は、ホトダイオード５９からコンピュータ６１までの電
気信号の発射をトリガする。
コンビ−Ｌ−夕６１はビーム２７にある被変調の弱いパ
ルスよりも輝度の低い信号を無視するようにプＩ］グラ
ムされるので、Ｊｌ縮され（すなわち変調された）パル
スのみが！Ｆなる。圧縮されたパルス（よ順次送信すべ
き情報に対応するシｔ！ツタ１９を通しＣ送られる強い
パルスに関係づＧＪられるので、システム５１は情報を
送信するのにそのように使用される。
第２＠図は圧縮パルスおよびｉ１儀プＬ１−ブ・パルス
の初期の（ｔなわ＃５Ｊト直ね媒体２９を通る前の）形
状を示し、初期パルスは参照数字７０−０で表わされ、
１モ縮パルスは参照数７７０−１で表わされ、そして膨
張パルスは参照数字７０−２で表わされる。
情報を送る装置として用いられるほかに、光システム５
１はパルスを輝度変調するのにも用いられる。さらに光
システム５１は、シャッタ１９、レーザ源２１および混
位相２３を取り除くことによってパルス圧縮装置として
使用されたり、シャッタ１９、レーＩＪ″ＩＩ！１２１
および］ンビュータ２３ならびに膨張パルスのみを検出
するプログラミング・コンビ」−夕６１を取り除くこと
によってパルス膨張装置として使用される。
光システム１１に関して示された変形は光システム５１
にｂ適用することができる。
第４ビーム３１を一時分解するために１対の格子５３お
よび５５を使用する代わりに、短い波長と長い波長との
間の相対「延を群速度分故によって作ることができる１
組のプリズムまたは任意な光成分（１個または複１３！
個）もしくは材料（すなわち光ファイバ）を使用するこ
とができる。
いま第３図から、本発明の教示により作られかつ参照数
字７１によって全体として表わされる情報伝送用の光シ
ステムの第３実施例が示されている。
以下にもつと詳しく説明するが、光システム７１は誘導
集束の原理を利用するように設計されて、光のビームを
偏向する８２位相変調の空間効果を利用している。自己
集束が起こるのは、強い光のガウス成形ビームが非直線
媒体を通って進むときであるが、イの理由はビームの断
面を横切るビームの輝麿がその外縁の回りよりもその中
央ではるかに強いからである。したがって、非ｉ’ｌ［
ｌｌＩ！！体の屈折率の増加もビームの中央で最も大ぎ
くかつ外縁の回りで最も弱い。これにより、ビームの中
央は縁よりも遅く移動し、これは順次縁を中央の方向に
曲げさせる。その結果、ビームは断面Ｌ１ｖが狭くなる
（すなわち集束りる）、、ｉ！！導集未集束ｌ＋Ｔｔ折
率の変化が強いビームと共転搬している弱いビームに加
えられる点を除き、自己集束と同じである。
見られるように、光システム７１１１システム１１およ
び１５と同じ成分を多く備えている。、光システム７１
はプロセッサ７２を含んでいる。
プロヒッリ・７２は超高速レーザ光線のビーム１４−１
を発生させるレーザ′ｇ４置１３と、ビーム１４−１を
１対のビーム１５および１７に分割するビーム分割器１
４−２と、１つの周波数Ｆ１で強いパルスのみを含むよ
うにビーム１５を除去するとともにもう１つの周波数［
２で弱いパルスのみを含むようにビーム１７を除去する
１対のフィルタ１４−３ならびに１４−４とを含んでい
る。光システム１７もビーム１５を偏向する偏向ミラー
７２と、ビーム１５を２つのビーム７３−１６よび７３
−２に分割するビーム分割器７３と、１つはビーム７３
−１を変調しかつ他はビーム７３−２を変ａする１対の
変ｇＩ器１８と、ビーム７３−１の通路に沿って配置さ
れるマスク７３−４と、ビーム７３−２の通路に沿って
配置されるマスク７３−５と、１対の偏向ミラー７３−
６１および７３−６２と、ビーム７３−１ならびに７３
−２をビーム１７と組み合わせる１対のビーム分割器７
３−８および７３−９とを含んでいる。マスク７３−４
および７３−５は、それぞれのビームの異なる部分のマ
スクを取るように設計・配列されている。ビーム分割器
７３−８および７３−９は、第３ビーム７５を作るよう
に参照数７７４−１ならびに７４−２により表わされる
ビーム１５に沿うそれぞれのマスクを通されるビーム７
３−１の部分とビーム７３−２の部分とを組み合わせる
。
プロセッサ°７２は、ビーム７５の通路に沿って配置さ
れる非直Ｆ１１４１Ｆ＋２９と、光遅延装置７２−１お
よび７２−２とをさらに含んでいる。後で詳しく説明す
るが、非直線材料２９はビーム７５を受けて第４ビーム
７７、第５ビーム７９および第６ビーム８０を作るが、
第５ビーム７９および第６ビーム８０は第４ビーム７７
に関して異なる吊だけ角ａ＆ｉ向される。フィルタ８１
．８２および８３は、そこにある強いパルスを除去する
ためにビーム７９および８０の通路に沿ってそれぞれ配
置される。
シスラム７１はさらに、ビーム７７．７９および８０の
通路に沿ってさらに配置されてビーム７７．７９ならび
に８０を受け、そして処理用のコンビ１−夕９１に対応
する電気佑号を出力するホトダイオード８５．８６、お
よび８７を含む。
システム７１はレーザ１３を活性化することによってま
ず作動され、そこから１つの周波数Ｆ１の強い（すなわ
ちポンプ）パルスおよびもう１つの周波数「２の弱い（
ｔｌなわちブ０−ブ）パルスを有するレーザ光線のビー
ムを発射させる。強いパルスは２つのビーム７３−１お
よび７３−２に分割されて特定の強いパルスが通過でき
るようにそれぞれの変：ＪＩ器１８からの情報により変
調される。各ビーム７３−１および７３−２はそれぞれ
のマスク７３−４ならびに７３−５によって一部マスク
され、次にビーム分割器７３−８および７３−９で第３
ビーム７５を作るためにビーム１７の弱いパルスとそれ
ぞれ組み合わされる。ビーム７３−１および７３−２に
ある強いパルスは、それらがビーム１７のパルスと共に
正しい部間に非直線材料２９に１１達するように、光遅
延装置を用いてビーム１７からの対応する弱いパルスと
同期される。
非直１１１ＦＩ２９を通るビーム７５の伝搬はビーム７
７および７９ならびに８０を作ることになる。
誘導集束を受けなかったビーム７７は、強いパルスと共
転搬Ｕずに非直１！材料を通って進むビーム７５の弱い
パルスから成る。誘導集束の結果としてビーム７７に対
して角度ＡＩごけ角偏向されるビーム７９は、共転搬り
る弱いパルスと強いパルスとから成り、強いパルスはビ
ーム７３−・１からのらのＣある。ビーム７９が断面直
径を減少される（誘導集中の典ｙ１す的な結果）のでは
なく角度偏向される理由は、強いパルスのマス１ングｌ
メ非直線材料の屈折率の非対称変化につながるからであ
る。
したがって、この非対称は強いパルス＜Ｌｉ２よびそれ
らと共転搬する弱いパルス）を強いヒーｌ＼のマスクさ
れた部分の方向に偏向させる。
ビーム８０番よ、ビーム７７に関して角度へとは異なる
角度［３だけ角度偏向される。ビーム８０は几仏搬する
弱いパルスと強いパルスとから成り、強いパルスはビー
ム７３−２からのものである。
次にビーム７７および８０はそこから強い光パルスを除
去するフィルタ８１ならびに８２を通される。通路７７
．７９Ｊｊよび８０にあるパルスはホトダイオード８５
．８７ならびに８８によって電気信号に変換されて処理
用の］ンビュータ８９に送られる。
一１記の説明はビーム７９と８０がコリメートされるこ
とを明らかにしているが、本当のところはビーム７９と
８０が実際には発散コーンとして非直線媒体２９から出
現づる。しかし、１ネルｆ−の大部分は小さな角度すな
わち偏向角に濃縮される。この小さな角度以外でエネル
ギーを除去する１つの方法は、強いビームのビーム・プ
ロフィールを三角形にすることである。これは、強いビ
ームのプ「＄フィールが三角になるようにビームの一部
からマスクを除去するようにマスク７３−４おＪ、び７
３−５を設計することによって行うことができる。これ
は断面積にわＩこるマスク７３−４Ｊ３よび７３−５の
透過度を変えることによってｌ”Ｔうことができる。そ
のようなマスク７３−４の透過度対半径のプシフが第４
図に示されている。、第５図は第４図のマスクがある場
合とない場合のパルスの形状を示し、パルスはマスクが
ない場合にはガウス形状であり、マスクがある場合には
三角形である。非直ｌｌ！媒体が１−分薄ければ徴しい
自己集束および繊維発生は防止される。
認められる通り、ビーム７３−１または７３−２のどち
らからでもポンプ・パルスが欠如している場合は、弱い
ビーム１７は非直線媒体２０を通ってご−ム７７として
偏向されずに出現する。使方では、ビーム７３−１から
のポンプ・パルスは現われるビームの偏向をビーム通路
７９にさせ、またビーム７３−２からのポンプ・パルス
は現われるビームの偏向をビーム通路８０にさぼる。
また、所望ならば装置７１は弱いビームすなわちビーム
１７にある光の空間分布を変える機構として使用するこ
とかぐきる。
認められる通り、第３ｖ４のシステムは２つ以上の情報
源を送ることかで・きるように２つ以上のポンプ・ビー
ムを含むように容易に変形することができ、または所望
の場合、１つの情報源からの情報を送るのに用いる１つ
だけのポンプ・ビームを持つように変形することができ
る。
システム１１とバに説明された変形はシステム１７にし
適用することかできる。
いま第６図から、本発明により作られた光計算論Ｌｉｔ
！装ｒ１９１が示されており、装置９１は混位相変調の
原理を用いて作動するＡＮＩ）ゲート９３と検出器９５
とを含んでいる。ＡＮＤゲート９３は調節可能な光遅延
装置９７、ビーム分割器９９、非直線媒体１０１および
フィルター０３を含む。
ＡＮＤゲート９３は１つの周波数ｆ、の強いパルスの第
１ビームおよびもう１つの周波数ｒ　の弱いパルスの第
２ビーム１０７によりＡＮＤｌｆｉ能を果たすのに用い
られる。ｆｆ延＠胃９７は必要に応じビーム１０７を遅
らせるので、ビーム１０５と１０７は重なる。ビーム分
割器９７は、非直線媒体１０１を通される第３ビームを
形成するようにビーム１０５と１０７を組み合わせる。
非直線媒体１０１からの出力は、周波数ｒ　のパルスと
、周波数ｆ。のパルスと、周波数（ｆ０＋Δ「）のパル
スとを含むことがあり、パルスは混位相変調から生じる
周波数（ｆｏ十ｆ＞を有するが、ただしｆは混位相変調
から生じる周波数の変化である。
フィルタ１０３は周波数ｆ、のパルスおよび周波数ｆ　
のパルスを除去し、周波数（ｆｏ＋６丁）のパルスのみ
を通す。フィルター０３を通る光、すなわち周波数（ｆ
ｏ＋八ｆへのパルスは検出器９５ににって検出される。
検出′ｆＡ９５はホトダイオードでもよい。
Ａ　Ｎ　＋）ゲート９３は次のように作動する：もしビ
ーム１０５からのパルスが存在しかつビーム１０７にパ
ルスが存在しないならば、フィルタ１０３からの出ツノ
は存在しない。もしビーム１０５にパルスがなく、ビー
ム１０７にパルスがあれば、フィルター０３からの出力
は存在しない。もしビ・−ム１０５にパルスがあってビ
ーム１０７にもパルスがあれば、フィルター０３からの
出力、すなわち周波数（ｆ’。＋△ｆ）のパルスが存在
する。
八Ｎ　Ｄゲート９３の衰Ｌ！［！値表が第７図に示され
ている。
いよ第８図から、本発明によりｎられた光副ワ論理装置
１１１が示されている。論理装置１１１は混位相変調の
原理により作動づるインバーター１３と、検出器１１５
とを含む。インバーター１３は周波数ｆ。の超短光パル
ス（すなわちプローブ・パルス）の弱いビーム１１９を
発生させるレーザ１１７と、調節「■能な光遅延装置１
１８と、第３ビーム１２５を作るためにインバータ１１
３により反転される信号すなわら入力ビーム１２３とビ
ーム１１９とを組み合わ「るビーム分割器１１２であり
、人力ビームは周波数ｆ、の超短パルス（す“なわちポ
ンプ・パルス）の強いビームである前記ビーム分割器１
１２と、ビーム１２５の通路に沿って配置された非ｒｊ
線媒体１２７と、周波数丁。のパルス、周波数丁、のパ
ルスおよび周波数（ｆｏ＋八ｆへのパルスを含む非直線
媒体１２７から現われる光（ただし６丁は混位相変調の
結果として周波数ｆ。の変化すなわら偏移である）と、
周波数丁、のパルスおよび周波数（ｆｏ−←Δｒ）のパ
ルスを除去して周波数ｆ。のパルスを通ずフィルタ１２
９とを含む。
インバータ１１３は次のように作動する：レーザ１１７
はパルスｆ０を連続出力する。もしポンプパルスｆ、が
あればフィルタ１２９からの出力はなく、またもしポン
プ・パルス「　がなければフィルター２９からの出力、
すなわち周波数ｆ。
のパルスが存在り゛る。こうして、インバーター１３は
ポンプ・パルスがないときにのみ出力を供給する。イン
バーター１３の真理値表が第９図に示されている。
認められる通り、Ｘ！３Ｍを用いる他の論理素子も作る
ことがｅきる。
本発明の実施例は模範に過ぎず、当業者は本発明の主旨
から逸脱せずにそれをいろいろに変えることができる。
例えば、ポンプ信号（′ｇべての実施例にＪＨ）る）は
全光学式プＯセッ１ノによって作られ、；した出力信号
は全光学式プ［１セツ１）の基本コニットとして継続接
続で使用することができる。
また、光学式ブロヒッリはダイオード・シー１ｆ技術お
よび集積オプティクスを用いて小形化することができる
。また異なる周波数の代わりに、ポンプＬ１３よびプロ
ーブ信号は同じ周波数ぐしよいがＷなる偏光を有する。
すべてのそのような変化は特１７′Ｆ請求の短冊に明記
される本発明の範囲内にあるべきである。
いま第１０図から、システム１１に似たシステム１３１
が示されているが、ポンプおよびブ０−ブ・パルスは周
波数が異なるのではなく偏光が異なる。システム１３１
はレーザ１３−１および偏光子１３５を持つレーザ装置
Ｆ？１３３を含む。レーザ装置Ｆｆ　１３３からの出力
ビームはビーム分割３１４−２によって強いビーム１５
−１と弱いビーム１７・−１とに分割される。１／４波
艮プレート１３７は弱いビーム１７−１の偏向を変え、
また偏光子（アナライザ）１３９は非直線媒体２９から
現われるビーム３１−１から強いビーム１５−１を除去
する。
本発明のすべての実施例はダイオード技術および集積オ
プティクスを用いて小形化される。
いま第１１図から第１図のシステム１１に似たシス１ム
１４１が示されているが、それはダイオード・レーデ技
術および集積オプティクスを用いて小形化されている。
システム１４１は１対のダイオード・レーザ１４３と１
４５、コンピュータ１４７、集積Ａブデイクス変調鼎１
４９、導波管１５１、ンルブーグレク１す１５７、導波
管１５４、マブブレク畳す１５５、実直線材料１５７、
フィルタ１５８、−′３よび１対の偏光器１５９と１６
１を含んでいる。
いよ第１２図から、全光学式ブロセツ４Ｊ　１７２によ
って遠隔駆動される全光学式ビーム走査器の形をしたシ
ステム１７１の−・例が示されている。
システム１７１はインバータ１１３およびＡＮＤゲート
９３、光増幅器１７７、周波数変調７５１７９．０ＴＣ
１８１、’フィルタ１８３、光増幅器１８５ならびにビ
ーム走査器１８７を含む。ビーム走１￥器１８７はレー
ザ装置１３、Ｒ延装置７２２、ミンー１８９、ビーム分
割器１９１　Ｊ３よび：１１直線媒体２９を含む。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の教示により作られる情報を送信する光
システムの１つの実施例の概略表示図、第１＠図は第１
図Ｖある変調器１８の１つの変形図、第２図は本発明の
教示により作られる情報を送信する光システムのもう１
つの実施例の概略表示図、第２＠図は第２図の実施例に
おいて初期の（すく【わら井直線媒体を通る前の）パル
ス、および膨張されたパルスならびに圧縮されたプロー
ブ・パルス（１＃なわら弱いパルス）を示す図、第３図
は本発明の教示により作られる情報を送信する光システ
ムの第３実施例の概略表示図、第４図は第３図の光シス
テムにあるマスクの１つの透過率のグラフ表示図であり
、マスクの透過率は三角形の強いビーム・プロフィール
を作るように選択されている前記透過率のグラフ表示図
、第５Ｍは第４図のように設計されたマスクを用いるパ
ルスのプロフィールの変更方法を示す図、第６図は本発
明の教示による八Ｎ　ｌ）ゲートを含む光計ロシステム
の概略図、第７図は第６図にあるＡＮＤゲート用の真１
’Ｉ！値表を示づ図、第８図は本発明にＪ、るインバー
タを含む光計算システムの概略図、第９図は第８図にあ
るインバータの真理値表を丞づ図、第１０図は第１図の
装置の変形の概略図、第１１図は本発明により小形化さ
れにシステムの概略図、第１２Ａ図および第１２Ｂ図は
本発明のもう１つの実施例の概略図である。 ？？Ｉ　ｒ、３の説明： １１−光通信シス１ム；１２−光プロセッサ：１３−レ
ーザ装置：１４−２−ビーム分割器；１４−３．１４−
４−フィルタ：１８−変ｗ４ｖｔ置；２９−非直ａ材料

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）混位相変調の特殊効果を用いる光通信システムで
    あつて； ａ）レーザ光線の第１および第２ビームを発生させる装
    置であり、前記第１ビームは第１周波数の１組のパルス
    を含み、前記第２ビームは第２周波数の１組のパルスを
    含み、前記第１ビームの前記パルスは前記第２ビームの
    前記パルスよりも輝度が強い前記ビーム発生装置と； ｂ）前記第１ビームの通路に沿って配置され、所定の情
    報により前記第１ビームの前記パルスを変調する装置と
    ； ｃ）前記第１ビームと第２ビームを組み合せて第３ビー
    ムを形成する装置と； ｄ）前記第３ビームの通路に沿って配置されて前記第３
    ビームを受信するとともに第４ビームを作る非直線材料
    であり、前記第４ビームは前記第１周波数のパルス、前
    記第２周波数のパルス、および第３周波数のパルスを含
    み、前記第３周波数のパルスは混位相変調の特殊効果か
    ら生じる前記非直線材料と、 ｃ）前記第４ビームの通路に沿つて配置されて前記第１
    周波数のパルスをフィルタで除去する装置と、 ｆ）前記第４ビームを第５ビームおよび第６ビームに分
    離する装置と、 ｇ）前記第２周波数の前記第５ビームにあるパルスを検
    出する装置と、 ｈ）前記第３周波数の前記第６ビームにあるパルスを検
    出する装置とを含む、 ことを特徴とする光通信システム。
  2. （２）前記変調装置はカー（Ｋｅｒｒ）シャッタと、前
    記カー・シャッタをゲートするレーザと、送信すべき情
    報にしたがって前記レーザ源の放射をトリガする装置と
    を含む、ことを特徴とする請求項１記載による光通信シ
    ステム。
  3. （３）第５ビームにあるパルスを検出する装置および第
    ６ビームにあるパルスを検出する装置はおのおのホトダ
    イオードを含む、ことを特徴とする請求項２記載による
    光通信システム。
  4. （４）光の第１および第２ビームを発生させる装置はレ
    ーザ装置と、ビーム・スプリッタと、１対のフィルタと
    を含む、ことを特徴とする請求項３記載による光通信シ
    ステム。
  5. （５）レーザ装置はレーザと第２高調波発生クリスタル
    とを含む、ことを特徴とする請求項４記載による光通信
    システム。
  6. （６）ビームの１つの通路に沿って配置された光遅延装
    置をさらに含む、ことを特徴とする請求項５記載による
    光通信システム。
  7. （７）非直線材料と、第４ビームを第５および第６ビー
    ムに分離する装置との間に光伝送チャネルをさらに含む
    、ことを特徴とする請求項６記載による光通信システム
    。
  8. （８）交差位相変調の一時的効果を用いる光通信システ
    ムであつて； ａ）レーザ光の第１および第２ビームを発生させる装置
    であり、前記第１ビームは第１周波数帯域幅の１組のパ
    ルスを含み、前記第２ビームは第２周波数帯域幅の１組
    のパルスを含み、前記第１ビームの前記パルスは前記第
    ２ビームの前記パルスよりも強さが大きく、前記第２ビ
    ームの前記パルスはピーク強さｐ１を有する前記発生装
    置と、 ｂ）前記第１ビームの通路に沿つて配置されて所定の情
    報により前記パルスを変調する装置と、 ｃ）第３ビームを形成するように前記第１ビームと第２
    ビームとを組み合わせる装置と、ｄ）前記第３ビームの
    通路に沿って配置されて前記第３ビームを受信するとと
    もに第４ビームを作る非直線材料であり、前記第４ビー
    ムは前記第１周波数帯域幅のパルスと、前記第２周波数
    帯域幅のパルスと前記第３周波数帯域幅のパルスとを含
    み、前記第３周波数帯域幅の前記パルスもピーク強さｐ
    １を有し、前記第３周波数帯域幅の前記パルスは混位相
    変調に起因する前記第２周波数帯域幅の前記パルスのス
    ペクトル拡大型である、前記非直線材料と、 ｃ）前記第４ビームの通路に沿って配置されて前記第１
    周波数帯域幅のパルスをフィルタで除去するフィルタ装
    置と、 ｆ）前記第４ビームの通路に沿つて配置されて前記第２
    および第３周波数帯域幅の前記パルスを一時的に分解し
    かつ第５ビームを作る装置であり、 ｇ）それによつて前記第２周波数帯域幅の前記パルスは
    一時的に拡大されて弱くなる一方、前記第３周波数帯域
    幅の前記パルスは一時的に圧縮されてより強くなる前記
    第５ビームを作る装置と、 ｈ）前記第５ビームの通路に沿つて配置されて前記パル
    スを測定する装置であり、前記検出装置はＰ１に等しい
    強度検出しきい値でセットされる前記測定とを含む、 ことを特徴とする光通信システム。
  9. （９）前記変調装置はカー・シャッタと、カー・シャッ
    タをゲートするパルスを放射するレーザと、送信すべき
    情報により前記レーザ源の放射をトリガする装置とを含
    む、ことを特徴とする請求項８記載による光通信システ
    ム。
  10. （１０）一時的に分解する装置は１対の並列格子を含む
    、ことを特徴とする請求項９記載による光通信システム
    。
  11. （１１）混位相変調の結果としてパルスの角度偏向に基
    づく光通信システムであつて； ａ）レーザ光の第１および第２ビームを発生させる装置
    であり、前記第１ビームは第１周波数の１組のパルスを
    含み、前記第２ビームは第２周波数の１組のパルスを含
    み、前記第１ビームの前記パルスは前記第２ビームの前
    記パルスよりも輝度が強い前記レーザ発生装置と、 ｂ）第１ビームを第３および第４ビームに分割する装置
    と、 ｃ）前記第３ビームの通路に沿つて配置されて前記パル
    スを変調する装置と、 ｄ）前記第３ビームの通路に沿つて配置されて前記第３
    ビームの断面の一部をマスクする装置と、 ｅ）第４ビームの通路に沿つて配置されて第４ビームの
    断面の前記パルスを変調する装置であり、前記マスクさ
    れた部分は前記第３ビームの前記マスクされた部分と異
    なる前記変調装置と、 ｆ）第４ビームの通路に沿つて配置されて第４ビームの
    断面の一部をマスクする装置であり、前記マスクされた
    部分は前記第３ビームの前記マスクされた部分と異なる
    前記マスク装置と、 ｇ）第５ビームを形成するために前記第１、第３および
    第４ビームを組み合わせる装置と、 ｈ）前記第５ビームの通路に沿つて配置されて前記第５
    ビームを受信する非直線材料であり、 ｉ）それによって第６ビームおよび第７ビームは前記非
    直線材料から出力され、前記第７ビームは前記第６ビー
    ムに対して異なる角度で進行する前記非直線材料と、 ｊ）前記第６ビームおよび前記第７ビームの通路に沿つ
    て配置されて前記第２周波数のパルスを除去するフィル
    タ装置と、 ｋ）前記第６ビームおよび前記第７ビームの通路に沿つ
    て配置されて前記第２周波数の前記パルスを検出する装
    置とを含む、 ことを特徴とする光通信システム。
  12. （１２）前記シャッタ装置はカー・シャッタと前記カー
    ・シャッタに照準されゲーティング・パルスを放射する
    ため用いられるレーザ源と送信すべき情報に従つて前記
    レーザ源の放射をトリガする装置を含むことを特徴とす
    る請求項１１記載による光通信システム。
  13. （１３）前記第３と第４ビームの強度分布を三角形とす
    る手段を有することを特徴とする請求項１１記載による
    光通信システム。
  14. （１４）光の弱いパルスを一時的に圧縮する方法であつ
    て； ａ）弱いパルスのビームと異なる光の強いパルスのビー
    ムを供給する段階と、 ｂ）第３の光ビームを作るため前記２つのパルスビーム
    を組み合わせる段階と、 ｃ）ＸＰＭにより前記弱いパルスのスペクトルが広くさ
    れた第４の光のパルスを作るため前記第３の光のパルス
    を非直線材料に通す段階と、 ｄ）一時的に圧縮されたパルスを作るため前記第４パル
    スの中で波長のより短いパルスを遅らせる段階と、を含
    むことを特徴とする前記方法。
  15. （１５）光計算論理率であつて； ａ）混変調の原理を要する光ＡＮＤゲートと、 ｂ）検出器とを含む、 ことを特徴とする光計算論理素子。
  16. （１６）光計算論理素子であつて； ａ）混変調の原理を利用する光インバータと、 ｂ）検出器とを含む、 ことを特徴とする光計算論理素子。
  17. （１７）１つの周波数の強いパルスを持つ光の第１ビー
    ムおよび混位相変調を用いる第２周波数の光の弱いパル
    スを持つ光の第２ビームによりＡＮＤ機能を果たす光Ａ
    ＮＤゲートであって； ａ）第３ビームを形成するために２つのビームを組み合
    わせる装置と、 ｂ）第３ビームの通路に沿って配置される非直線媒体で
    あり、非直線媒体を通過する光は第４ビームを含み、第
    ４ビームは第１ビームと、第２ビームの周波数と、第３
    周波数のパルスとを持つ前記非直線媒体と、 ｃ）第１周波数のパルスおよび第２または第３周波数の
    パルスを除去するフィルタ装置とを含む、ことを特徴と
    する光ＡＮＤゲート。
  18. （１８）第１周波数の弱いパルスの光の第１ビームの反
    転に用いる光インバータであって； ａ）第２周波数の強いパルスの光の第２ビームと、 ｂ）第３ビームを形成するために光の第１および第２ビ
    ームを組み合わせる装置と、 ｃ）第３ビームの通路に沿つて配置される非直線媒体と
    、 ｄ）前記第１周波数の非直線媒体以外の非直線媒体を通
    されるすべての光パルスを除去するフィルタとを含む、 ことを特徴とする光インバータ。
  19. （１９）混位相変調を用いて超短光パルスのビームにあ
    る周波数ｆ＿０のパルスの周波数を偏移する方法であっ
    て； ａ）非直線媒体を供給する段階と、 ｂ）ｆを周波数の変化とした場合に周波数ｆ＿０＋ｆを
    有するＸＰＭパルスによって作られるように、より強く
    かつ周波数ｆ＿ｐの超短光パルスのビームと一緒に非直
    線媒体を通してビームを共伝搬する段階と、 ｃ）非直線媒体から現われるビームから周波数ｆ＿ｐお
    よびｆ＿０のパルスを除去する段階とを含む、ことを特
    徴とする周波数偏移方法。
  20. （２０）混位相変調を用いて超短光パルスのビームにあ
    る周波数ｆ＿０のパルスを角度偏向する方法であって； ａ）非直線媒体を供給する段階と、 ｂ）より強くかつ一部マスクされる周波数ｆ＿ｐの超短
    光パルスのビームと一緒に非直線媒体を通してビームを
    共伝搬する段階において、強いビームが混位相変調の結
    果として弱いビームの空間屈折率の変化を作る前記共伝
    搬段階とを含む、ことを特徴とする角度偏向方法。
  21. （２１）混位相変調を用いて光の弱いパルスのビームを
    輝度変調する方法であつて； ａ）弱いパルスのビームと異なる光の強いパルスのビー
    ムを供給する段階と、 ｂ）光の第３ビームを作るために光の２つのビームを組
    み合わせる段階と、 ｃ）第４ビームを作るために非直線材料に光の第３ビー
    ムを通す段階であり、光の第４ビームは前記強いビーム
    からの強いパルスおよび前記強いビームならびに前記弱
    いビームの混位相変調から生じるパルスを含む前記ビー
    ム通過段階と、ｄ）第４ビームから前記強いパルスを除
    去する段階と、 ｅ）前記第４ビームに残るパルスを一時的に除去する段
    階とを含む、 ことを特徴とする輝度変調の方法。
  22. （２２）混位相変調を用いて弱い超短光パルスのビーム
    にある光の空間分布を変える方法であつて； ａ）非直線媒体を供給する段階と、 ｂ）第１ビームと異なる、より強く、超短光パルスの第
    ２ビームを、より強い輝度の超短光パルスのビームと一
    緒に非直線媒体を通して共伝搬する段階であり、 ｃ）それによってより強いビームは弱い超短パルスのビ
    ームにある光パルスの空間分布を変える前記共伝搬段階
    とを含む、 ことを特徴とする光分布変更方法。
  23. （２３）混位相変調を用いて情報をＧＨｚからテラヘル
    ツの範囲で処理する方法であつて； ａ）有機重合体材料または融解石英や重合体やガラスで
    作られた光ファイバのような、応答時間がフェムト秒ま
    たはピコ秒の非直線媒体を供給する段階と、 ｂ）超短光パルスの弱いビームと、超短光パルスの処理
    すべき情報を含む強いビームとを非直線材料を通して共
    伝搬する段階とを含む、 ことを特徴とする情報処理方法。
  24. （２４）混位相変調を用いて超短光パルスの強いビーム
    から超短光パルスの弱いビームまで情報を転送する方法
    であつて； ａ）非直線媒体を供給する段階と、 ｂ）前記２つのビームを非直線媒体を通して共伝搬する
    段階であり、 ｃ）それによって前記弱いビームは混位相変調の結果と
    して強いビームに現われる情報によつて変えられる前共
    伝搬段階とを含む、 ことを特徴とする情報転送方法。
  25. （２５）光通信システムであつて； ａ）レーザ偏光の第１および第２ビームを発生させる装
    置であり、第１ビームの偏光は第２ビームの偏光と異な
    り、前記第１ビームの前記パルスは前記第２ビームの前
    記パルスに比べて輝度が強い前記ビーム発生装置と、 ｂ）前記第１ビームの通路に沿って配置されて所定の情
    報により前記第１ビームにある前記パルスを変調する装
    置と、 ｃ）第３ビームを形成するために前記第１ビームと第２
    ビームとを組み合わせる装置と、ｄ）前記第３ビームの
    通路に沿って配置されて前記第３ビームを受信するとと
    もに第４ビームを作る非直線材料であり、前記第４ビー
    ムは前記第１ビームのパルスと、前記第２ビームのパル
    スと、前記第２ビームのパルスに対応するがＸＰＭの結
    果として周波数偏移されるパルスとを含む前記非直線材
    料と、 ｅ）前記第４ビームの通路に沿つて配置されて前記第１
    ビームのパルスを除去するフィルタ装置と、 ｆ）前記第４ビームを第５および第６ビームに分割する
    装置と、 ｇ）前記第２ビームに対応する前記第５ビームにあるパ
    ルスを検出する装置と、 ｈ）前記第２ビームに対応するが周波数偏移された前記
    第６ビームにあるパルスを検出する装置とを含む、 ことを特徴とする光通信システム。
  26. （２６）混位相変調を用いて超短光パルスの強いビーム
    を持つ超短光パルスの弱いビームのスペクトル暫定特性
    または空間特性のいずれか一方もしくは両方を同時に変
    える方法であつて； ａ）非直線材料を供給する段階と、 ｂ）前記弱いビームを変えさせるように、非直線媒体を
    通して前記弱いビームおよび強いビームを共伝搬する段
    階とを含む、 ことを特徴とするビーム特性変更方法。
  27. （２７）弱いビームと強いビームは周波数が異なる、こ
    とを特徴とする請求項２６記載による方法。
  28. （２８）弱いビームと強いビームの偏光に差があること
    を特徴とする請求項２６記載による方法。
  29. （２９）前記変調装置は電子光学変調器を含むことを特
    徴とする請求項１記載による光通信システム。
  30. （３０）前記変調装置は調節式光遅延装置を含むことを
    特徴とする請求項１記載による光通信システム。
  31. （３１）混位相変調を用いる小形処理システムであって
    ； ａ）１対のダイオード・レーザと、 ｂ）非直線材料と、 ｃ）ダイオード・レーザを非直線材料に結合する導波管
    装置と、 ｄ）ダイオード・レーザの出力を変調する変調装置と、 ｅ）１対の検出器と、 ｆ）非直線材料を検出器に結合する導波管装置とを含む
    、 ことを特徴とする小形処理システム。
  32. （３２）混位相変調を用いるすべての光ビーム走査器で
    あつて； ａ）超短光パルスの１対のビームを発生させる装置と、 ｂ）１つのビームで反転機能を果たす光インバータと、 ｃ）２つのビームでＡＮＤ機能を果たす光ＡＮＤゲート
    と、 ｄ）ＡＮＤゲートの出力を増幅する光増幅装置と、 ｅ）ＡＮＤゲートの出力を変調する周波数変調器と、 ｆ）混位相変調を利用するビーム走査器とを含む、 ことを特徴とする光ビーム走査器。
  33. （３３）混位相変調を用いる小形処理システムであって
    ； ａ）レーザおよび調波またはパラメータ発生器を含むレ
    ーザ・システムと、 ｂ）非直線材料と、 ｃ）レーザ・システムの出力を非直線媒体に結合する導
    波管装置と、 ｄ）レーザ・システムの出力を変調する変調装置と、 ｅ）１対の検出器と、 ｆ）非直線材料を検出器に結合する導波管装置とを含む
    、 ことを特徴とする小形処理システム。
  34. （３４）レーザ・システムは高出力で高繰返し率のピコ
    秒パルスを放射する半導体レーザのアレイを含む、こと
    を特徴とする請求項４記載によるレーザ・システム。
JP2192839A 1989-07-21 1990-07-20 テラヘルツ繰返し率の光計算システムおよび混位相変調を基礎とした光処理装置を用いる通信システムならびに論理素子 Expired - Lifetime JPH0773246B2 (ja)

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