JPH0773246B2 - 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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JPH0773246B2
JPH0773246B2 JP2192839A JP19283990A JPH0773246B2 JP H0773246 B2 JPH0773246 B2 JP H0773246B2 JP 2192839 A JP2192839 A JP 2192839A JP 19283990 A JP19283990 A JP 19283990A JP H0773246 B2 JPH0773246 B2 JP H0773246B2
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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（XPM）の
原理を利用する光システムに用いる光計算、情報および
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て伝搬すると
き、それは材料の原子および分子構造を一時的にひずま
せる。非直線材料のこのひずみは直ちに材料の屈折率の
変化をもたらす。この屈折率の変化は伝搬する強い光パ
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生じさせる。
位相変化によりパルス・エンベロープ内の周波数掃引が
生じ、その結果パルスの終端で青偏移を生じ、パルスの
前端で赤偏移を生じるのが普通である。普通、その効果
は超連続体を発生させ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普通呼ばれている。
自己位相変調を受けるほかに、非直線材料を通って伝搬
する強い光パルスは自己集束、すなわちパルスの断面直
径の減少を普通受ける。自己集束が起こるのは、普通、
光のパルスの輝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するの
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
外縁より遅く進行し、それによってパルスの外縁はその
中央に向かって曲がる。この効果はビームを集束させ
る。
自己位相変調および自己集束を受けるほかに、非直線材
料を通って伝搬する強い光パルスは共伝搬する弱い光パ
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。
混位相変調は周波数偏移（すなわち青偏移または赤偏
移）あるいはスペクトル広域化（すなわち超連続体発
生）のいずれかを生じるが、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する相対時間
に左右される。例えば、も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、強いパルスは非直線材
料を通ってより速く進行する。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
ら送られるならば、弱いパルスは強いパルスの終端に起
因する屈折率の変化に主としてさらされる。（これは終
端立去りと普通呼ばれている。）終端立去りの結果は弱
いパルスの青偏移である。同様に、もし弱いパルスが強
いパルスより先に非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
（前端立去り）の効果を感知する。前端立去りの結果は
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、その結果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（例えば対称立去りまた
は立去りなし）を受けるならば、弱いパルスは赤および
青の両方までスペクトルを広げる。
混位相変調から生じるスペクトル変化は、弱いパルスが
分散媒体（すなわち光ファイバ）または分散光成構成部
分（すなわち格子もしくはプリズム）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
広域化を生じるならば、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XP
Mにより作られる）をその青偏移周波数（パルスの後端
でXPMよ作られる）に関して遅らせることができ、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
スが空間次第の非直線屈折率を作るときである。例え
ば、その輝度のガウス空間分布は弱いパルスの伝搬軸上
により高い屈折率を作る。その結果、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
集束する。
技術用語として、混位相変調とは一般的に混位相変調お
よび誘導集束の両方を意味する。
非直線材料は技術的に極めてよく知られている。非直線
材料の例としては、BK−７ガラス、CdSe、液体CS2、NaC
l結晶、ドープ漬けガラス、半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機重合体にあるミク
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、一時ま
たは空間もしくは両方の特性を、どれでも１つあるいは
同時に変更・制御する混位相変調の現象に依存する光計
算通信システムに向けられている。本発明は、混位相変
調を用いて超短光パルスのスペクトル、一時または空間
もしくは両方の特性をどれでも１つあるいは同時に変更
・制御する方法にも向けられている。
本発明の教示により作られかつ周波数偏移（すなわちス
ペクトル特性の変更）を含む情報を送信する１つの光通
信システムは、レーザ光線の第１ビームとレーザ光線の
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；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
共伝搬により作られるXPMか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去するフィルタ装置と、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器と、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間
および振幅（すなわち一時特性）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は、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、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度p1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装置と、
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
関して長い光波長を光学遅延させかつ第５ビームを作る
装置であって、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装置と、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、p1に等しい輝度検出しきい値レベルにセットさ
れる前記検出器とを含む。
本発明の教示により作られかつ超短光パルスの空間特性
を制御する段階を含む情報伝送用のもう１つの光通信シ
ステムは、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周波数の超短光
パルスの１組を含み、前記第２ビームは第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輝度が強い前記
発生装置と、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装置と、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ビームを変調する装置と、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および第８ビーム
を出力し、これらの各ビームは異なる方向に沿って進行
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
ルスを含む前記非直線材料と、前記第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する装置とを
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
体を通過するビームのある一定の周波数を除去するフィ
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装置と、ビー
ム分割器と、遅延線路と、非直線媒体と、フィルタとを
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なっている。
本発明の１つの目的は混位相変調の原理を利用する光通
信システムを提供することである。
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、一時および空間の諸特性のどれで
も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GHzないしテラヘルツの範囲
内でデータ・ストリームを処理する容量を持つ光プロセ
ッサを利用する光通信システムを提供することである。
本発明のもう１つの目的は斬新な光プロセッサを提供す
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、一時および空間の諸特性を制
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
数個のサブ・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
ロセッサの機構を提供することである。
いろいろな他の特徴、目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、言うまでも
の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制限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って最も良く
定義されている。
図面の中の同様な参照数字または文字は同様な部品を表
わす。
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字11
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。
プロセッサ12は出力ビーム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２周波数F2で弱い超短パルス
を含む。レーザ装置13はレーザ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1060
nmで強いパルスを持つレーザ光線のビームを発射し得る
モード同期式Nd: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、Ti:サファイア・レー
ザ、アレクサンドライト・レーザ、フォーステライト・
レーザ、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。
ダイクロイック・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
F1で90％および周波数F2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はポンプ・ビーム15から
のF1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はプローブ・ビーム17からのF2を除くすべての
周波数を除去する。
プセッサ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カー・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の発射を制御することにより、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・シャッターおよびレーザの代わりに、第１
（ａ）図に示されるパルス発生器24−２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。
プロセッサ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
ーム分割器25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、調節可能な光遅延装置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X(3)の内側に重なるように、ビーム15の通路長さを
調節するのに用いられる。材料29の長さは「ウォーク・
オフ（立去り）」を作るに足るだけの長さである。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、輝度変調装置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
可能な光遅延装置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F1で変調された共伝搬パル
スを用いてビーム27にある周波数F2のパルスの周波数を
変えるのに用いられる。非直線材料29からの出力は、第
１周波数F1でのパルス、第２周波数F2でのパルスおよび
第３周波数F3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
線材料を伝搬する結果として周波数偏移（量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を通って共伝搬
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する量だけ周波数偏
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。他方では、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線
材料を通過する。
プロセッサ12は、ビーム31の通路に沿って配置されるフ
ィルタ33をも含む。フィルタ33は周波数F1でのパルスの
送信をブロックするように選択される。
光システム11は光伝送チャネル34をさらに含む。フィル
タ33の出力側でビーム31の通路に沿って配置されるビー
ム分割器35は、ビーム31を第５ビーム37および第６ビー
ム39に分割するのに用いられる。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の通路に沿って配置
されている。フィルタ41は周波数F2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F3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45および47はそれぞれフィルタ41ならびに43
を通過する光を検出するのに用いられる。ホトダイオー
ド45および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49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F1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
すべき情報はコンピュータ22からレーザ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、それぞれに偏光に変化を
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ャッタ19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するの
が普通である。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から本質的に不変のビ
ーム31に現われる。これとは対照的に、強いパルスとほ
ぼ同時に非直線材料29に到達する弱いパルスは、混位相
変調を受けて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度に左
右される後部ウォーク・オフおよび偏移の程度を生じる
ように同期されるか否かによる。周波F1でのパルス、周
波数F2でのパルス、および周波数F3でのパルスを含むビ
ー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31はビーム37とビー
ム39に分割される。次にビーム37は周波数F2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により検出されてコンピュータ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
ンピュータ49によって処理されるべき非変調パルスのり
を残すフィルタ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
れる各信号はゲーティング・パルスの不在に相当する。
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は異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ザ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は第２進情報を処理するように特に
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
気機構シャッタに代えることができる。さらに、シャッ
タ19はコンピュータ23からの電気信号によってレーザ源
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
信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。
パルス圧縮形スイッチを作る混位相変調の一時効果を利
用するシステム51は、超短レーザ光パルスのビーム14−
１を発生させるレーザ装置13であり、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F2
の弱いパルスが含まれている前記レーザ装置13と、ダイ
クロイック・ビーム分割器14−２と、１対のフィルタ14
−３および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
調装置18と、非直線媒体30と、フィルタ33とを含み、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「ウォーク・オ
フ」が有効に存在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。
後で詳しく説明するが、ゲーティング・プレート53およ
び55は光の長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装置は第５
ビーム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理するコンピュー
タ61はホトダイオード59に電気接続されている。以下に
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ログ
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51の作動を説明する前に、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つの異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。すなわち、任意の時点
で、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、レーザ光線にはビーム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つのレーザ
を含むレーザ装置に代わり、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。次にコンピュ
ータ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28−１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装置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、混位相変
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、すなわち
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、対応する共伝搬する
強いパルスなしに材料29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料30
に共伝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、長い波長成分はパルスの一時的な前端に向かっ
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濃縮される。
非直線材料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。早くに説明した通り、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をその周波数成分に分散する（長い波長は短い波
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
分を受けてそれらを再結合し、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
する結果生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は、プレートを通
過すると一時的な膨張を生じる。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。一時膨張の１つの
結果は、パルスが弱くなることである。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。一時圧縮の結果は、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、同量のエ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信号は、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。コンピュータ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
プログラムされるので、圧縮され（すなわち変調され
た）パルスのみが重なる。圧縮されたパルスは順次送信
すべき情報に対応するシャッタ19を通して送られる強い
パルスに関係づけられるので、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（ａ）図は圧縮パルスおよび膨張プローブ・パルス
の初期の（すなわち非直線媒体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、圧縮パル
スは参照数字70−１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51
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、レーザ源21およびコンピュータ23なら
びに膨張パルスのみを検出するプログラミング・コンピ
ュータ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にも
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位
相遅延を群速度分散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個または複数個）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。
以下にもっ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
向する混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、その理由はビームの断面を
横切るビームの輝度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、非直線媒体の屈
折率の増加もビームの中央で最も大きくかつ外縁の回り
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、ビームは断面直径が狭くなる（すなわち集束す
る）。誘導集束は、屈折率の変化が強いビームと共伝搬
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71はシステム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。プロセッサ
72は超高速レーザ光線のビーム14−１を発生させるレー
ザ装置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14−２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F2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73−１および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を変調する１対の変調器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73−２をビーム17と組み合わせる１対の
ビーム分割器73−８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
に参照数字74−１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73−１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
直線材料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に関して異なる量だけ角度偏向される。
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。
システム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ピュータ91に対応する電気信号を出
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F2の弱い（すなわち
プローブ）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
れの変調器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
スと共に正しい時間に非直線材料29に到達するように、
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。
非直線材料29を通るビーム75の伝搬はビーム77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、強いパルスと共伝搬せずに非直線材料を通
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Ａだけ角偏向されるビー
ム79は、共伝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73−１からのものである。ビー
ム79が断面直径を減少される（誘導集中の典型的な結
果）のではなく角度偏向される理由は、強いパルスのマ
スキングが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（お
よびそれらと共伝搬する弱いパルス）を強いビームのマ
スクされた部分の方向に偏向させる。
ビーム80は、ビーム77に関して角度Ａとは異なる角度Ｂ
だけ角度偏向される。ビーム80は共伝搬する弱いパルス
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77,79および8
0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コンピュータ89に送ら
れる。
上記の説明はビーム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から出現する。しか
し、エネルギー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、強いビームのプロフ
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および73−５を設計すること
によって行うことができる。これは断面積にわたるマス
ク73−４および73−５の透過度を変えることによって行
うことができる。そのようなマスク73−４の透過度対半
径のプラフが第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。非直線媒体が十分薄けれ
ば激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を通ってビーム77として偏向されず
に出現する。他方では、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にさせる。
また、所望ならび装置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が
できる。
認められる通り、第３図のシステムは２つ以上の情報源
を送ることができるように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と共に説明された変形はシステム17にも適用
することができる。
いま第６図から、本発明により作られた光計算論理装置
91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AND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103を含む。
ANDゲート93は１つの周波数fpの強いパルスの第１ビー
ムおよびもう１つの周波数f0の強いパルスの第２ビーム
107によりAND機能を果たすのに用いられる。遅延装置97
は必要に応じビーム107を遅らせるので、ビーム105と10
7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fpのパル
スと、周波数f0のパルスと、周波数（f0＋Δｆ）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（f0＋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fp
のパルスおよび周波数f0のパルスを除去し、周波数（f0
＋Δｆ）のパルスのみを通す。フィルタ103を通る光、
すなわち周波数（f0＋Δｆ）のパルスは検出器95によっ
て検出される。検出器95はホトダイオードでもよい。
AND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からの出力は存在しない。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103からの出力は存在しない。もしビーム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103からの出力、すなわち周波数（f0＋Δｆ）のパル
スが存在する。ANDゲート93の真理値表が第７図に示さ
れている。
いま第８図から、本発明により作られた光計算論理装置
111が示されている。論理装置111は混位相変調の原理に
より作動するインバータ113と、検出器115とを含む。イ
ンバータ113は周波数f0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、調節可能な光遅延装置118と、第３ビーム125を作る
ためにインバータ113により反転される信号すなわち入
力ビーム123とビーム119とを組み合わせるビーム分割器
112であり、入力ビームは周波数fp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112と、ビーム125の通路に沿って配置された非直線
媒体127と、周波数f0のパルス、周波数fpのパルスおよ
び周波数（f0＋Δｆ）のパルスを含む非直線媒体127か
ら現われる光（ただしΔｆは混位相変調の結果として周
波数f0の変化すなわち偏移である）と、周波数fpのパル
スおよび周波数（f0＋Δｆ）のパルスを除去して周波数
f0のパルスを通すフィルタ129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fp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fp
がなければフィルタ129からの出力、すなわち周波数f0
のパルスが存在する。こうして、インバータ113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113の真理値表が第９図に示されている。
認められる通り、XPMを用いる他の論理素子も作ること
ができる。
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（すべての実施例における）は全光
学式プロセッサによって作られ、また出力信号は全光学
式プロセッサの基本ユニットとして継続接続で使用する
ことができる。また、光学式プロセッサはダイオード・
レーザ技術および集積オプティッ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
およびプローブ信号は同じ周波数でもよいが異なる偏光
を有する。すべてのそのような変化は特許請求の範囲に
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、ポンプおよびプローブ・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1
3−１および偏光子135を持つレーザ装置133を含む。レ
ーザ装置133からの出力ビームはビーム分割器14−２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波長プレート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ドーオ技術および集積オ
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に似たシステム141
が示されているが、それはダイオード・レーザ技術およ
び集積オプティッ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145、コンピ
ュータ147、集積オプティクス変調器149、導波管151、
マルチプレクサ157、導波管154、マルチプレクサ155、
非直線材料157、フィルタ158、および１対の偏光器159
と161を含んでいる。
いま第12図から、全光学式プロセッサ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17
1の一例が示されている。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、周波数変調器179、O
TC181、フィルタ183、光増幅器185ならびにビーム走査
器187を含む。ビーム走査器187はレーザ装置13、遅延装
置72−２、ミラー189、ビーム分割器191および非直線媒
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（ａ）図は
第１図にある変調器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（ａ）図は第２図の実
施例において初期の（すなわち非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（すなわち弱いパルス）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５図は第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ANDゲートを含む光計算システムの概
略図、第７図は第６図にあるANDゲート用の真理値表を
示す図、第８図は本発明によ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
真理値表を示す図、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たシステムの概略
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。 符号の説明： 11……光通信システム;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……変調装置;29……非直線材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/06 10/142 (72)発明者 ロバート アール．アルファノ アメリカ合衆国ニューヨーク州，ブロンク ス，インデペンデンス アベニュー 3777 (72)発明者 ピン−ペイ ホ アメリカ合衆国ニューヨーク州，ダグラス トン，シックスティナインス アベニュー 240‐42 (72)発明者 パトリス バルデック アメリカ合衆国ニューヨーク州，ニューヨ ーク，ナンバー２シー，コンベントアベニ ュー 270

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】混位相変調の特殊効果を用いる光通信シス
    テムであって： 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、 ｅ） 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. 【請求項２】交差位相変調の一時的効果を用いる光通信
    システムであって： 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、 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p1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、 ｅ） 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ビームの通路に沿っ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） それによって前記第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ビームの通路に沿っ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。
  3. 【請求項３】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って： 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ビームの通路に沿って配置されて前記パ
    ルスを変調する装置と、 ｄ） 前記第３ビームの通路に沿って配置されて前記第
    ３ビームの断面に一部をマスクする装置と、 ｅ） 第４ビームの通路に沿って配置されて第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ビームの通路に沿って配置されて第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ビームの通路に沿っ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
    っ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
    っ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。
  4. 【請求項４】光の弱いパルスを一時的に圧縮する方法で
    あって： 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。
  5. 【請求項５】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ビームの通路に沿っ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。
  6. 【請求項６】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f0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f0＋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fp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fpおよ
    びf0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。
  7. 【請求項７】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f0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fp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。
  8. 【請求項８】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って： 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光パルス
    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。
  9. 【請求項９】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って： 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。
  10. 【請求項１０】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
    る方法であって： 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って変えられる前
    共伝搬段階とを含む、 ことを特徴とする情報転送方法。
  11. 【請求項１１】光通信システムであって： 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ビームの通路に沿っ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。
  12. 【請求項１２】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って： 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。
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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