ホーム > 特許ランキング > Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2023-31312カップリングデバイス及び方法、波長ロックシステム及び方法、並びに位相アンラップシステム及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023031312
(43)【公開日】2023-03-08
(54)【発明の名称】カップリングデバイス及び方法、波長ロックシステム及び方法、並びに位相アンラップシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
G02B 6/125 20060101AFI20230301BHJP
H04B 10/07 20130101ALI20230301BHJP
G02B 6/122 20060101ALI20230301BHJP
【ＦＩ】
G02B6/125 301
H04B10/07
G02B6/122 311
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022133144
(22)【出願日】2022-08-24
(31)【優先権主張番号】63/236,567
(32)【優先日】2021-08-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/827,281
(32)【優先日】2022-05-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】503260918
【氏名又は名称】アップル インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ａｐｐｌｅ Ｐａｒｋ Ｗａｙ，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０１４， Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100121979
【弁理士】
【氏名又は名称】岩崎 吉信
(72)【発明者】
【氏名】モハメド マハムード
(72)【発明者】
【氏名】イ－クエイ ウー
(72)【発明者】
【氏名】ルシア ガン
【テーマコード（参考）】
2H147
5K102
【Ｆターム（参考）】
2H147AB11
2H147BA05
2H147BB02
2H147BD02
2H147GA22
5K102AA15
5K102MC02
5K102MD01
5K102MD03
5K102MH02
5K102MH12
5K102MH22
5K102PB01
5K102PH31
5K102PH49
5K102PH50
5K102RB01
5K102RD02
5K102RD06
5K102RD28
(57)【要約】
【課題】光学デバイスの改良技術を提供する。
【解決手段】光分割及び波長ロックに使用される光学デバイスの構成が開示されている。光学デバイスは、第２の導波路に結合された第１の導波路と、第２の導波路に結合された第３の導波路とを備えた２×３カプラであり得る。第１及び第３の導波路は、入力光を受光し、光を第２の導波路に光学的に結合することができる。第１、第２、及び第３の導波路の出力信号は、広帯域波長範囲にわたって互いに一定の位相差を有することができ、これにより、位相アンラップを可能にし得る。ＦＳＲを介して出力信号を位相アンラップし、広帯域波長範囲にわたって更なる位相アンラップを実行することによって、連続信号が生成され、広帯域波長範囲にわたって光源によって放出される光の各波長を順次ロックするために使用され得る。
【選択図】図１
【解決手段】光分割及び波長ロックに使用される光学デバイスの構成が開示されている。光学デバイスは、第２の導波路に結合された第１の導波路と、第２の導波路に結合された第３の導波路とを備えた２×３カプラであり得る。第１及び第３の導波路は、入力光を受光し、光を第２の導波路に光学的に結合することができる。第１、第２、及び第３の導波路の出力信号は、広帯域波長範囲にわたって互いに一定の位相差を有することができ、これにより、位相アンラップを可能にし得る。ＦＳＲを介して出力信号を位相アンラップし、広帯域波長範囲にわたって更なる位相アンラップを実行することによって、連続信号が生成され、広帯域波長範囲にわたって光源によって放出される光の各波長を順次ロックするために使用され得る。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学デバイスであって、
第１の導波路であって、
第１の光を受光し、
第１の波長応答及び第１の位相シフトを有する第１の出力信号を出力する、ように構成された、第１の導波路と、
前記第１の導波路に光学的に結合されており、第２の波長応答及び第２の位相シフトを有する第２の出力信号を出力するように構成された、第２の導波路と、
前記第２の導波路に光学的に結合されており、
第２の光を受光し、
第３の波長応答及び第３の位相シフトを有する第３の出力信号を出力する、ように構成された第３の導波路と、を備え、
前記第１の位相シフト及び前記第２の位相シフトが、第１の位相差によってオフセットされており、
前記第２の位相シフト及び前記第３の位相シフトが、第２の位相差によってオフセットされており、
前記第１の位相シフト及び前記第３の位相シフトが、第３の位相差によってオフセットされており、
前記第１の位相差、前記第２の位相差、及び前記第３の位相差が一定である、光学デバイス。
第１の導波路であって、
第１の光を受光し、
第１の波長応答及び第１の位相シフトを有する第１の出力信号を出力する、ように構成された、第１の導波路と、
前記第１の導波路に光学的に結合されており、第２の波長応答及び第２の位相シフトを有する第２の出力信号を出力するように構成された、第２の導波路と、
前記第２の導波路に光学的に結合されており、
第２の光を受光し、
第３の波長応答及び第３の位相シフトを有する第３の出力信号を出力する、ように構成された第３の導波路と、を備え、
前記第１の位相シフト及び前記第２の位相シフトが、第１の位相差によってオフセットされており、
前記第２の位相シフト及び前記第３の位相シフトが、第２の位相差によってオフセットされており、
前記第１の位相シフト及び前記第３の位相シフトが、第３の位相差によってオフセットされており、
前記第１の位相差、前記第２の位相差、及び前記第３の位相差が一定である、光学デバイス。
【請求項2】
前記第２の光を位相シフトするように動作可能な位相シフタを更に備え、
前記第２の光の前記位相シフトが、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号の波長ロック効率を制御し、
前記第１の位相シフト、前記第２の位相シフト、及び前記第３の位相シフトが、約１マイクロメートルの波長範囲にわたって一定である、請求項１に記載の光学デバイス。
前記第２の光の前記位相シフトが、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号の波長ロック効率を制御し、
前記第１の位相シフト、前記第２の位相シフト、及び前記第３の位相シフトが、約１マイクロメートルの波長範囲にわたって一定である、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項3】
前記第１の導波路及び第３の導波路が、前記第２の導波路に対して対称である、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項4】
前記第１の導波路がテーパ状で、前記第２の導波路に断熱的に光結合されており、
前記第３の導波路がテーパ状で、前記第２の導波路に断熱的に光結合されている、
請求項１に記載の光学デバイス。
前記第３の導波路がテーパ状で、前記第２の導波路に断熱的に光結合されている、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項5】
前記第１の導波路、前記第２の導波路、及び前記第３の導波路が、結合領域において一定の幅を有し、
前記第２の導波路が、前記結合領域において前記第１の導波路及び前記第３の導波路よりも広い、
請求項１に記載の光学デバイス。
前記第２の導波路が、前記結合領域において前記第１の導波路及び前記第３の導波路よりも広い、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項6】
前記光学デバイスが、光結合領域を画定し、
前記第１の導波路が、前記光結合領域において増大するテーパを有し、
前記第２の導波路が、前記光結合領域において減少するテーパを有し、
前記第３の導波路が、前記光結合領域において増大するテーパを有し、
前記第１の導波路及び前記第３の導波路からの光が、前記光結合領域において前記第２の導波路に光学的に結合する、
請求項１に記載の光学デバイス。
前記第１の導波路が、前記光結合領域において増大するテーパを有し、
前記第２の導波路が、前記光結合領域において減少するテーパを有し、
前記第３の導波路が、前記光結合領域において増大するテーパを有し、
前記第１の導波路及び前記第３の導波路からの光が、前記光結合領域において前記第２の導波路に光学的に結合する、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項7】
前記第１の導波路、前記第２の導波路、及び前記第３の導波路が、一定の幅を有する、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項8】
光源の波長を監視する光学システムであって、
光を生成するように構成された前記光源と、
前記光源から受光された前記光を受光し、前記光を第１の分割光及び第２の分割光に分割するスプリッタと、
前記第１の分割光を受光し、前記第１の分割光を前記第２の分割光に対して位相シフトするように配置された位相シフタと、
２×３カプラであって、
前記位相シフタから前記第１の分割光を受光し、
前記スプリッタから前記第２の分割光を受光し、
第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号であって、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号のうちのそれぞれが、前記第１の分割光と前記第２の分割光との間のそれぞれの干渉に基づくそれぞれの強度を有する、第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号を出力する、ように構成された、２×３カプラと、
前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号の強度を使用して、前記スプリッタによって受光された前記光の波長を監視するように構成されたコントローラと、を備える、光学システム。
光を生成するように構成された前記光源と、
前記光源から受光された前記光を受光し、前記光を第１の分割光及び第２の分割光に分割するスプリッタと、
前記第１の分割光を受光し、前記第１の分割光を前記第２の分割光に対して位相シフトするように配置された位相シフタと、
２×３カプラであって、
前記位相シフタから前記第１の分割光を受光し、
前記スプリッタから前記第２の分割光を受光し、
第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号であって、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号のうちのそれぞれが、前記第１の分割光と前記第２の分割光との間のそれぞれの干渉に基づくそれぞれの強度を有する、第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号を出力する、ように構成された、２×３カプラと、
前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号の強度を使用して、前記スプリッタによって受光された前記光の波長を監視するように構成されたコントローラと、を備える、光学システム。
【請求項9】
前記コントローラが、光検出器のセットを含み、
前記光検出器のセットが、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を受信し、
前記光検出器のセットが、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を、第１のデジタル出力信号、第２のデジタル出力信号、及び第３のデジタル出力信号に変換し、
前記コントローラが、前記第１のデジタル出力信号、前記第２のデジタル出力信号、及び前記第３のデジタル出力信号を、第１の目標デジタル値、第２の目標デジタル値、及び第３の目標デジタル値と比較し、
前記コントローラが、前記第１の目標デジタル値、前記第２の目標デジタル値、及び前記第３の目標デジタル値で、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を制御するためのフィードバック信号を、前記光源に送信する、
請求項８に記載の光学システム。
前記光検出器のセットが、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を受信し、
前記光検出器のセットが、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を、第１のデジタル出力信号、第２のデジタル出力信号、及び第３のデジタル出力信号に変換し、
前記コントローラが、前記第１のデジタル出力信号、前記第２のデジタル出力信号、及び前記第３のデジタル出力信号を、第１の目標デジタル値、第２の目標デジタル値、及び第３の目標デジタル値と比較し、
前記コントローラが、前記第１の目標デジタル値、前記第２の目標デジタル値、及び前記第３の目標デジタル値で、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を制御するためのフィードバック信号を、前記光源に送信する、
請求項８に記載の光学システム。
【請求項10】
前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を受信し、アンラップ位相信号を抽出する位相抽出ブロックと、
前記アンラップ位相信号を受信する微分器であって、
前記アンラップ位相信号におけるゼロ点を検出し、
前記検出されたゼロ点を示す微分信号を生成する、ように構成された、微分器と、
前記ゼロ点を調整するように構成されたコンパレータのセットと、
波長ロック用の連続信号を生成する際に使用するための積分信号を生成するように構成された積分器と、
光検出器のセットであって、
前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を受信し、
前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号のうちのそれぞれに対する、対応する正弦波信号を前記位相抽出ブロックに送信する、ように動作可能な、光検出器のセットと、
前記コンパレータのセットからの前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を合計する第１の合計器と、
積分信号を前記微分信号と合計して、測定された光の波長を対応する光の目標波長にロックするために使用される、波長ごとの位相シフト量を判定するために使用される合計信号を生成する、第２の合計器と、
を更に備える、請求項８に記載の光学システム。
前記アンラップ位相信号を受信する微分器であって、
前記アンラップ位相信号におけるゼロ点を検出し、
前記検出されたゼロ点を示す微分信号を生成する、ように構成された、微分器と、
前記ゼロ点を調整するように構成されたコンパレータのセットと、
波長ロック用の連続信号を生成する際に使用するための積分信号を生成するように構成された積分器と、
光検出器のセットであって、
前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を受信し、
前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号のうちのそれぞれに対する、対応する正弦波信号を前記位相抽出ブロックに送信する、ように動作可能な、光検出器のセットと、
前記コンパレータのセットからの前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を合計する第１の合計器と、
積分信号を前記微分信号と合計して、測定された光の波長を対応する光の目標波長にロックするために使用される、波長ごとの位相シフト量を判定するために使用される合計信号を生成する、第２の合計器と、
を更に備える、請求項８に記載の光学システム。
【請求項11】
前記積分信号が、前記第１及び第２の分割光の特定の波長と前記合計信号との間に１対１の関係を生成するために使用される補正値である、請求項１０に記載の光学システム。
【請求項12】
前記コンパレータのセットが、
負のジャンプコンパレータと、
正のジャンプコンパレータと、を備え、
前記負のジャンプコンパレータが、前記微分信号に対して２πを加算し、
前記正のジャンプコンパレータが、前記微分信号に対して２πを減算し、
前記光学システムが、前記積分信号を前記微分信号と合計して、約１マイクロメートルの波長範囲にわたって各々測定された光の波長を順次ロックするために使用される情報を含む合計信号を生成するように構成された第２の合計器を更に備える、
請求項８に記載の光学システム。
負のジャンプコンパレータと、
正のジャンプコンパレータと、を備え、
前記負のジャンプコンパレータが、前記微分信号に対して２πを加算し、
前記正のジャンプコンパレータが、前記微分信号に対して２πを減算し、
前記光学システムが、前記積分信号を前記微分信号と合計して、約１マイクロメートルの波長範囲にわたって各々測定された光の波長を順次ロックするために使用される情報を含む合計信号を生成するように構成された第２の合計器を更に備える、
請求項８に記載の光学システム。
【請求項13】
前記第１の出力信号が、第１の位相シフトを伴う第１の正弦波波長応答を有し、
前記第２の出力信号が、第２の位相シフトを伴う第２の正弦波波長応答を有し、
前記第３の出力信号が、第３の位相シフトを伴う第３の正弦波波長応答を有し、
前記第１の位相シフト、前記第２の位相シフト、及び前記第３の位相シフトが、約１マイクロメートルの波長範囲にわたって一定である、
請求項８に記載の光学システム。
前記第２の出力信号が、第２の位相シフトを伴う第２の正弦波波長応答を有し、
前記第３の出力信号が、第３の位相シフトを伴う第３の正弦波波長応答を有し、
前記第１の位相シフト、前記第２の位相シフト、及び前記第３の位相シフトが、約１マイクロメートルの波長範囲にわたって一定である、
請求項８に記載の光学システム。
【請求項14】
前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号が、同じ位相差によって互いにオフセットされている、請求項８に記載の光学システム。
【請求項15】
前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号の位相シフトが、約１マイクロメートルの波長範囲にわたって一定である、請求項８に記載の光学システム。
【請求項16】
信号を位相アンラップする方法であって、
第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号であって、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号のそれぞれが一定の位相差によって互いに分離された、第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号を生成することと、
波長範囲にわたって、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号からアンラップ位相を抽出して、アンラップ位相信号を生成することと、
前記アンラップ位相信号を微分して、微分信号を生成することと、
前記微分信号を閾値電圧と比較することによって、補償微分信号を生成することと、
前記補償微分信号を積分して、波長ロック用の連続信号を生成する際に使用するように構成された積分信号を生成することと、を含む、方法。
第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号であって、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号のそれぞれが一定の位相差によって互いに分離された、第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号を生成することと、
波長範囲にわたって、前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号からアンラップ位相を抽出して、アンラップ位相信号を生成することと、
前記アンラップ位相信号を微分して、微分信号を生成することと、
前記微分信号を閾値電圧と比較することによって、補償微分信号を生成することと、
前記補償微分信号を積分して、波長ロック用の連続信号を生成する際に使用するように構成された積分信号を生成することと、を含む、方法。
【請求項17】
前記波長範囲が、約１マイクロメートルであり、
前記アンラップ位相信号を微分する前記動作が、前記アンラップ位相信号におけるジャンプを検出することを含み、
前記微分されたアンラップ位相信号を比較する前記動作が、前記検出されたジャンプが正のジャンプであるか又は負のジャンプであるかを判定することを含み、
前記微分されたアンラップ位相信号を補償する前記動作が、２π又は－２πのうちの少なくとも１つによって前記検出されたジャンプを調整することと、
前記連続信号を使用して、前記波長範囲にわたって光の各波長を順次波長ロックすることと、を更に含む、
請求項１６に記載の方法。
前記アンラップ位相信号を微分する前記動作が、前記アンラップ位相信号におけるジャンプを検出することを含み、
前記微分されたアンラップ位相信号を比較する前記動作が、前記検出されたジャンプが正のジャンプであるか又は負のジャンプであるかを判定することを含み、
前記微分されたアンラップ位相信号を補償する前記動作が、２π又は－２πのうちの少なくとも１つによって前記検出されたジャンプを調整することと、
前記連続信号を使用して、前記波長範囲にわたって光の各波長を順次波長ロックすることと、を更に含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記検出されたジャンプが前記正のジャンプであるか又は前記負のジャンプであるかを判定する前記動作が、負のジャンプコンパレータ及び正のジャンプコンパレータによって実行され、
前記方法が、
前記負のジャンプコンパレータ及び前記正のジャンプコンパレータの出力を合計することと、
前記積分信号を前記微分されたアンラップ位相信号と合計して、波長ロックの際に使用される前記連続信号を生成することと、を更に含む、
請求項１７に記載の方法。
前記方法が、
前記負のジャンプコンパレータ及び前記正のジャンプコンパレータの出力を合計することと、
前記積分信号を前記微分されたアンラップ位相信号と合計して、波長ロックの際に使用される前記連続信号を生成することと、を更に含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記波長範囲が、約１マイクロメートルであり、
一定の位相シフトを伴う前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を生成する前記動作が、前記波長範囲にわたって前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を生成することを含む、
請求項１６に記載の方法。
一定の位相シフトを伴う前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を生成する前記動作が、前記波長範囲にわたって前記第１の出力信号、前記第２の出力信号、及び前記第３の出力信号を生成することを含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項20】
前記積分信号を前記微分されたアンラップ位相信号と合計して、波長ロックの際に使用される前記連続信号を生成する前記動作を更に含み、前記積分信号が、前記第１及び第２の分割光の特定の波長と前記連続信号との間に１対１の関係を作成するために使用される補正値信号を含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、光カプラに関する。より具体的には、本明細書の実施形態は、波長ロック光源に対する位相アンラップに使用され得る信号を出力する光結合導波路を有する光学システムに関する。
【0002】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年８月２４日に出願された米国仮特許出願第６３／２３６，５６７号の米国特許法第１１９条（ｅ）の下の利益を主張するものであり、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年８月２４日に出願された米国仮特許出願第６３／２３６，５６７号の米国特許法第１１９条（ｅ）の下の利益を主張するものであり、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0003】
一般に、光学システムは、様々なタイプの情報を測定するために複数の光源を使用する。場合によっては、光源によって放出される光の光学特性を監視することが有用であり得る。例えば、光源によって放出される光の光学特性は、光源が特定の程度の波長安定性を有することを確実にするために測定及び監視され得る。更に、波長ロックは、単一の波長又は小さな波長範囲を扱う際に達成され得るが、複数の波長又はより多数の波長に及び波長範囲の複雑さが増大させる。
【0004】
これらの光学システムのいくつかは、同時に及び／又は順次に複数の異なる波長で光を出力することができる。しかしながら、監視される波長の数が増加するにつれて、システムのサイズ及び複雑さも増加する。波長ロックされた波長の数に応じた光学システムのサイズのスケーリングにより、光を監視するために使用される光学システムは、サイズ及び複雑さなどの要因に起因して特定の用途には好適ではない場合がある。一例として、そのような光学システムは、携帯電話、タブレットコンピューティングデバイス、ラップトップ、ウェアラブルなどのコンパクトな電子デバイスに合理的に組み込まれるスペースを多くとり過ぎる場合がある。加えて、光を監視するための既存の光学システムは、狭い波長範囲にわたって機能し得、異なる若しくは広い波長範囲では動作しない場合がある。したがって、コンパクトな電子デバイスに組み込むためのコンパクトな形状因子を維持しながら、大きな波長範囲にわたって光の波長をロックするためのシステムを使用することが望ましい場合がある。
【発明の概要】
【0005】
本開示に記載のシステム、デバイス、方法、及び装置の実施形態は、波長ロックに使用される２×３カプラを対象とする。また、自由スペクトル範囲、及び広帯域波長範囲にわたる全ての波長を位相アンラップすることを対象とする、システム、デバイス、方法、及び装置が記載されている。２×３カプラは、広帯域波長範囲にわたって互いに一定の位相差を伴う正弦波波長応答を有する出力信号を生成することができ、これにより、広帯域波長範囲にわたる位相アンラップを可能にし得る。自由スペクトル範囲にわたって出力信号を位相アンラップし、広帯域波長範囲にわたる更なる位相アンラップを実行することによって、連続信号が生成及び使用されて、広帯域波長範囲にわたって各波長をロックすることができる。連続信号は、各波長と位相アンラップ信号との間に１対１の関係を生成することができる。
【0006】
いくつかの例では、本開示は、光学デバイスを記載している。光学デバイスは、第１の光を受光し、第１の位相シフトを伴う第１の波長応答を有する第１の出力信号を出力する、ように構成された第１の導波路と、第１の導波路に光学的に結合されており、第２の位相シフトを伴う第２の波長応答を有する第２の出力信号を出力するように構成された、第２の導波路と、第２の導波路に光学的に結合されており、第２の光を受光し、第３の位相シフトを伴う第３の波長応答を有する第３の出力信号を出力する、ように構成された第３の導波路と、を含み得、ここで、第１の位相シフト、第２の位相シフト、及び第３の位相シフトの間の位相差は一定である。
【0007】
いくつかの例では、本開示は、光源の波長を監視する光学システムを記載している。光学システムは、光を生成するように構成された光源と、光源から受光された光を受光し、第１の分割光及び第２の分割光に分割するスプリッタと、第１の分割光を受光し、第１の分割光を位相シフトするように配置された位相シフタと、位相シフタから第１の分割光を受光し、スプリッタから第２の分割光を受光し、第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号であって、第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号のうちのそれぞれが第１の分割光と第２の分割光との間のそれぞれの干渉に基づくそれぞれの強度を有する、第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号を出力する、ように構成された２×３カプラと、を含み得る。光学システムはまた、第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号の強度を使用して、スプリッタによって受光された光の波長を監視するように構成されたコントローラを含み得る。
【0008】
いくつかの例では、本開示は、信号を位相アンラップする方法を記載している。方法は、各々が一定の位相差によって互いに分離された波長応答を有する、第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号を生成することと、波長範囲にわたって、第１の出力信号、第２の出力信号、及び第３の出力信号からアンラップ位相を抽出して、アンラップ位相信号を生成することと、アンラップ位相信号を微分して、微分信号を生成することと、微分信号を閾値電圧と比較することによって、補償微分信号を生成することと、補償微分信号を積分して、波長ロック用の連続信号を生成する際に使用するように構成された積分信号を生成することと、を含み得る。
【0009】
上述の例示的な態様及び実施形態に加えて、更なる態様及び実施形態が、図面を参照し、以下の説明を検討することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】例示的な波長ロックシステムのブロック図である。
【図2】２×３カプラを含む例示的な波長ロックシステムのブロック図である。
【図3A】２×３カプラの断面図である。
【図5】位相アンラップ出力信号用の例示的な回路のサンプル回路図である。
【図7A】２×３カプラの別の変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
添付の図でのクロスハッチング又はシェーディングの使用は、概して、隣り合う要素間の境界を明らかにし、図の視認性も促進するためにも提供される。したがって、クロスハッチング又はシェーディングの存在も不在も、添付の図に示される任意の要素に関する特定の材料、材料特性、要素の割合、要素の寸法、同様に図示されている要素の共通点、又は任意の他の特質、属性、若しくは特性についてのいかなる選好又は要件も伝達又は指示するものではない。
【0012】
種々の特徴及び要素（並びにそれらの集合及び群）の（相対的であれ絶対的であれ）割合及び寸法、並びにそれらの間に提示される境界、分離点及び位置関係は、単に本明細書に述べられる種々の実施形態の理解を容易にするために添付の図に提供されるものであり、したがって必ずしも一定の縮尺で提示又は図示されていない場合があり、図示される実施形態についての任意の選好又は要件を、それを参照して述べられる実施形態を除外して示す意図はないことを理解されたい。
【0013】
ここで、添付図面に図示される代表的な実施形態が詳細に説明される。以下の説明は、これらの実施形態を１つの好ましい実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。反対に、以下の説明は、添付の特許請求の範囲により定義される記載された実施形態の趣旨及び範囲に含むことができるような、代替形態、修正形態及び均等物を包含することを意図している。
【0014】
互いに「結合された」２つの要素は、互いに恒久的に又は取り外し可能に物理的に結合されてもよく、及び／又は互いに動作的に又は機能的に結合されてもよい。一般に、物理的に結合された要素は、要素の相対位置を少なくとも部分的に画定又は制限する２つ以上の要素間の物理的接続を指す。更に、動作的に又は機能的に結合された２つ以上の要素は、第１の要素の動作が直接的に又は間接的に第２の要素の動作に影響を及ぼすか又は影響を与える場合があるという点で、互いに影響を及ぼし得る。加えて、互いに「光学的に結合された」２つの要素は、光が１つの要素から他の要素に通過及び／又は結合することを可能にし得る。
【0015】
以下の実施例の説明では、実施することが可能な特定の実施例が例示として示される、添付図面を参照する。それら様々な実施例の範囲から逸脱することなく、他の実施例を使用することができ、構造上の変更を実施することができる点を理解されたい。
【0016】
本明細書には、２つの入力及び３つの出力を有する２×３カプラを使用して一緒に組み合わせることができる複数の波長を出力する１つ以上の光源を使用する集積フォトニクスシステムが開示されている。具体的には、２×３カプラは、その３つの出力間のその入力のうちのそれぞれにおいて受光された光を分割する。光がその入力の両方において同時に受光されると、３つの出力は各々、入力光の異なる組み合わせを出力することになる。２×３カプラを使用して、コンパクトな形状因子を維持しながら、大きな波長範囲にわたる光を（同時に又は順次に）組み合わせることができる。２×３カプラからの出力信号は、集積フォトニクスシステムによって使用されて、波長ロックを介して、集積フォトニクスシステムによって放出される光の波長（単数又は複数）を制御及び安定化することができる。
【0017】
集積フォトニクスシステムは、光源を目標波長に波長ロックするためのオンチップ波長ロックシステムを更に含み得る。いくつかの実施形態では、集積フォトニクスシステムは、複数の光源を備えた波長ロックシステムを含み、波長ロックシステムは、複数の光源のうちのそれぞれをそれぞれの目標波長に順次ロックすることができる。複数の光源の少なくともいくつかは各々、異なるそれぞれの公称波長で光を放出することができ、これは（集積フォトニクスシステムの全体的な仕様によって判定されるように）波長の範囲にわたって集合的に広がり、したがって、波長ロックシステムにとって、波長の範囲全体にわたって波長ロックを効果的に実行することができることが望ましい場合がある。一般に、本明細書に記載の実施形態は、広帯域波長範囲（例えば、少なくとも１マイクロメートルに及び波長範囲）にわたって波長にロックすることができ得る。言い換えれば、波長ロックシステムは、２つの光源の波長をロックすることができ得、各光源によって放出される波長は、少なくとも１マイクロメートルだけ分離される。
【0018】
オンチップ波長ロックシステムは、本明細書に記載の２×３カプラを利用することができる。具体的には、２×３カプラは、２つの入力信号を受信し、３つの出力信号を出力するように構成され得、（本明細書でより詳細に説明されるように）２つの入力が特定の波長の位相シフト光（集合的に「入力光」）を含むときに、各出力信号が入力信号間のそれぞれの干渉に基づく強度を有するように構成され得る。各出力信号の強度は、波長依存性であるため、入力光の波長が変化すると、各出力信号の強度もまた変化する。具体的には、各出力に対して、入力光波長と出力強度との間に正弦波波長関係が存在し、言い換えれば、出力強度は、入力光波長の関数として正弦波的に変化する。２×３カプラは、各出力に対する正弦波波長関係が各々異なる位相を有するように構成され得、その結果、目標波長範囲にわたる３つの出力信号の最大値と最小値との間に同時重複が存在せず、これにより、本明細書に更に記載されるように、出力信号を使用して入力光の波長をロックすることが可能になる。
【0019】
波長ロックシステムは、光の２つの入力を光の３つの出力に分割するために使用される光分割２×３カプラを含み得る。波長ロックデバイスはまた、監視するため、並びに対応する光源の波長を目標波長に波長ロックするために使用され得る。一般に、各光源は、それがロックされ得る光の別個の波長を順次放出することができる。２×３カプラは、デバイスの２つの外部アーム間に中間導波路を含み、したがって３つの出力信号を生成する。前述のように、各出力信号の強度は、入力光の波長が変化すると、各出力信号の強度が変化するように波長依存性であり得る。
【0020】
この波長ロックデバイスは、水平軸に対して対称であり得、一方のアームにおける光は、他方のアームにおける光（及び／又はカプラへの入力光）に対する位相シフトを有し得、その結果、各々が振幅（例えば、強度）を有し、互いに正弦波波長関係を有する信号を出力する。正弦波波長関係は、出力信号のうちの少なくとも１つの最大値及び最小値が他の出力信号の最大値及び最小値と整列しないようにするものである。２×３カプラは、出力を所望の波長にロックする波長に使用される信号を出力しながらも、比較的小さいフットプリントを有し得る。いくつかの実施形態では、この波長ロックは、約１マイクロメートルの広帯域波長範囲を有する光に対して発生する。
【0021】
２×３カプラの２つの外側導波路の間に配置された中間導波路内に光を結合することによって、２つの外側導波路は、広い波長範囲にわたって正弦波波長関係を有する出力信号を生成することができる。２×３カプラの出力信号は、３つのＭａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計（「ＭＺＩ」）の出力信号と同様であり得るが、２×３カプラは、波長範囲が増加するにつれてロック技術のサイズ及び複雑さが大きくなるため、ＭＺＩのこの組み合わせよりも小さくなり得る。
【0022】
本明細書に記載されるように、一定の位相差は、複数のモードの２×３カプラから生じる出力信号の正弦波波長関係であり、これにより、互いに整列していないデッドゾーンを有する出力信号をもたらし得る。すなわち、各出力信号は、互いに入力信号間のそれぞれの干渉に基づく強度を有し得る。各出力に対して、入力光波長と出力強度との間に正弦波波長関係が存在し、出力強度が入力光波長の関数として正弦波的に変化するように、各出力信号の強度は、波長依存性である。出力信号のうちのそれぞれの正弦波波長関係は、各々が正弦波波長関係間の異なる位相及び一定の位相差を有し得るため、出力信号は、目標波長範囲にわたる３つの出力信号の最大値と最小値との間で重複しなくてもよく、これにより、出力信号を使用して、入力光の波長を順次ロックすることが可能になる。
【0023】
波長ロックに使用され得るシステムが存在するが、それらは狭い波長範囲（５０ナノメートルなど）で機能するように制限され得、考慮されていない位相シフトを導入する場合があり、高い光損失を有し得、電子デバイス（モバイル又はウェアラブルデバイスなど）への積分には大き過ぎる場合などがある。波長ロックは、電気通信、医療デバイス、分光法などを含むがこれらに限定されない様々なフォトニクス用途に使用され得る。フォトニクス用途において波長精度を維持することは、正確なデータ収集にとって重要であり得、波長ロックは、放出される光の波長の望ましくない偏差を防止することができる。波長ロック及び達成される方法は、図１を参照して本明細書で更に詳細に説明される。
【0024】
本明細書で使用される場合、「作業ゾーン」は、単一の出力信号の波長範囲であり、ここで単一の出力信号は、ゼロではないか、又は実質的にゼロに近い勾配を有する。更に、「デッドゾーン」は、単一の出力信号の波長範囲であり、ここで単一の出力信号は、単一の出力信号のピーク及びトラフ及びその周囲などの、ゼロ又はゼロに近い勾配を有する。言い換えれば、作業ゾーンは、デッドゾーンではない単一の出力信号の任意の部分である。したがって、作業ゾーン内の点は、デッドゾーンの点よりも高い勾配を有する。互いに正弦波波長関係を有する複数の出力信号を有する他の実施形態では、複数の出力信号は各々、一致して異なる位相を有し得る。複数の出力信号のうちのそれぞれは、ゼロ又はゼロに近いある点において勾配を有し得るが、各出力のデッドゾーンは、波長範囲内の異なる点に当てはまり得、したがって、複数の出力信号のうちの少なくとも１つの出力信号は、ゼロではないか又は「デッドゾーン」ではない勾配を有し得る。
【0025】
本明細書に記載されるように、他の解決策の出力信号のデッドゾーンでは、波長の小さな変化を識別することが困難であり得、次いでこの出力信号に基づく波長ロックの精度を制限し得る。対照的に、本明細書に記載の波長ロックデバイスは、任意の所与の波長において、少なくとも１つの出力信号がその信号の対応する作業ゾーンにあるため、より効果的に動作し得る。したがって、目標波長と測定波長との間に大きな勾配及び大きな差を有する出力信号が常に存在し得る。
【0026】
対象の波長範囲にわたって一定の位相差を有するこれらの複数の出力信号を順次生成する波長ロックデバイスは、通常、（少なくとも、波長ロックを実行する他の以前のデバイスと比較して）サイズが小さく、同様の機能を有する他の構造よりも複雑さが低く、信号の測定波長と目標波長との間の差を正確に判定することができる。この判定された差は、波長ロックに使用され得る。波長ロックのために正弦波出力信号を使用することを、図１を参照して更に詳細に説明する。
【0027】
この明細書全体を通して使用される場合、参照番号に続くアルファベット文字を有さない参照番号は、対応する参照、全ての参照のグループ、又は参照のいくつかのうちの１つ以上を指すことができる。例えば、「２０９」は、光路２０９のいずれか１つ（例えば、光路２０９ａ又は光路２０９ｂなど）を指すことができ、又はそれが使用される文脈に応じて、光路２０９の両方を指すことができる。光路２０９という用語は、光路の一般的な特性を論じる際に使用され得る。
【0028】
本開示による方法及び装置の代表的な適用例を、本セクションで説明する。これらの実施例は、前後関係を追加し、説明する実施例の理解を助けることのみを目的として提供される。それゆえ、説明する実施例は、具体的な詳細の一部又は全てを伴わずに実践することができる点が、当業者には明らかとなるであろう。他の適用例が可能であり、それゆえ以下の実施例は、限定的なものとして解釈されるべきではない。
【0029】
これら及び他の実施形態について、図１～図７Ｂを参照して以下に説明する。しかしながら、当業者であれば、これらの図に関して本明細書に与えられた発明を実施するための形態は説明を目的とするものに過ぎず、限定するものとして解釈されるべきではないことを容易に理解するであろう。
【0030】
（波長ロックシステム）
図１は、光源（単数又は複数）１１３、スプリッタ１０２、及び波長ロックデバイス１１７を含む例示的な波長ロックシステム１００のブロック図を示している。光源（単数又は複数）１１３は、光路１０３に沿って入力光をスプリッタ１０２に放出する。一般に、光路１０３は、導波路、光ファイバ、自由空間光学系、又は光が移動する他の要素若しくは媒体を表し得る。図１の実施形態では、光路１０３は、導波路の代わりに通る導波路（例えば、デバイス間の空気又はポリシリコンなどの媒体を通って伝播する光）であり、光を波長ロックデバイス１１７に結合するためにより大きなシステムで使用され得る。
図１は、光源（単数又は複数）１１３、スプリッタ１０２、及び波長ロックデバイス１１７を含む例示的な波長ロックシステム１００のブロック図を示している。光源（単数又は複数）１１３は、光路１０３に沿って入力光をスプリッタ１０２に放出する。一般に、光路１０３は、導波路、光ファイバ、自由空間光学系、又は光が移動する他の要素若しくは媒体を表し得る。図１の実施形態では、光路１０３は、導波路の代わりに通る導波路（例えば、デバイス間の空気又はポリシリコンなどの媒体を通って伝播する光）であり、光を波長ロックデバイス１１７に結合するためにより大きなシステムで使用され得る。
【0031】
スプリッタは、入力光路１０３から受光した入力光を分割し、分割光を波長ロックデバイス１１７に渡す。波長ロックデバイス１１７は、一般に、スプリッタ１０２から光を（直接的に又は間接的に）受光する（例えば、２×３カプラの形態の）３つの導波路を含む。いくつかの実施形態では、波長ロックデバイス１１７は、互いに光学的に結合された複数の導波路に光を提供する追加のスプリッタを含み得る。他の実施形態では、波長ロックデバイス１１７は、複数の導波路を含み得、及び／又は追加のスプリッタを含まない場合がある。例えば、２つの光入力は、分割されて波長ロックデバイス１１７に渡される１つの光入力とは対照的に、２つの光路を介して波長ロックデバイス１１７に渡され得る。加えて、位相シフタ（図示せず）は、スプリッタ１０２の１つの出力から光を受光して、導波路のうちの１つに渡された光を位相シフトさせることができる。これらの実施形態は、図２～図７Ｂを参照して更に詳細に説明される。
【0032】
いくつかの実施形態では、波長ロックデバイス１１７は、光源１１３の光の波長をロックするために使用される光路１０７ａ、１０７ｂ、及び１０７ｃを介して、出力信号（例えば、出力光）を生成することができる。出力信号は、２×３カプラの導波路のうちの１つに渡された位相シフト光間の干渉を介して生成され得る。波長ロックデバイス１１７は、出力信号を生成し得、出力信号のうちのそれぞれは、光の波長との正弦波関係を有し、その正弦波関係間に一定の位相差を有する。したがって、出力信号のデッドゾーンは、光源（単数又は複数）１１３によって入力された光の波長範囲内の任意の波長に対して整列しない場合がある。
【0033】
波長ロックデバイス１１７の出力を分析することにより、波長ロックシステム１００は、光源１１３によって出力された光の波長のシフトを識別することができる。具体的には、波長が変化するにつれて、各出力の強度は、正弦波波長関係に従って変化することになる。コントローラ（図示せず）は、出力信号のうちの１つ以上の変化を測定することができ、波長変化の指標としてこれらの変化のうちの１つ以上（例えば、最大の大きさの変化を有する出力信号）を使用することができる。この変化は、光源１１３の出力を制御する際のフィードバックとしてコントローラによって使用され得る。
【0034】
任意選択的に、出力信号は、出力信号から位相を抽出する（特定の機能、デジタルロジックなどを実行する集積回路であり得る）位相ロック解除デバイスに送信され得る。この抽出された位相情報を使用して、測定波長と目標波長との間の差を判定することができ、その結果、光源が目標波長を放出するように調整され得る。波長ロックシステム及び２×３カプラは、図２～図７Ｂを参照して本明細書で更に詳細に説明される。
【0035】
図２は、２×３カプラ、及び光検出器のセットを含み得るコントローラブロックを含む、例示的な波長ロックシステム２００のブロック図を示している。波長ロックシステム２００は、光源を波長範囲から選択された任意の目標波長にロックするために使用され得る。場合によっては、波長ロックシステム２００を使用して、生成された光を１マイクロメートルに及ぶ波長範囲にわたって複数の異なる波長のうちのいずれかにロックすることができるが、本明細書に記載の波長ロックシステムは、任意の好適な（例えば、１００ｎｍ未満に及ぶ、少なくとも１００ｎｍに及ぶ、少なくとも５００ｎｍに及ぶ、又は少なくとも１３００ｎｍに及ぶ）波長範囲内で使用され得ることを理解されたい。実際、場合によっては、波長範囲は、光源（単数又は複数）によって放出され得る波長の範囲、及びカプラ自体を形成するために使用される下地材料（例えば、光が所与の導波路材料によって搬送され得る波長）のみによって限定される。
【0036】
波長ロックシステム２００は、スプリッタ２０５、位相シフタ２１０、２×３カプラ２６０、及びコントローラ２６５を含む。図２に示されるように、スプリッタ２０５は、１×２スプリッタであるが、任意の適切な構成要素又は構成要素の組み合わせを使用して、同様の光分割機能（例えば、１×Ｎスプリッタ及びＮ×Ｍスプリッタ）を達成して２×３カプラ２６０への２つの入力を提供することができる。スプリッタ２０５は、１つ以上の光源２１３に光学的に結合されており、光路２０３を介して１つ以上の光源２１３から入力光を受光する。スプリッタ２０５は、２つの出力光路間で光源２１３の光出力を分割し、光路２０９ａを介して第１の分割光を２×３カプラ２６０に渡し、光路２０９ｂを介して第２の分割光を位相シフタ２１０に渡すことができる。位相シフタ２１０は、光路２０９ｂを介して受光された光に位相シフト又は遅延を導入して、光路２９０ａ及び２９０ｂを介して受光された光の間の位相差を生成することができる。２×３カプラ２６０は波長ロックシステム２００の文脈で図２に記載されているが、２×３カプラ２６０は、光の２つの入力を組み合わせて３つの信号を出力するための任意のシステムで使用され得る。コントローラ２６５は、２×３カプラ２６０から、第１の光出力信号２３０、第２の光出力信号２３５、及び第３の光出力信号２４０を受信することができる。コントローラ２６５は、第１の出力信号２３０、第２の出力信号２３５、及び第３の出力信号２４０の強度を使用して、スプリッタ２０５によって受光された光の波長を監視することができる。
【0037】
光源（単数又は複数）２１３は、光路２０３に沿ってスプリッタ２０５によって受光される光を放出することができる。光源（単数又は複数）２１３は、単一の光源又は複数の光源を含み得る。いくつかの例では、光源（単数又は複数）２１３は、任意のコヒーレント若しくは準コヒーレント光源、又はそれらの任意の組み合わせであり得る。各光源２１３（単数又は複数）は、単一の波長の光を放出することができ、又は例えば１５ナノメートルである光の波長範囲にわたって発光し得る調整可能な光源として構成され得るが、他の調整可能な光源は、１５ナノメートル超又は１５ナノメートル未満の異なる範囲を有し得る。加えて、波長ロックシステム２００では、任意の数の光源が使用され得る。
【0038】
図２の説明を続けると、スプリッタ２０５は、光路２０９ａ及び２０９ｂを介して分割光を２×３カプラ２６０に通過させる。２×３カプラ２６０は、一般に、３つの導波路を含む。２×３カプラ２６０の第１の導波路は、光路２０９ａを介して光を受光し、２×３カプラ２６０の第３の導波路は、光路２０９ｂを介して光を受光する。第２の導波路は、第１の導波路と第３の導波路との両方に光学的に結合されており、その間に配置される中間導波路であり得る。２×３カプラ２６０の３つの導波路は全て、２×３カプラ２６０の対応する出力を介して、出力光路の固有の１つに沿って光を出力することができる。２×３カプラ２６０及びその相対的なレイアウトの構成の一例は、図３Ａ及び図３Ｂに関して以下で論じられ、別の例は、図７Ａ及び図７Ｂに関して以下で論じられる。光は、第１及び第３の導波路から第２の中間導波路に結合し、導波路間の光を互いに干渉させて、３つの光出力信号２３０、２３５、２４０を生成することを可能にする。
【0039】
具体的には、第１の導波路によって受光された光のいくつかは、第２の導波路に、及びそこから第３の導波路に結合する。同様に、第３の導波路によって受光された光のいくつかは、第２の導波路に、及びそこから第１の導波路に結合する。結果として、各導波路は、第１及び第３の導波路の両方から受光された成分を含む光を出力する。第１の導波路は、第１の出力信号２３０を生成することができ、第２の導波路は、第２の出力信号２３５を生成することができ、第３の導波路は、第３の出力信号２４０を生成することができる。前述のように、各出力信号は、互いに入力信号間のそれぞれの干渉に基づく強度を有し得る。各出力に対して、入力光波長と出力強度との間に正弦波波長関係が存在し、出力強度が入力光波長の関数として正弦波的に変化するように、各出力信号の強度は、波長依存性である（本明細書では出力信号の「波長応答」とも呼ばれる）。３つの導波路の構成及び機能は、図３Ａ～図４Ｂを参照して更に詳細に論じられる。
【0040】
前述のように、コントローラ２６５は、２×３カプラ２６０から、第１の出力信号２３０、第２の出力信号２３５、及び第３の出力信号２４９を受信することができる。コントローラ２６５は、第１の出力信号２３０、第２の出力信号２３５、及び第３の出力信号２４０を第１のデジタル出力信号、第２のデジタル出力信号、及び第３のデジタル出力信号に変換する検出器２７０のセットを含み得る。いくつかの実施形態では、第１の出力信号２３０、第２の出力信号２３５、及び第３の出力信号２４０は、光の強度であり得、第１のデジタル出力信号２４５、第２のデジタル出力信号２５０、及び第３のデジタル出力信号２５５は、検出器２７０のセットによって変換され得るこれらの光ベースの出力信号と等価なデジタル信号であり得る。
【0041】
コントローラ２６５は、第１、第２、及び第３の出力信号２３０、２３５、及び２４０に基づいてフィードバック信号２７５を生成して、光源（単数又は複数）２１３を制御することができる。光源（単数又は複数）２１３によって放出された光の波長が目標波長から逸脱すると、フィードバック信号２７５は、光源（単数又は複数）の動作を調整して、光源（単数又は複数）２１３によって放出された光の波長を目標波長に向けて調整し戻す。例えば、所与の波長において、第１、第２、及び第３の出力信号２３０、２３５、及び２４０は各々、対応する目標出力値（例えば、第１の出力目標、第２の出力目標、及び第３の出力目標）を有する。同様に、第１、第２、及び第３のデジタル出力信号２４５、２５０、及び２５５は、対応する目標デジタル値を有する。
【0042】
コントローラ２６５は、第１、第２、及び第３の出力信号２３０、２３５、及び２４０を（例えば、第１、第２、及び第３のデジタル出力信号２４５、２５０、及び２５５をそれらの対応するデジタル目標値と比較することによって）それらの対応する出力目標値と比較することができ、これらの目標出力値からの偏差の関数としてフィードバック信号２７５を生成することができる。次いで、フィードバック信号２７５は、光源（単数又は複数）２１３を制御して、光源（単数又は複数）２１３の波長を変更する１つ以上の動作パラメータを調整する。したがって、コントローラ２６５は、第１、第２、及び第３の出力信号２３０、２３５、及び２４０をそれぞれの目標出力値に維持することによって、光源（単数又は複数）２１３の閉ループ制御を提供して、目標波長で波長を維持することができる。
【0043】
前述のように、多くの既存の光カプラは大きく、サイズを低減することが困難である。単一の２×３カプラ２６０は、そのような既存のカプラよりもコンパクトで空間効率が高くなり得る。加えて、波長ロックシステム２００は、温度非感受性であり得るが、多くの他の光カプラは、温度でそれらの出力を変化させる。加えて、波長ロックシステム２００によって生成された出力信号は、整列されたデッドゾーンを有しない場合があり（例えば、出力信号のデッドゾーンは、互いに時間でオフセットされ得る）、したがって、出力光の実際の波長又は波長範囲と、目標光の目標波長又は目標波長範囲との間のなんらかの不一致に関する情報を搬送する出力光を確実に生成することができる。
【0044】
（２×３カプラ）
図３Ａは、５つの領域を画定する２×３カプラ３０１の断面図である。第１の領域（又は「入力領域」）は、線Ｓ０とＳ１との間にあり、一般に、導波路のうちのそれぞれが導波路間に結合が発生しないように互いに十分に離れて配置される入力領域を表す。第２の領域（又は「第１のＳ屈曲領域」）は、線Ｓ１とＳ２との間にあり、第１のＳ屈曲領域、又は出力導波路の側壁が湾曲を開始し、場合によっては光が第１及び第３の導波路（例えば、外側導波路）から第２の導波路（例えば、中間導波路）に結合し始め得る点を表す。第３の領域（又は「中央領域」）は、Ｓ２とＳ３との間にあり、光が第１及び第３の導波路（例えば、外側導波路）と第２の導波路（例えば、中間導波路）との間で結合し得る主結合領域を表す。第４の領域（又は「第２のＳ屈曲領域」）は、Ｓ３とＳ４との間にあり、第２のＳ屈曲領域、又は第１及び第３の導波路の側壁の湾曲が終了し得、光が第１及び第３の導波路（例えば、外側導波路）から第２の導波路（例えば、中間導波路）への結合を終了し得る点を表す。第５の領域（又は「出力領域」）は、Ｓ４とＳ５との間にあり、光が導波路間で更に結合することなく、第１、第２、及び第３の導波路から出力され得る領域を表す。これらの領域及びその特性は、本明細書で論じられる。本明細書で論じられる領域は、説明目的のために使用され、異なる材料組成を有するデバイス内の別個の領域を示さない。
図３Ａは、５つの領域を画定する２×３カプラ３０１の断面図である。第１の領域（又は「入力領域」）は、線Ｓ０とＳ１との間にあり、一般に、導波路のうちのそれぞれが導波路間に結合が発生しないように互いに十分に離れて配置される入力領域を表す。第２の領域（又は「第１のＳ屈曲領域」）は、線Ｓ１とＳ２との間にあり、第１のＳ屈曲領域、又は出力導波路の側壁が湾曲を開始し、場合によっては光が第１及び第３の導波路（例えば、外側導波路）から第２の導波路（例えば、中間導波路）に結合し始め得る点を表す。第３の領域（又は「中央領域」）は、Ｓ２とＳ３との間にあり、光が第１及び第３の導波路（例えば、外側導波路）と第２の導波路（例えば、中間導波路）との間で結合し得る主結合領域を表す。第４の領域（又は「第２のＳ屈曲領域」）は、Ｓ３とＳ４との間にあり、第２のＳ屈曲領域、又は第１及び第３の導波路の側壁の湾曲が終了し得、光が第１及び第３の導波路（例えば、外側導波路）から第２の導波路（例えば、中間導波路）への結合を終了し得る点を表す。第５の領域（又は「出力領域」）は、Ｓ４とＳ５との間にあり、光が導波路間で更に結合することなく、第１、第２、及び第３の導波路から出力され得る領域を表す。これらの領域及びその特性は、本明細書で論じられる。本明細書で論じられる領域は、説明目的のために使用され、異なる材料組成を有するデバイス内の別個の領域を示さない。
【0045】
更に、Ｓ屈曲領域は、異なる形状（例えば、９０度、直線、４５度など）であってもよく、中央領域内の導波路は、テーパ状になっていてもよく、又はテーパ状にされていなくてもよく、入力領域の導波路は、湾曲していてもよく、Ｓ形状、又は他の任意の形状であってもよい。更に他の実施形態では、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５は、互いに異なるレートで湾曲してもよく、線Ｓ０及びＳ１によって境界付けられた第１の領域及び線Ｓ１及びＳ２によって境界付けられた第２の領域内の導波路において任意の線形セクション又はＳ屈曲形状が存在しなくてもよい。
【0046】
領域は、以下のように、導波路構成がそれぞれの領域内で所望の方式で光相互作用をもたらす限り、様々な形状の導波路を有する任意の構成を有し得る。言い換えれば、本明細書に記載される特定の実施形態は、説明目的のみのためであり、導波路が、所望の光結合及び波長応答結果を有する限り、様々な方法で直線であり又は湾曲し得ることを制限するものではない。所望の光結合は、入力領域（例えば、線Ｓ０及びＳ１によって境界付けられた領域）内の導波路間にほとんど又は全く結合が発生しないように、入力領域内での導波路の間隔を含み得る。入力領域では、導波路間の光結合が発生し始め得るように、導波路を互いにより近づけて配置することができ、中央領域では、導波路は、より多くの光結合が導波路間で発生するように、互いに対して配置することができる。第２のＳ屈曲領域内の導波路は、光が導波路間でもはや結合しなくなり得るように、互いに離れて配置されて分離され得る。
【0047】
いくつかの実施形態では、第１の導波路３１５、第２の導波路３２０、及び第３の導波路３２５は、ストリップ導波路であり得るが、いくつかの例では、リブ導波路が、リブからストリップへの導波路変換で使用され得る。加えて、第１の導波路３１５、第２の導波路３２０、及び第３の導波路３２５は、同様のクロスハッチングパターンで示されており、それらは（類似又は同一の材料から形成され得るか又はそれから構成され得るが）互いに別個の導波路である。
【0048】
２×３カプラ３０１は、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５の対応する入力領域を含み、図３Ａに示される実施形態では、第２の導波路３２０の入力領域を含む、入力領域（図３Ａでは線Ｓ０及びＳ１によって境界付けされている）を含む。具体的には、２×３カプラ３０１が光学システムに組み込まれると、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５の入力領域は、光学システムの他の構成要素に光学的に接続されて、そこから光を受光することができる。逆に、第２の導波路３２０は、入力領域内に存在するように光学システムに組み込まれ得るが、第２の導波路３２０の入力領域を介して光を受光しない。したがって、これらの例における第２の導波路３２０は、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５からの結合を介してのみ光を受光することができる。第２の導波路３２０は、２×３カプラ３０１の入力領域に配置された入力領域を有するものとして図３Ａに示されているが、代替的に（すなわち、線Ｓ１及びＳ２によって境界付けられた）第２の領域において開始してもよい。
【0049】
第２の領域（Ｓ１及びＳ２によって境界付けられて示されるような第１のＳ屈曲領域）は、第１の領域と第３の領域との間で第１、第２、及び第３の導波路３１５、３２０、３２５の間の距離が減少して、第３の領域において導波路間の結合を可能にする、領域である。したがって、第１、第２、及び第３の導波路３１５、３２０、３２５のうちの１つ以上は、（Ｓ屈曲又はＣ屈曲などの）１つ以上の屈曲又は湾曲を含む。Ｓ屈曲及びＳ形状という用語は、図３Ａの第１のＳ屈曲領域及び第２のＳ屈曲領域に示されるように、第１及び第３の導波路３１５、３２５の形状を説明するために、本明細書で互換的に使用され得る。２×３カプラの各導波路は、湾曲セクションと直線セクションの任意の適切な組み合わせを有し得、湾曲セクションは、任意の適切な角度（例えば、９０度、４５度、３０度）などで以前のセグメントの軌道から離れて屈曲し得る。前述のように、第２及び第４の領域は、本明細書では第１及び第２のＳ屈曲領域と呼ばれるが、これは、参照及び説明のためだけのものであり、Ｓ１及びＳ２によって境界付けられた導波路は、Ｓ形状屈曲に限定されない。
【0050】
図３Ａに示される変形例では、第１のＳ屈曲領域は、Ｓ形状であって、直線である第２の導波路３２０の付随部分も含む、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５の一部分を有する。第１のＳ屈曲領域では、第１の導波路３１５の一部分は湾曲していて、Ｓ屈曲形状を有し、これが、２×３カプラの外側アームを第２の（例えば、中央の）導波路３２０の部分のより近くに配置する。同様に、第３の導波路３２５の一部分は、２×３カプラの他の外側アームを第２の導波路３２０の中央の一部分により近づくように配置するＳ屈曲形状を有する。第２の導波路３２０は、入力領域及び第１のＳ屈曲領域において直線であるように示されているが、第２の導波路３２０のこれらの部分は、他の実施形態では湾曲していてもよい。一般に、第２の導波路３２０のこれらの部分の形状は、主に、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５の対応する部分の形状又は構成、及び光結合効率の所望の部分に依存する。例えば、第２の導波路３２０のこれらの一部分は、一方の導波路から他方の導波路よりも多くの光を光学的に結合するためにＳ形状であり得る。
【0051】
加えて、第３の導波路３２５は、波長ロックシステム３００の５つの領域において、第１の導波路３１５の対応する部分にほぼ対称又は鏡像である形状で示されている。他の実施形態では、第３の導波路３２５は、いくつかの領域において、第１の導波路３１５の対応する部分に対して対称であり得るが、他の領域ではそうではない。更に別のオプションとして、第３の導波路３２５の一部分は、５つの領域のいずれかにおいて、第１の導波路３１５の対応する部分に対して対称ではない場合がある。本明細書に記載されるように、第１の導波路３１５は、線Ｓ０～Ｓ５の間に延びる単一の導波路であり、隣接する線によって示される領域のうちのそれぞれに位置する導波路の様々な部分（例えば、Ｓ０及びＳ１によって画定される領域内の１つの部分、Ｓ１及びＳ２によって画定される領域内で別のものなど）を有することが理解され得る。同様のロジックが、第２の導波路３２０及び第３の導波路３２５に適用され得る。
【0052】
（例えば、Ｓ２からＳ３に延びる）中央領域は、光が第１、第２、及び第３の導波路３１５、３２０、３２５の間で結合する領域である。具体的には、中央領域において第１の導波路３１５を通って移動する光の一部分は、第２の導波路３２０に結合することができ、逆もまた同様である。同様に、中央領域において第３の導波路３２５を通って移動する光の一部分は、第２の導波路３２０に結合することができ、逆もまた同様である。このようにして、２×３カプラ３０１の中央領域は、第１の導波路３１５の入力領域において受光された光が第２の導波路３２０に少なくとも部分的に結合されており、その光の少なくとも一部分が第２の導波路３２０から第３の導波路３２５に結合されるように構成され得る。同様に、２×３カプラ３０１の中央領域は、第３の導波路３２５の入力領域において受光された光が第２の導波路３２０に少なくとも部分的に結合されており、その光の少なくとも一部が第２の導波路３２０から第１の導波路３１５に結合されるように構成され得る。その結果、第１の入力光及び第２の入力光が、第１及び第３の導波路３１５、３２５の入力領域にそれぞれ同時に導入されると、第１、第２、及び第３の導波路３１５、３２０、３２５は各々、第１の入力光と第２の入力光との組み合わせを出力することになる。
【0053】
いくつかの変形例では、中央領域は、第１、第２、及び第３の導波路３１５、３２０、３２５の一部分が幅を変化させることができ、中央領域内のサイズを増加又は減少させることができるように構成される。例えば、図３Ａに示されるように、第２の導波路３２０は、中央領域において第２の領域及び第４の領域から狭くなり、一方、第１及び第３の導波路３１５、３２５は各々、中央領域において第２の領域から第４の領域に広がる。場合によっては、第１、第２、及び第３の導波路３１５、３２０、３２５は、第１の導波路３１５と第２の導波路３２０との間、及び第２の導波路３２０と第３の導波路３２５との間に断熱性の光結合を提供するように断熱的にテーパ状になっている。いくつかの実施形態では、中央領域における第１及び第２の導波路３１５、３２０の一部分は、依然として断熱的に結合されており、テーパ状でなくてもよい。
【0054】
図３Ａの出力領域に示されるように、第１及び第３の導波路３１５、３２５は、出力領域を通ってテーパ状になり得る。すなわち、第１の導波路３１５はＳ５よりも約Ｓ４の周りでより広くなってもよく、第３の導波路３２５は同様にテーパ状になっていてもよい。加えて、第２の導波路３２０は、出力領域においてＳ４からＳ５に拡張して、より広い断面を有する。図示されるように、第２の導波路３２０は、第１及び第３の導波路３１５、３２５が拡張し始める位置よりも出力領域内の異なる位置において拡張し得る。なおも更なる実施形態では、第１及び第３の導波路３１５、３２５の狭窄部の位置、及び第２の導波路３２０の位置は、出力領域において異なる位置にあり得る。
【0055】
第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５は、断熱的に、中央領域内の第２の導波路３２０に、並びに第１及び第２のＳ屈曲領域に光学的に結合され得る。図３Ａでは、第１のギャップ３２２（例えば、第１の導波路３１５と第２の導波路３２０との間の距離）が、第２のギャップ３２３（例えば、第２の導波路３２０と第３の導波路３２５との間の距離）とほぼ又は正確に同じであるため、第２の導波路３２０は、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５の両方からほぼ等しい量の光を受光することができる。第１及び第２のギャップ３２２、３２３がほぼ等しい限り、第１及び第３の導波路３１５、３２５から第２の導波路３２０への光結合はほぼ等しくなる。例えば、第１のギャップ３２２は、中央領域の幅を増加させ得、第２のギャップ３２３の幅が同様に変化する限り、第１及び第３の導波路３１５、３２５から第２の導波路３２０への光結合はほぼ同じままである。
【0056】
図３Ａに示されるように、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５は、中央領域に沿って広くなり、第２の導波路３２０は、幅が減少する。他の実施形態では、中央領域は省略されてもよく、したがって、導波路は、第１のＳ屈曲領域から第２のＳ屈曲領域に遷移する際に幅を変化させなくてもよい。そのような実施形態では、導波路は、第１及び第２のＳ屈曲領域において光学的に結合することができる。
【0057】
第４の領域（Ｓ３とＳ４の間の第２のＳ屈曲領域）は、第１、第２、及び第３の導波路３１５、３２０、３２５の間の距離が第３の領域から第５の領域まで増加して、これらの導波路間の結合を終了させる領域である。したがって、第１、第２、及び第３の導波路３１５、３２０、３２５のうちの１つ以上は、（Ｓ屈曲又はＣ屈曲などの）１つ以上の屈曲又は湾曲を含む。例えば、図３Ａに示される変形例では、第４の領域内の第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５の一部分はＳ形状であり、第１のＳ屈曲領域とほぼ対称であり、第２の導波路３２０の対応する一部分は一定の断面を有する。本明細書で更に詳細に説明するように、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５のＳ形状部分は、第１のＳ屈曲領域における光結合を強化させ、第１の導波路３１５と第２の導波路３２０との間、及び第２の導波路３２０と第３の導波路３２５との間の第２のＳ屈曲領域における光結合を低減させることができる。
【0058】
中央領域における導波路間の断熱性の光結合に加えて、光結合もまた、第１及び第２のＳ屈曲領域内で発生し得る。これらの領域では、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５は、Ｓ屈曲形状の断面を有し、第２の導波路の周りで互いに対称である。ギャップ幅は、第３の導波路と第２の導波路との間のギャップ幅と同様に、第１のＳ屈曲領域の開始から終了までのこれら２つの導波路間で減少するため、Ｓ屈曲断面は、第１の導波路３１５と第２の導波路３２０との間の光結合を可能にする。すなわち、導波路間のギャップが減少するにつれて、導波路間の光結合が増加し得る。他の実施形態では、これらのＳ屈曲領域では、光結合が起こらない場合がある。
【0059】
他の実施形態では、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５の一部分は、非対称形状であり得る。加えて、第２の導波路３２０は、他の実施形態では湾曲していてもよい（例えば、一直線ではない）。第１の導波路３１５、第２の導波路３２０、及び第３の導波路３２５の幅は、ほぼ同じであるように示されているが、いくつかの実施形態では、異なっていてもよい。
【0060】
（例えば、Ｓ４とＳ５との間に示される）出力領域では、第１、第２、及び第３の導波路は、これらの導波路間に結合が存在しないように十分に分離されている。したがって、光が第１及び／又は第３の導波路３１５、３２５の入力領域に導入されると、第１、第２、及び第３の導波路は、それぞれ、第１、第２、及び第３の出力信号３３０、３３５、３４０を出力することになる。同じ波長であるが異なる位相を有する第１の入力光及び第２の入力光が、それぞれ、第１及び第３の導波路３１５、３２５の入力領域に同時に導入される場合、第１の導波路３１５は、第１の位相シフトを伴う第１の波長応答を有する第１の出力信号３３０を出力し、第２の導波路３２０は、第２の位相シフトを伴う第２の波長応答を有する第２の出力信号３３５を出力し、第３の導波路３２５は、第３の波長応答及び第３の位相シフトを有する第３の出力信号３４０を出力する。したがって、第１、第２、及び第３の出力信号３３０、３３５、３４０の波長応答は、各出力信号が、第１及び第２の入力光の波長の関数として正弦波的に変化するが、他の出力信号と比較して異なる位相を有する（すなわち、３つの異なる位相を有し得る）結果となる。出力信号及び対応する位相は、図４Ａ～図６Ｄを参照して更に詳細に説明される。
【0061】
図７Ａは、本明細書に記載の２×３カプラ７００の別の変形例を示している。２×３カプラ７００は、第１の導波路７０５、第２の導波路７１０、及び第３の導波路７１５を含み、第２の導波路７１０は、第１の導波路７０５と第３の導波路７１５との間に配置される。図３Ａの２×３カプラ３０１と同様に、２×３カプラ７００は、（線Ｓ１まで延びる）第１の領域、（線Ｓ１とＳ２の間に配置された）第２の領域、（線Ｓ２とＳ３の間に配置された）第３の領域、（線Ｓ３とＳ４の間に配置された）第４の領域、及び（線Ｓ４から延びる）第５の領域、を含む。
【0062】
第１の領域は、第１、第２、及び第３の導波路７０５、７１０、７１５が互いに光学的に結合されていない第３の領域として作用する（したがって、光は、第１の領域内のこれらの導波路間で伝達されない）。図７Ａに示される２×３カプラ７００の実施形態は入力領域内に延びるように第２の導波路７１０を示しているが、他の変形例では、第２の導波路７１０は、代替的に第２の領域において開始する（したがって、第１の領域内には存在しない）。第２の領域は、第１の導波路と第２の導波路と第３の導波路との間の距離が減少する第１の屈曲領域として作用するため、光は、第３の領域内の導波路間で結合することができる。第１の屈曲領域内での第１の導波路７０５と第２の導波路７１０との間、及び／又は第２の導波路７１０と第３の導波路７１５との間にいくつかの結合が発生し得ることを理解されたい。導波路を互いにより近づけるために、第１、第２、及び第３の導波路７０５、７１０、７１５の一部又は全部は、１つ以上の湾曲セクションを含む。例えば、図７Ａに示される変形例では、第１及び第３の導波路７０５、７１５は各々、第２の導波路７１０に向かって湾曲し、第２の導波路７１０は、第１の屈曲領域において一直線である。
【0063】
第３の領域は、第１、第２、及び第３の導波路７０５、７１０、７１５の間で光が結合する結合領域として作用する。具体的には、結合領域において第１の導波路７０５を通って移動する光の一部分は、第２の導波路７１０に結合することができ、逆もまた同様である。同様に、中央領域において第３の導波路７１５を通って移動する光の一部分は、第２の導波路７１０に結合することができ、逆もまた同様である。このようにして、２×３カプラ７００の中央領域は、入力領域において第１の導波路７０５が第２の導波路７１０に少なくとも部分的に結合されており、その光の少なくとも一部分が第２の導波路７１０から第３の導波路７１５に更に結合されるように構成され得る。同様に、２×３カプラ７００の中央領域は、入力領域において第３の導波路７１５によって受光された光が、第２の導波路７１０に少なくとも部分的に結合されており、その光の少なくとも一部分が第２の導波路７１０から第１の導波路７０５に更に結合されるように構成され得る。その結果、第１の入力光及び第２の入力光が入力領域内の第１及び第３の導波路７０５、７１５にそれぞれ同時に導入されると、第１、第２、及び第３の導波路７０５、７１０、７１５は各々、第１の入力光と第２の入力光との組み合わせを出力することになる。
【0064】
第４の領域は、第１、第２、及び第３の導波路の間の距離が増加する第２の屈曲領域として作用し、その結果、第１、第２、及び第３の導波路７０５、７１０、及び７１５は、第５の領域においてもはや光学的に結合されない。例えば、図７Ａに示される変形例では、第１及び第３の導波路７０５、７１５は各々、第２の導波路７１０を湾曲して離れ、第２の導波路７１０は、第２の屈曲領域において一直線である。第２の屈曲領域内での第１の導波路７０５と第２の導波路７１０との間、及び／又は第２の導波路７１０と第３の導波路７１５との間にいくつかの結合が生じ得ることを理解されたい。第５の領域は、第１、第２、及び第３の導波路７０５、７１０、７１５の各導波路が、残りの導波路から光学的に分離される出力領域として作用する。第５の領域は、２×３カプラ７００を組み込んだ光学システムの他の部分に出力（例えば、各導波路からの１つ）を提供するために使用され得る。
【0065】
図７Ａに示される２×３カプラ７００の変形例では、第１、第２、及び第３の導波路７０５、７１０、７１５のうちのそれぞれの幅は、結合領域において一定であり得る。これらの変形例のいくつかでは、第２の導波路７１０は、第１及び第３の導波路７０５、７１５の幅よりも大きい幅を有する。これらの変形例のいくつかでは、第１の導波路７０５の幅は、第３の導波路７１５の幅と同じであり得る。２×３カプラ７００が図７Ａに示されるように構成されている場合、第３の領域において導波路の各々に対して一定の幅を有するように、この領域において、第２の導波路７１０は、第１及び第３の導波路７０５、７１５よりも幅が広く、導波路の相対的な幅（及びそれらの間の間隔）は、出力の波長応答間の目標位相差を達成するように選択され得る。これらの変形例のいくつかでは、第１、第２、及び第３の導波路７０５、７１０、７１５は、他の領域（例えば、第１、第２、第４、及び／又は第５の領域）の一部又は全部にわたって一定の幅を有し得る。例えば、いくつかの変形例では、第１、第２、及び第３の導波路は、２×３カプラ７００全体にわたって一定の幅を有する。
【0066】
具体的には、２×３カプラ７００は、第１及び第３の導波路７０５、７１５がそれぞれ第１の入力光及び同じ波長を有するが異なる位相を有する第２の入力光を受光するときに、第１、第２、及び第３の導波路が各々、上述のような正弦波波長関係を有する対応する強度を伴う光を出力するように構成される。場合によっては、導波路は、各出力に対する波長関係間に１２０度の位相差を達成する寸法であって、そのように位置付けられ得る。これらの例では、第１及び第２の導波路７０５、７１０からの出力信号の波長関係間、第１及び第３の導波路７０５、７１５からの出力信号の波長関係間、並びに第２及び第３の導波路７１０、７１５からの出力信号の波長関係間に、１２０度の位相差が存在する。波長関係のうちのそれぞれの間に１２０度の位相差がある場合、２×３カプラ７００のうちの少なくとも１つの出力は、その範囲の入力波長の全ての波長に対してその作業ゾーンの中央にあることになる。
【0067】
上述の２×３カプラは、第１、第２、及び第３の出力信号が各々、この範囲にわたってそれらの対応する波長応答を有するように、入力波長の範囲にわたって動作することができ得る。結果として、２×３カプラは、範囲内の任意の波長で位相シフト入力光を受光し得、入力光の波長にシフトすることにより、各出力信号に対して正弦波変化を引き起こす。したがって、本明細書で論じられるように、２×３カプラが波長ロックシステムと共に使用される場合、これらの出力信号を使用して、光源の波長を波長範囲内の任意の目標波長にロックすることができる。上述のように、光学システムの動作中に２×３カプラによって受光される光の波長は、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも４００ｎｍ、少なくとも１０００ｎｍ、少なくとも１５００ｎｍなどの波長範囲に及び得る。
【0068】
（波長ロックデバイス）
上述のように光源の波長を目標波長にロックするために、上記の２×３カプラを波長ロックシステムに組み込むことができる。例えば、図３Ｂは、図３Ａの２×３カプラ３０１を利用する例示的な波長ロックシステム３００を示している。波長ロックシステム３００は、スプリッタ３０５、クラッド３０７、位相シフタ３１０、及び（上述のように第１の導波路３１５、第２の導波路３２０、及び第３の導波路３２５を含む）２×３カプラ３０１を含む。クラッド３０７は、波長ロックシステム３００の構成要素を取り囲んで、光損失を低減し、伝播領域に光を閉じ込めることができ、したがって導波路を画定する。波長ロックシステム３００の構成要素は、類似の機能を有し、同様に、波長ロックシステム２００の対応する構成要素として構成され得る。波長ロックシステム３００は、異なる位相を伴う波長応答を有する３つの出力信号を生成する構造であり、これは、波長ロックの目的で以下で論じられ、広帯域波長範囲をカバーするために任意選択的にアンラップされ得る。位相アンラップは、波長シフトとして波長追跡を支援し得る、抽出された位相値と波長との間に単調な関係を作成するために使用される。
上述のように光源の波長を目標波長にロックするために、上記の２×３カプラを波長ロックシステムに組み込むことができる。例えば、図３Ｂは、図３Ａの２×３カプラ３０１を利用する例示的な波長ロックシステム３００を示している。波長ロックシステム３００は、スプリッタ３０５、クラッド３０７、位相シフタ３１０、及び（上述のように第１の導波路３１５、第２の導波路３２０、及び第３の導波路３２５を含む）２×３カプラ３０１を含む。クラッド３０７は、波長ロックシステム３００の構成要素を取り囲んで、光損失を低減し、伝播領域に光を閉じ込めることができ、したがって導波路を画定する。波長ロックシステム３００の構成要素は、類似の機能を有し、同様に、波長ロックシステム２００の対応する構成要素として構成され得る。波長ロックシステム３００は、異なる位相を伴う波長応答を有する３つの出力信号を生成する構造であり、これは、波長ロックの目的で以下で論じられ、広帯域波長範囲をカバーするために任意選択的にアンラップされ得る。位相アンラップは、波長シフトとして波長追跡を支援し得る、抽出された位相値と波長との間に単調な関係を作成するために使用される。
【0069】
図３Ｂの実施形態３００では、スプリッタ３０５は、入力光を受光し、光を２つの出力にわたって分割することができる。スプリッタ３０５は、２つの出力間にほぼ（又は正確に）均等に光を分割する１×２スプリッタであり得る。他の例では、スプリッタ３０５は、電力を非対称的に分割することができ、２×３カプラ３０１は、依然として、異なる正弦波波長関係を有する信号を出力する。２つの出力が２×３カプラ３０１の対応する入力に光を提供する限り、任意のスプリッタ又はスプリッタの組み合わせを使用することができ、１×２スプリッタは、説明目的のみに使用される。スプリッタ３０５の第１の出力３０４ａは、２×３カプラ３０１の第１の入力、すなわち、２×３カプラ３０１の入力領域内の第１の導波路３１５に渡され得る。第２の出力３０４ｂは、位相シフタ３１０を介して２×３カプラ３０１の第２の入力に渡され得、第１の出力の光に対して第２の出力の光に位相シフトを導入する。位相シフタ３１０は、ＭＺＩの異なる長さのアームによって導入される遅延と同様に、遅延線として機能し得る。言い換えれば、第２の出力３０４ｂは、位相遅延を導入するために、第１の出力３０４ａとは十分に異なる長さを有し得る。あるいは、位相シフタ３１０は、位相シフトを生成するように能動的に制御される能動構成要素（例えば、電気光学位相シフタ、熱光学位相シフタ、又は光機械位相シフタなど）であり得る。光は、２×３カプラ３０１の入力領域において、位相シフタ３１０を通って第３の導波路３２５に通過する。
【0070】
前述のように、波長ロックシステム３００は、波長ロックシステム３００によって受光された入力光を目標波長にロックするために使用され得る。そのために、スプリッタ３０５への入力光は、広帯域波長範囲に及ぶ波長の範囲から任意の波長の光を受光することができる。実際、異なる時間において、波長ロックシステム３００は、入力光を広範囲の目標波長にわたって異なる波長にロックすることができる。いくつかの例では、第１の波長の光は、第１の時間において入力光として受光され得（第１の目標波長にロックされる）、第２の波長の光は、第２の時間において入力光として受光され得る（第２の目標波長にロックされる）。
【0071】
上述のように、所与の波長の入力光がスプリッタ３０５によって受光されると、２×３カプラ３０１は、第１の導波路３１５及び第３の導波路３２５において第１及び第２の入力光を受光し、ここで第１及び第２の入力光は、同じ波長であるが異なる位相を有する。第１及び第２の入力光は、第１、第２、及び第３の導波路３１５、３２０、３２５の間を結合して、３つの出力信号を生成する。各導波路の第１の光の一部分は、その導波路において第２の光の一部分と干渉することになり、その結果、一定の強度を有する出力信号が生じる。上述のように、この強度は波長依存性であるため、各出力信号は前述のように正弦波波長関係を有するが、異なる相対位相を有することになる。すなわち、３つの波長関係は、互いに相対遅延を有し得る（例えば、互いに一定の位相差を有し得る）。これにより、波長関係からのデッドゾーンが互いにオフセットされる結果となり得るため、任意の所与の波長において、少なくとも１つの出力信号その作業ゾーンに存在する（したがって全体的な波長ロックシステム３００全体がデッドゾーンを有効に有しない）。これは、広い波長範囲内の任意の目標波長に正確にロックする能力をもたらし得る。加えて、出力信号は、全ての波長がロックされ得るように、位相アンラップされ得る。位相アンラップは、図４Ａ～図６Ｄを参照して更に詳細に説明される。
【0072】
図４Ａは、波長ロックシステムからの出力信号のサンプル波長関係を示すグラフであり、図４Ｂは、図４Ａの出力信号から抽出された位相の例を示すグラフである。出力信号グラフ４００は、関数波長として、第１の出力信号４３０、第２の出力信号４３５、及び第３の出力信号４４０のうちのそれぞれの強度を含む。これらの出力信号は、図３の第１、第２、及び第３の出力信号に対応し得る。図４Ａの出力信号は、第１、第２、及び第３の導波路３１５、３２０、及び３２５の第１、第２、及び第３の出力３３０、３３５、及び３４０によって出力される図３の出力に関して論じられたのと同じ方式で生成され得る。
【0073】
図４Ａのグラフでは、水平軸は光の波長範囲を表し、垂直軸は信号振幅を表す。グラフの水平軸は、任意に割り当てられた数字４及び５を有し、水平軸は、波長範囲を表す。図４Ａ、図４Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、及び図６Ｄは、これらのグラフのＸ軸の各々上の点４が波長範囲内の同じ波長であるように、互いに対して一致して番号付けされている。図４Ａに示されるように、出力信号４３０、４３５、及び４４０の波長応答の位相差は、出力信号間の相対オフセットと同様に一致している。出力信号４３０、４３５、及び４４０の波長応答は、概して正弦波信号である。
【0074】
出力信号は、光の波長（すなわち、光源によって生成され、波長ロックシステムによって受光された）と目標波長との間の任意の不一致を測定するために使用され得る。具体的には、目標波長は、出力信号４３０、４３５、及び４４０の各々に対して予想される強度を有することになる。測定された強度とこれらの予想される強度との差は、測定波長と目標波長との間の不一致を示している。したがって、測定された強度を使用して、測定された光の波長を判定することができる。追加的又は代替的に、これらの測定された強度を使用して、光源の動作を制御して生成された光の波長を変更して、それを目標波長にロックするために使用されるフィードバック信号を生成することができる。
【0075】
上述のように、出力信号がデッドゾーンにあるとき、波長の変化は、出力信号の強度の比較的小さな変化をもたらすことになる。結果として、波長変化を判定する際の単一の出力信号の有効性は、その出力信号のデッドゾーンにおいて制限される。しかしながら、本明細書に記載の波長ロックシステムでは、複数の出力信号は、それらの波長応答間に一定の位相差を有し得る。これは、他の出力信号のデッドゾーンと整列しない各出力信号用のデッドゾーンをもたらし得る。結果として、有用な情報は、波長範囲にわたる全ての波長に対して少なくとも１つの出力信号から利用可能であり得る。
【0076】
具体的には、出力信号４３０、４３５、及び４４０の各々は、様々な勾配及び変曲点を有する。所与の出力信号の最大情報は、勾配が最も急又は最大（すなわち、作業ゾーン内）であるときに波長に対して利用可能であり、これは、波長変化の関数として信号強度の最大変化をもたらすことになる。全ての波長において、出力信号４３０、４３５、及び４４０のうちの少なくとも１つは、非ゼロ勾配を有し（例えば、全ての出力信号に対して最大値又は最小値の間の同時重複は存在しない）、したがって、出力信号４３０、４３５、及び４４０の各々は、その特定の波長での波長ロックに利用可能な情報を有し得る。上述のように、これは、広い波長範囲にわたる（例えば、１０００ｎｍなどの帯域幅で）波長ロックを容易にし得る。
【0077】
図７Ｂは、図７Ａに記載の２×３スプリッタ７００を含む、波長ロックシステム７０１の別の変形例を示している。そこに示されるように、波長ロックシステム７０１は、入力７５５において（例えば、前述のような光源から）入力光を受光し、入力光を第１の出力７０４ａと第２の出力７０４ｂとの間で分割するスプリッタ７０２を含む。第２の出力７０４ｂは、上述のように、第１の出力７０４ａに対して第２の出力７０４ｂに位相シフトを導入し得る位相シフタ７０６を含む。したがって、所与の波長の光がスプリッタ７０２の入力７５５において受光されると、スプリッタ７０２の第１及び第２の出力７０４ａ、７０４ｂは、２つの異なる位相を伴うその波長の光を出力することになる。
【0078】
第１及び第２の出力７０４ａ、７０４ｂは、線Ｓ０において、スプリッタ７０２を２×３スプリッタ７００に光学的に結合する。具体的には、第１及び第２の出力７０４ａ、７０４ｂは、２×３カプラ７００の入力領域において、２×３カプラ７００の第１及び第３の導波路７０５、７１５にそれぞれ光学的に結合される。このようにして、所与の波長の光がスプリッタ７０２の入力７５５に導入されると、第１の導波路７０５は、その波長及び第１の位相を有する第１の入力光を受光し、第３の導波路７１５は、その波長及び第２の位相を有する第２の入力光を受光する。これらの入力を受光すると、第１、第２、及び第３の導波路７０５、７１０、７１５はそれぞれ、第１の出力信号７３０、第２の出力信号７３５、及び第３の出力信号７４０を出力することになる。これらの出力信号は、各々、入力光の波長の関数として正弦波変化する（すなわち、位相シフトされた第１の入力光と第２の入力光との間の干渉の結果として）一定の強度を有することになる。
【0079】
これらの出力信号は、以前に論じたように、入力光の波長を判定し、及び／又は光源の動作を制御するための（例えば、入力光を目標波長にロックするための）フィードバックとして使用され得る。これらの出力信号の波長応答は、波長の範囲にわたって、デッドゾーンにない少なくとも１つの出力信号が常に存在するように、互いに対して位相シフトされ得る。これらの波長応答は、図４Ａに示されるものと同様であり得るが、各出力信号の波長応答間の相対位相が異なる。例えば、２×３カプラ７００は、第１、第２、及び第３の出力信号７３０、７３５、７４０のうちのそれぞれに対して、波長応答間に１２０度の位相シフトが存在するように構成され得る。
【0080】
（位相アンラップ）
上述のように、本明細書に記載されるシステムは、任意選択的に、波長ロックを実行する際に位相アンラップ技術を使用し得る。図４Ｂに示されるように、抽出された位相のグラフ４５０は、任意に割り当てられた数字４～５によって表される、入力光の波長範囲の一部にわたる自由スペクトル範囲（「ＦＳＲ」）のアンラップ位相を示している。自由スペクトル範囲は、単一の出力信号４３０、４３５、４４０で、２つの連続する反射又は透過された光強度最大値又は最小値の間の間隔である（すなわち、出力信号４４０の自由スペクトル範囲が図４Ｂに示されている）。言い換えれば、自由スペクトル範囲は、出力信号の連続するピーク又は連続するトラフ間の波長の範囲である。信号の元の位相を再構築するために信号を位相アンラップすることによって、測定波長（若しくは波長の範囲）と目標波長と間の不一致、又は理想出力信号（単数又は複数）の目標波長範囲が得られる。
上述のように、本明細書に記載されるシステムは、任意選択的に、波長ロックを実行する際に位相アンラップ技術を使用し得る。図４Ｂに示されるように、抽出された位相のグラフ４５０は、任意に割り当てられた数字４～５によって表される、入力光の波長範囲の一部にわたる自由スペクトル範囲（「ＦＳＲ」）のアンラップ位相を示している。自由スペクトル範囲は、単一の出力信号４３０、４３５、４４０で、２つの連続する反射又は透過された光強度最大値又は最小値の間の間隔である（すなわち、出力信号４４０の自由スペクトル範囲が図４Ｂに示されている）。言い換えれば、自由スペクトル範囲は、出力信号の連続するピーク又は連続するトラフ間の波長の範囲である。信号の元の位相を再構築するために信号を位相アンラップすることによって、測定波長（若しくは波長の範囲）と目標波長と間の不一致、又は理想出力信号（単数又は複数）の目標波長範囲が得られる。
【0081】
位相アンラップは、２×３カプラの動作を表すために複素変数Ｓを使用することによって達成され得る。複素変数Ｓの一般式は、通常、狭帯域デバイスに適用され、広帯域デバイス用のアンラップ位相を抽出しないため、適切ではない場合がある。広帯域デバイス用に導出された複合変数Ｓは、図３の第１の導波路と第３の導波路との間の位相シフトに比例する角度を有し得る。複素変数Ｓは、以下の式で表すことができる。
ここで、
【数1】
【数2】
【数3】
【数4】
【0082】
ここで、｜ａ2｜、｜ｂ2｜、及び｜ｃ2｜は、第１の入力信号と第１、第２、及び第３の出力信号４３０、４３５、及び４４０との間の２×３カプラに対する散乱パラメータの振幅である。Ｉ1、Ｉ2、及びＩ3は、対応するＦＳＲの出力信号４３０、４３５、及び４４０である。加えて、ΔΘは、出力信号４３０と４４０との間の位相差である。これらの式を使用して、所与の波長範囲（例えば、１０００ｎｍの帯域幅又は上述の他の帯域幅）にわたってデータを取得するために、アンラップ位相が、
図３の波長ロックシステム３００に含まれる２×３カプラによって受光された波長範囲にわたって抽出されて、アンラップ位相信号を生成することができる。
図３の波長ロックシステム３００に含まれる２×３カプラによって受光された波長範囲にわたって抽出されて、アンラップ位相信号を生成することができる。
【0083】
図４Ａ及び４Ｂに示されるように、位相は出力信号４３０のＦＳＲから抽出されているが、アンラップ位相信号は、依然として出力信号のゼロ点を含む。出力信号グラフ４００と同様に、抽出された位相グラフ４５０のスパイク又はゼロ点４５２（例えば、「ジャンプ」とも呼ばれる、抽出された位相グラフ４５０内の垂直線）において、情報は、ゼロ点４５２が発生する特定の波長における波長ロックに対して、ほとんど又は全く利用可能でない。加えて、図３を参照して前述されたように、位相は、位相シフタによってシフト又は遅延され得る。遅延が増加するにつれて、位相差（例えば、自由スペクトル範囲）が小さくなり得る。更に、遅延が増加するにつれて、波長ロック効率が増大する。
【0084】
図５は、位相アンラップ出力信号用の例示的な回路図であり、図６Ａ～図６Ｄは、回路図に沿った点での出力信号に対応するグラフを示している。位相アンラップ回路５００は、出力信号の位相をアンラップするためのアルゴリズムを実装し得る。位相アンラップ回路５００は、２×３カプラ５６０、光検出器５６５、位相抽出ブロック５７０、微分器５７５、負のジャンプコンパレータ５８０ａ、正のジャンプコンパレータ５８０ｂ、第１の合計器５８５、積分器５９０、及び第２の合計器５９５を含む。点Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、位相アンラップ回路５００上に示されており、これらの点の各々において測定された信号がそれぞれ、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、及び図６Ｄのグラフ上に示されている。
【0085】
点Ａは、図６Ａのグラフ上に示される信号が測定され、位相抽出ブロック５７０と微分器５７５との間に位置する点である。点Ｂは、図６Ｂのグラフ上に示される信号が測定され、第１の合計器５８５と積分器５９０との間に位置する点である。点Ｃは、図６Ｃのグラフ上に示される信号が測定され、積分器５９０と第２の合計器５９５との間に位置し、点Ｄは、図６Ｄのグラフ上に示される信号が測定され、第２の合計器５９５の後に位置する点である。点Ｄにおいて測定された信号は、位相アンラップ回路５００の出力信号である。
【0086】
２×３カプラ５６０は、３つの出力信号を光検出器５６５に出力する。３つの出力信号は、図３及び図４Ａ～図４Ｂを参照して説明される光出力信号であり得る。光検出器５６５は、光出力信号を受信し、図４Ａの出力信号グラフ４００に示されるように、それらを出力信号に変換する。光検出器５６５は、アレイの一部であってもよく、又は単一のユニットであってもよい。更に、光検出器５６５は、任意の適切な光検出器であり得る。光検出器５６５からの出力信号は、位相抽出ブロック５７０に送信され得る。
【0087】
位相抽出ブロック５７０は、図４Ｂに関して説明される動作、すなわち、出力信号の位相のアンラップを実行する。したがって、位相抽出ブロックは、図４Ａのグラフに示されるような信号をとり、図４Ｂに示されるグラフの信号を生成するための入力としてそれを使用することができる。より具体的には、位相抽出ブロック５７０は、図４Ｂを参照して説明される式を実装することによって、出力信号からのアンラップ位相を抽出することができる（例えば、このアンラップ位相に対応する信号を生成する）。更に、位相抽出ブロック５７０の出力は、点Ａにおいて測定され得、この測定値が図６Ａのグラフに示されている。図４Ｂのグラフは、図６Ａのグラフのセグメントであり、具体的には、図６Ａの水平軸上の点４と点５との間の拡大図であることを理解されたい。
【0088】
図４Ｂを参照して前述したように、（抽出された位相を示す）図６Ａのグラフは、出力信号のゼロ点を依然として含むか、又はそれに対応する点を有し得る。図６Ａの抽出された位相のグラフのスパイク又はゼロ点（例えば、抽出された位相のグラフ４５０の垂直線）において、特定の波長用の波長ロックに情報がほとんど又は全く利用可能でなく、したがって、波長と出力信号との間に１対１の関係を生成するため、波長ロックに対して連続湾曲が望ましい場合がある。
【0089】
図６Ａのグラフにおけるスパイクは、信号が増加しているか、又は２π「ジャンプしている」ことを示す。典型的には、位相ジャンプは、たとえ位相が連続的に増加又は減少する場合であっても点が反対の値にジャンプするように、位相値エントリがπ又は－πの値を超えるときに発生する。図６Ａのグラフにおける鋭い遷移又はスパイクを検出及び軽減する１つの方法は、信号を微分することである。微分ブロックの出力は、波長が正の方向に掃引される（例えば、位相ジャンプがπから－πまで発生する）とき、負のスパイクである。一方、波長が負の方向に掃引される（例えば、位相ジャンプが－πからπまで発生する）とき、出力は、正のスパイクを有する。スパイクが正の方向又は負の方向から検出されるかどうかに応じて、位相が－π～π内になるまで、２πがそれぞれ、減算されるか又は加算され得る。
【0090】
図５に戻ると、位相抽出ブロック５７０は、抽出された位相信号を微分器５７５に提供することができ、これが、位相抽出ブロック５７０から受信された信号を微分する。微分器５７５を使用して、信号内のスパイク（例えば、２πのジャンプ）を検出し、微分信号でのこの情報を、負のジャンプコンパレータ５８０ａ及び正のジャンプコンパレータ５８０ｂに送信することができる。微分信号は、微分器５７５の出力であり、波長が正の方向に掃引される（例えば、πから－πまで位相ジャンプが発生する）とき、負のスパイクである。更に、波長が負の方向に掃引される（例えば、位相ジャンプが－πからπまで発生する）とき、出力は、正のスパイクを有する。
【0091】
負のジャンプコンパレータ５８０ａ及び正のジャンプコンパレータ５８０ｂを使用して、スパイクが発生する波長において信号に対して２πを加算又は減算する。負のジャンプコンパレータ５８０ａ及び正のジャンプコンパレータ５８０ｂからの信号は、第１の合計器５８５によって一緒に合計され得る。第１の合計器５８５の信号出力は、点Ｂにおいて測定され、図６Ｂのグラフに示されている。負のジャンプコンパレータ５８０ａ及び正のジャンプコンパレータ５８０ｂは、微分信号を特定の閾値電圧と比較する。負のジャンプコンパレータ５８０ａ及び正のジャンプコンパレータ５８０ｂは、波長が増加する第１のケースと、波長が減少する第２のケースとの２つのケース間の違いを引き出すことができる。第１のケースは、図４Ｂの信号において負のジャンプをもたらし得、したがって、２πが負のジャンプコンパレータ５８０ａによって信号に加算され得る。逆に、第２のケースは、正のジャンプをもたらし得、２πが正のジャンプコンパレータ５８０ｂによって減算され得る。負のジャンプ及び正のジャンプは、微分信号を負のジャンプコンパレータ５８０ａ及び正のジャンプコンパレータ５８０ｂの負及び正及び電圧閾値と比較することによって判定される。
【0092】
第１の合計器５８５の出力は、２πにわたって信号を積分して、図６Ｃに示されるグラフに対応する点Ｃである階段信号を生成する積分器５９０に渡され得る。積分器５９０から生成された階段信号は、完全に線形及び連続信号を生成する補正値である。連続信号は、波長と信号との間に１対１の関係を生成することが望ましいため、図５における点Ｃ及び図６Ｃにおけるグラフの階段信号は、微分器５７５からの信号が完全に線形信号を生成するように、第２の合計器５９５において合計され得る。この線形及び連続信号は、図６Ｄに示されるグラフであり、波長と信号との間に１対１の関係を提供する。点Ｄ又は合計器５９５の出力は、対応する波長を波長ロックするために必要な波長ごとの位相シフト量を提供する。
【0093】
実際には、光学デバイスは、１．４～２．４ｕｍの波長範囲内の異なる波長において動作する数Ｎのレーザを含み得る。光学デバイスは、各々のものが特定の時間において光を放出することができるように、レーザ間の時間多重化を可能にする駆動電子機器を含み得る。駆動電子機器はまた、コントローラでレーザ周波数を制御するフィードバックループを含み得る。このコントローラへの入力は、コントローラがこの信号を所望の目標値（例えば、以下に説明される較正ステップ中に判定される所定値）と比較する位相アンラップ信号（応答信号）からの出力であり得る。環境変動（例えば、温度又は他の騒音源）に起因して、レーザ周波数変化は、エラー信号（例えば、設定値と応答信号との間の差）に影響を及ぼし得る。そのエラー信号を使用してレーザ駆動電流（例えば、制御信号）値を変更して、レーザ波長を所望の動作値に設定することができる。
【0094】
いくつかの実施形態では、較正ステップは、目標波長と同等の設定点を判定するために閉ループ形態で動作する前に実行され得る。較正ステップは、駆動電流が掃引されている間、応答信号がレーザ波長と一緒に測定され得る開ループ構成で実行され得る。１つのレーザが一度に光を放出するため、２つ以上のレーザが同時にロックされない場合がある。しかしながら、いくつかの実施形態では、波長ロック用の１つの回路を使用することはより効率的であり得、したがって、少なくとも１つ、２つ以上、又は全ての重み、サイズ、及び電力のスケールダウンを可能にする。したがって、較正ステップは、個々に各レーザに対して実行され得る。
【0095】
プロセスステップ又は方法ステップは順番に記述され得るが、そのようなプロセス及び方法は、任意の適切な順序で機能するように構成され得る。言い換えれば、本開示に説明し得るステップの任意の順番又は順序は、これらのステップがその順序で実行される必要性をそれ自体示唆するものではない。更に、一部のステップは、（例えば、あるステップが他のステップの後に述べられていることにより）同時に起こらないものとして述べられるか又は示唆されていても同時に実行される場合もある。更に、図面における描写によるあるプロセスの説明は、説明されるプロセスがそのプロセスに対する他の変形及び改変を除外することを示唆するものではなく、説明されるプロセス又はその任意のステップが１つ以上の実施例に必要であることを示唆するものでもなく、説明されるプロセスが好ましいものであることを示唆するものでもない。
【0096】
本開示による方法及び装置の代表的な適用例を、本セクションで説明する。これらの実施例は、前後関係を追加し、説明する実施例の理解を助けることのみを目的として提供される。それゆえ、説明する実施例は、具体的な詳細の一部又は全てを伴わずに実践することができる点が、当業者には明らかとなるであろう。他の適用例が可能であり、それゆえ以下の実施例は、限定的なものとして解釈されるべきではない。
【0097】
添付図面を参照して、本開示の実施例を十分に説明してきたが、様々な変更及び修正が、当業者には明らかとなるであろうことに留意されたい。そのような変更及び修正は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本開示の実施例の範囲内に含まれるものとして理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【外国語明細書】