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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-03
(45)【発行日】2025-02-12
(54)【発明の名称】コヒーレントビーム合成のためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
G02F 1/01 20060101AFI20250204BHJP
G02F 1/29 20060101ALI20250204BHJP
G02B 26/06 20060101ALI20250204BHJP
【ＦＩ】
G02F1/01 B
G02F1/29
G02B26/06
【請求項の数】
29
(21)【出願番号】P 2022578870
(86)(22)【出願日】2021-06-16
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-25
(86)【国際出願番号】 IL2021050730
(87)【国際公開番号】W WO2022003669
(87)【国際公開日】2022-01-06
【審査請求日】2024-06-11
(31)【優先権主張番号】275783
(32)【優先日】2020-07-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IL
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】522492495
【氏名又は名称】エルビット システムズ エレクトロ－オプティックス－エロップ リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100111202
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 周彦
(72)【発明者】
【氏名】シッファー，ジーヴ
(72)【発明者】
【氏名】ナザロフ，アンドレ
(72)【発明者】
【氏名】リーヴィ，ダニエル
【審査官】林 祥恵
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１４／０４１８３９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／１９６４４７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００５／０２０１４２９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０１３４３１０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１３８６１８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５
Ｇ０２Ｆ １／２１－１／３９
Ｈ０１Ｓ ３／００－３／３０
Ｇ０２Ｂ ２６／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）のための方法であって、－光源を使用してソース光学ビームを発生させることと、
－前記ソース光学ビームを、時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイおよび参照光学ビームに分割することと、
－前記Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、前記出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って伝播するように発生させることと、
－前記出力光学ビームの各々の第１の部分が前記第１の伝播方向に向かって方向付けられ、前記出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、前記出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、前記出力光学ビームの各々を分割することと、
－前記参照光学ビームが前記サンプル光学ビームと干渉し、複数の対応する光学干渉信号を発生させるように、前記参照光学ビームを方向付けることと、
－各々が、それぞれの光学干渉信号の強度を測定し、前記それぞれの光学干渉信号の全体的な強度を示すパワー出力値を生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供することと、
－前記入力光学ビームの各々の位相を、その対応する光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成されたパワー出力値で以前に測定された少なくとも１つのパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの位相を変化させることは、正確な位相を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行されることと、
－そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、前記入力光学ビームの位相をロックすることと、
を含む、方法であり、
前記光学干渉信号の発生、前記多数の光学検出器のパワー出力値の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、方法。
【請求項2】
各入力光学ビームの位相を変化させることは、Ｍ×Ｎ個の位相シフタ（ＰＳ）であって、各ＰＳは、それぞれの入力光学ビームの位相を変化させるように構成される、位相シフタと、Ｍ×Ｎ個の制御モジュール（ＣＭ）であって、各ＣＭは、異なるＰＳおよび対応する光学検出器と関連付けられ、前記それぞれの光学検出器から受信されたパワー出力値に基づいて、その関連するＰＳに制御コマンドを繰り返し送信するように構成される、制御モジュールと、
を使用して実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
各入力ＰＳのための制御コマンドは、各ＰＳが、前記それぞれの入力光学ビームの位相を、所定のかつ／または制御可能な位相シフトスパンΔφだけ増減させるような、前記それぞれの位相の方向の増減のみを指示する、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記出力光学ビームを発生させるステップは、前記入力光学ビームの各々を別々にコリメートするためのＭ×Ｎ個のコリメート要素のアレイを使用して実行される、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性を制御することをさらに含み、前記合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性は、
－前記波面の遠方界（ＦＦ）分布、
－前記合成出力光学ビームによって形成可能な中心ローブのＦＦ位置、
－中心ローブの合焦特性、
－波面の空間的構成、
－光学収差補正
の１つ以上を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記１つ以上の波面特性の制御は、前記参照光学ビームの波面の方向を制御することによって実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記参照光学ビームの波面の制御は、－前記参照光学ビームが出力される光導波路の出力端を機械的に移動させること、および／または
－前記参照光学ビームが出力される光導波路の出力端と、前記参照光学ビームの経路内に位置する合焦レンズとの間の相対的な配置を機械的に変化させること
によって実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記１つ以上の波面特性の制御は、位相制御モジュール（ＰＣＭ）のＭ×Ｎ個のアレイを使用して実行され、各ＰＣＭは、それぞれのサンプル光学ビームと干渉する参照光学ビームの位相を制御するように配置および構成される、請求項５に記載の方法。
【請求項9】
前記ＰＣＭのＭ×Ｎ個のアレイは、電子制御可能および／またはデジタル制御可能である、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記ＰＣＭのＭ×Ｎ個のアレイは、空間光変調器のＭ×Ｎ個のアレイを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性の制御は、ターゲットのＦＦ位置に従って行われる、請求項５～１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記入力光学ビームの各々の偏光を、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に基づいて制御することをさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記入力光学ビームの各々の偏光の制御は、－前記入力光学ビームの各々の偏光を、前記それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値を前記それぞれの光学検出器からの少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させるステップと、
－前記それぞれの光学検出器からの極値パワー出力値に到達した時に、それぞれの入力光学ビームの偏光をロックするステップと
を含み、
各入力光学ビームの偏光を変化させることは、正確な偏光を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
制御可能な出力ビームコリメートデバイスを使用して、前記合成出力光学ビームを制御可能に合焦させることをさらに含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）のためのシステムであって、－ソース光学ビームを発生させる光源と、
－前記ソース光学ビームを、Ｍ×Ｎ個の時間的にコヒーレントな入力光学ビームのアレイおよび参照光学ビームに分割するように構成されたビームスプリッティング機構と、
－前記入力光学ビームの各々を方向付けて別個のコリメート要素に通すように構成されたＭ×Ｎ個のコリメート要素のアレイであって、前記コリメート要素に通された入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、前記出力光学ビームが互いに平行であり、第１の伝播方向を画定するように発生させる、コリメート要素と、
－前記出力光学ビームの各々の第１の部分が前記第１の伝播方向に向かって方向付けられ、前記出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、前記出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、前記出力光学ビームの各々を分割するよう構成されたビームスプリッティング要素と、
－各々が、それぞれの光学干渉信号の強度を測定し、前記それぞれの光学干渉信号の全体的な強度に対応するパワー出力値を出力するように配置および構成される、Ｍ×Ｎ個の光学検出器のアレイと、
－測定されたパワー出力値を前記光学検出器の各々から連続的に受信し、前記入力光学ビームの各々の位相を、前記それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値を前記それぞれの光学検出器からの以前に測定された少なくとも１つのパワー出力値と比較しながら変化させ、そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、前記入力光学ビームの位相をロックするように構成された、制御サブシステムと、
を備える、システムであり、
各入力光学ビームの位相を変化させることは、正確な位相を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行され、
前記光学干渉信号の発生、前記多数の光学検出器の出力の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、システム。
【請求項16】
前記制御サブシステムは、－Ｍ×Ｎ個の位相シフタ（ＰＳ）であって、各ＰＳは、異なる入力光学ビームの位相を変化させるように構成される、位相シフタと、
－Ｍ×Ｎ個の処理モジュール（ＰＭ）であって、各ＰＭは、異なる光学検出器のパワー出力値を受信し、それと関連するＰＳを繰り返し制御するように構成される、制御モジュールと、
の１つ以上を備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
－前記参照光学ビームを誘導するための参照光ファイバであって、前記光ファイバは、光を前記光源から入力するための入力端、および前記参照光学ビームが放出される出力端を有する、参照光ファイバと、－前記サンプル光学ビームと干渉する前に、前記参照光学ビームをコリメートするように配置された参照ビームコリメータと、
の１つ以上をさらに備える、請求項１５～１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項18】
前記合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性を制御するように構成された波面制御機構をさらに備え、
前記合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性は、
－前記波面の遠方界（ＦＦ）分布、
－前記合成出力光学ビームによって形成可能な中心ローブのＦＦ位置、
－中心ローブの合焦特性、
－波面の空間的構成、
－光学収差補正
の１つ以上を含む、請求項１５～１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項19】
位相制御モジュール（ＰＣＭ）のＭ×Ｎ個のアレイをさらに備え、各ＰＣＭは、それぞれのサンプル光学ビームと干渉する参照光学ビームの位相を制御するように配置および構成される、請求項１８に記載のシステム
【請求項20】
前記ＰＣＭのＭ×Ｎ個のアレイは、前記制御サブシステムまたは別個のコントローラによって電子制御可能および／またはデジタル制御可能である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
前記ＰＣＭのＭ×Ｎ個のアレイは、空間光変調器（ＳＬＭ）のＭ×Ｎ個のアレイを備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項22】
前記合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性の制御は、ターゲットのＦＦ位置に従って行われる、請求項１８～２１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項23】
Ｍ×Ｎ個の偏光コントローラ（ＰＣ）をさらに備え、各ＰＣは、異なるＰＭと関連付けられ、前記入力光学ビームの各々の偏光を、それぞれの測定されたパワー出力値に基づいて制御するように構成される、請求項１５～２２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項24】
前記入力光学ビームの各々の偏光の制御は、－前記入力光学ビームの各々の偏光を、前記それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値を前記それぞれの光学干渉信号の少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることと、
－そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの偏光をロックすることと、
を含み、
各入力光学ビームの偏光を変化させることは、正確な偏光を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、請求項２３に記載のシステム。
【請求項25】
前記合成出力光学ビームを制御可能に合焦させるように構成および配置された合焦デバイスをさらに備える、請求項１５～２４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項26】
各々が、それを通して異なる入力光学ビームおよび／または出力光学ビームを誘導するように構成される、Ｍ×Ｎ個の光導波路のアレイをさらに備える、請求項１５～２５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項27】
前記光導波路は、光ファイバ、ファイバ増幅器、ドープされたファイバである、請求項２６に記載のシステム。
【請求項28】
コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）のための方法であって、時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイを提供することと、
－参照光学ビームを提供することと、
－前記Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、前記出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って伝播するように発生させることと、
－前記出力光学ビームの各々の第１の部分が前記第１の伝播方向に向かって方向付けられ、前記出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、前記出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、前記出力光学ビームの各々を分割することと、
－前記参照光学ビームが前記サンプル光学ビームと干渉し、複数の光学干渉信号を発生させるように、前記参照光学ビームを方向付けることと、
－各々が、前記複数の光学干渉信号の各光学干渉信号のそれぞれの強度を測定し、前記それぞれの光学干渉信号の全体的な強度に対応するパワー出力値を生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供することと、
－前記入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値を、それぞれの光学検出器によって生成されたパワー出力値で以前に測定された少なくとも１つのパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの位相を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行されることと、
－そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、前記入力光学ビームの位相をロックすることと、
を含む、方法であり、
前記光学干渉信号の発生、前記多数の光学検出器の出力の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、方法。
【請求項29】
コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）のためのシステムであって、－Ｍ×Ｎ個の時間的にコヒーレントな入力光学ビームのアレイと、
－参照光学ビームと、
－前記入力光学ビームの各々を方向付けて別個のコリメート要素に通すように構成されたＭ×Ｎ個のコリメート要素のアレイであって、前記コリメート要素に通された入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、前記出力光学ビームが互いに平行であり、第１の伝播方向を画定するように発生させる、コリメート要素と、
－前記出力光学ビームの各々の第１の部分が前記第１の伝播方向に向かって方向付けられ、前記出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、前記出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用され、前記参照光学ビームと干渉するように方向付けられ、複数の光学干渉信号を発生させるように、前記出力光学ビームの各々を分割するよう構成されたビームスプリッティング要素と、
－各々が、それぞれの光学干渉信号の強度を測定し、前記それぞれの光学干渉信号の全体的な強度に対応するパワー出力値を出力するように配置および構成される、複数の光学検出器と、
－測定されたパワー出力値を前記光学検出器の各々から連続的に受信し、前記入力光学ビームの各々の位相を、前記それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値を前記それぞれの光学検出器からの以前に測定された少なくとも１つのパワー出力値と比較しながら変化させ、そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、前記入力光学ビームの位相をロックするように構成された、制御サブシステムと、
を備え、
各入力光学ビームの位相を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行され、
前記光学干渉信号の発生、前記多数の光学検出器の出力の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、位相ロックおよび／または偏光ロック機構を組み込んだコヒーレントビーム合成のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
増幅ファイバレーザ（ファイバ増幅器）などの回折限界付近の高パワーレーザは、様々な科学的および工業的実装を有し、優れたビーム品質を有する高パワー出力光信号の達成を可能とする。しかしながら、単一のファイバレーザでは、その回折限界付近のビーム品質を維持することは、主に３つの物理現象：誘導ブリルアン散乱、誘導ラマン散乱、およびモード熱不安定性により制限され得る。これらの制限を克服するために、多数の光学ビームを合成するための技術が使用され、これは、多数のファイバレーザから発せられる多数の光学ビームを単一の合成光学ビームに合成する。
【0003】
多数の光学ビームの合成に使用される技術およびシステムレイアウトは、とりわけ、これらの光学ビームのスペクトルコヒーレント性に依存し、コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）として知られるスペクトルコヒーレント光学ビームの合成は、別個の光学ビームを各々コリメートするコリメータのアレイなどの、フェーズドアレイ（「サイドバイサイドＣＢＣ」としても知られる）を使用することによって実行され得る。ＣＢＣのための他の技術は、１つ以上の回折格子要素（「フィールドアパーチャ技術」としても知られる）の使用を伴う。
【0004】
図は、本文書で論じられる様々な実施形態を、限定ではなく例として一般的に示している。
【0005】
図を簡潔かつ明確にするために、図に示されている要素は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。例えば、要素の一部の寸法は、提示を明確にするために他の要素に比べて誇張されている場合がある。さらに、参照番号は、対応するまたは類似の要素を示すために図の間で繰り返され得る。以前に提示された要素への言及は、それらが現れる図面または説明を必ずしもさらに引用することなく示唆されている。図は以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1A】非同期の位相およびランダムに配向した偏光を有する多数の入力光学ビームのＣＢＣの遠方界（ＦＦ）ビーム分布を示す。
【図1B】同期した位相および規則的に配向した偏光を有する多数の入力光学ビームのＣＢＣのＦＦビーム分布を示す。
【図2】いくつかの実施形態による、高速位相および偏光ロック機構を使用して、Ｍ×Ｎ個の時間的にコヒーレントな入力光学ビームを合成するためのＣＢＣシステム１０００を示す。
【図3A】非同期の位相およびランダムに配向した偏光を有する多数の入力光学ビームのＣＢＣのＦＦビーム分布を示す。
【図3B】いくつかの実施形態による、位相および偏光ロック機構を備えるＣＢＣシステムを使用してロックされた同期した位相およびロックされた規則的に配向した偏光を有する多数の入力光学ビームのＣＢＣのＦＦビーム分布を示す。
【図4A】参照光学ビームが平面波面を有し、合成出力光学ビームがゼロステアリング角に操作されるように伝播される場合の、位相および／または偏光ロックを有するＣＢＣシステムを使用した参照光学ビームステアリングに基づく、いくつかの実施形態による、合成出力光学ビームステアリングを示す。
【図4B】参照光学ビームが平面波面を有し、合成出力光学ビームがゼロでないステアリング角に操作されるように伝播される場合の、位相および／または偏光ロックを有するＣＢＣシステムを使用した参照光学ビームステアリングに基づく、いくつかの実施形態による、合成出力光学ビームステアリングを示す。
【図4C】参照光学ビームが放物線波面を有し、合成出力光学ビームがゼロステアリング角に操作されるように伝播される場合の、位相および／または偏光ロックを有するＣＢＣシステムを使用した参照光学ビームステアリングに基づく、いくつかの実施形態による、合成出力光学ビームステアリングを示す。
【図4D】参照光学ビームが放物線波面を有し、合成出力光学ビームがゼロでないステアリング角に操作されるように伝播される場合の、位相および／または偏光ロックを有するＣＢＣシステムを使用した参照光学ビームステアリングに基づく、いくつかの実施形態による、合成出力光学ビームステアリングを示す。
【図5A】いくつかの実施形態による、多数の位相制御モジュールを含む制御可能なフェーズドアレイ波面制御機構を有する、位相および／または偏光ロックを可能とするように構成されたＣＢＣシステムを示す。
【図6】いくつかの実施形態による、ＣＢＣ位相ロックのためのプロセスを示す。
【図7】いくつかの実施形態による、ＣＢＣ偏光ロックのためのプロセスを示す。
【図8】いくつかの実施形態による、波面制御を備えるＣＢＣシステムを使用する、合成出力光学ビーム波面制御プロセスを示す。
【図9】受信されたターゲットデータに基づく、ＣＢＣシステム位相ロックおよび合成出力光学ビーム波面制御のプロセスを示す。
【発明を実施するための形態】
【0007】
コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）は、同じ光波長または重なり合う波長帯域を有する複数の時間的にコヒーレントな入力光学ビームを、単一波長または狭波長帯域の単一のコヒーレント合成光学ビームに合成することを目的とする。ＣＢＣの実装は、例えば、高い、遠方界（ＦＦ）の空間的および／またはスペクトル的ビームコヒーレンスを可能とする、高いビーム品質の維持をしばしば必要とする。
【0008】
場合によっては、ファイバレーザ（例えば、ドープされたファイバ）などの複数の光増幅器は、入力光学ビームを提供するのに使用され得、１つ以上の光源から発せられる光の誘導、およびそれを通って誘導される光のパワースケーリングを可能とする。
【0009】
「ドープされた光ファイバ」または「ドープされたファイバ」という用語は、エルビウム、ジスプロシウム、イッテルビウム、ネオジム、ツリウム、プラセオジム、および／またはホルミウムなどであるが、これらに限定されない１つ以上の元素でドープされた任意のタイプの光ファイバに関する。
【0010】
本明細書で（交換可能に）使用される「光学ビーム」、「光ビーム」、および／または「ビーム」という用語は、光波長範囲の任意の伝播電磁信号、場、および／または波を指し得る。
【0011】
「ビーム品質」という用語は、波面（プロファイル）品質、ビームウエスト、ビーム半径、ビーム発散、ビーム強度／振幅、ビーム明るさレベル（放射輝度）、位相偏移（位相コヒーレンス）などであるが、これらに限定されない任意の１つ以上のビーム特性、ならびに／またはこれらのビーム特性の経時的および／もしくは距離的な維持に関し得る。
【0012】
本明細書で使用される「時間的にコヒーレントな光学ビーム」または「時間的にコヒーレントな入力光学ビーム」という用語は、例えば、光学ビームの周波数帯域幅Δｆが時間的コヒーレンス時間に反比例する相関電磁場を有する、複数の光学ビームに関し得る。例えば、コヒーレントな光学ビームは、同じ信号変調、同じかもしくは重なり合う周波数／波長、および／または同じかもしくは重なり合う周波数／波長帯域幅を有することによって、時間的にコヒーレントであり得る。
【0013】
ＦＦ高ビーム品質のＣＢＣを達成するために、合成されることになる入力光学ビームの位相および偏光は、位相／偏光がすべての入力光学ビームについて同一であるように、または入力光学ビームの位相が互いに所望の特定の差にあるように（例えば、ＦＦビームステアリングの場合）、制御されるべきである。
【0014】
多くの場合、入力光学ビームは、位相および／または偏光が不明であり、各入力光学ビームの位相および／または偏光は、不安定、すなわち、急速に経時変化し得、入力光学ビーム間の位相非同期を引き起こし、これは、それらの合成光学ビームのＦＦビーム品質に劇的な影響を及ぼす。
【0015】
入力光学ビームの供給源として使用される、ファイバレーザなどの、光源（単数もしくは複数）および光導波路は、環境条件および／または震え、揺れ、温度などのそれらの条件の変化に非常に敏感であり得、その結果、いくつかの環境条件下で、入力光学ビームの位相は、数ミリ秒ごと～数マイクロ秒ごとの範囲で著しく変化し得る。典型的には、偏光は、不安定条件下で、数秒ごと～１０分の１秒ごとの範囲で変化する。入力光学ビームの位相は、典型的には、不安定条件下にある時、偏光の変化のペースより数倍速いペースで変化する。
【0016】
図１Ａは、非同期の位相およびランダムに配向した偏光を有する多数の入力光学ビームのＣＢＣのＦＦビーム分布を示す。この場合、合成ビームのＦＦ波面が、中心ローブのない散乱された光の分布を示すようになることは明らかである。
【0017】
図１Ｂは、同期した位相および規則的に配向した偏光を有する多数の入力光学ビームのＣＢＣのＦＦビーム分布を示す。この場合、合成ビームのＦＦ波面が、合成光学ビームのＦＦパワーの大部分をはるかに小さい角度のスポットサイズに集中させる中心ローブを示し、高品質な波面空間分布を行うようになることは明らかである。
【0018】
開示される実施形態の態様は、急速な位相および／または偏光の変化を引き起こす様々な環境および他の条件ならびにそのような条件の変化に耐えることができる、高品質および高パワーのＣＢＣを提供するための高速位相および／または偏光ロックを提供する、閉ループの並列位相ロック機構および／または並列偏光ロック機構を組み込んだＣＢＣのためのシステムおよび方法に関する。
【0019】
いくつかの実施形態によれば、ＣＢＣシステムおよび方法は、例えば、１つ以上の参照光学ビームおよび多数の光学検出器を使用することによる、自動多チャネル閉ループ位相および／または偏光ロックを備える、（多数のチャネルを画定する）多数の入力光学ビームの合成を可能とし、ここで、位相および／または偏光ロックは、完全に光学検出器からの強度読取値に基づき、各チャネルのための最適な位相および／または偏光の計算を必要とせず、それにより迅速な位相および／または偏光ロックを可能とする。
【0020】
いくつかの実施形態によれば、システムは、Ｍ×Ｎ個のチャネルを画定する多数の時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイのＣＢＣのために構成され、各チャネルは、それぞれの単一入力光学ビームのすべての変換と定義され得、Ｍおよび／またはＮはゼロでない整数であり、Ｍはアレイ中の行の数を示し、Ｎはアレイ中の列の数を示す。
【0021】
位相／偏光ロックは、例えばすべてのチャネルに同時かつ別々に、継続的並列閉ループ方式で行われ得る。
【0022】
いくつかの実施形態によれば、ＣＢＣシステムおよび方法は、
時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイおよび参照光学ビームを提供し、
Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、（例えば、コリメート要素のＭ×Ｎ個のアレイを使用することによって）出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って平行に伝播するように発生させ、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割し、
参照光学ビームがサンプル光学ビームと干渉し、複数の対応する光学干渉信号を発生させるように、参照光学ビームを方向付け、
各々が、各光学干渉信号のそれぞれの全体的な強度を測定して、そのそれぞれの光学干渉信号の検出された強度を示すパワー出力値を同時かつ連続的に生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供し、
入力光学ビームの各々の位相を、その対応する光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させ、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値（最大または最小）パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックする
ように構成され得る。
時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイおよび参照光学ビームを提供し、
Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、（例えば、コリメート要素のＭ×Ｎ個のアレイを使用することによって）出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って平行に伝播するように発生させ、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割し、
参照光学ビームがサンプル光学ビームと干渉し、複数の対応する光学干渉信号を発生させるように、参照光学ビームを方向付け、
各々が、各光学干渉信号のそれぞれの全体的な強度を測定して、そのそれぞれの光学干渉信号の検出された強度を示すパワー出力値を同時かつ連続的に生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供し、
入力光学ビームの各々の位相を、その対応する光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させ、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値（最大または最小）パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックする
ように構成され得る。
【0023】
上記プロセスは、参照光学ビームとそれぞれのサンプル光学ビームとの間の建設的干渉の場合に引き起こされる、そのそれぞれの干渉光信号の最大強度に到達した時に、または参照光学ビームとそれぞれのサンプル光学ビームとの間の相殺的干渉の場合に引き起こされる、そのそれぞれの干渉光信号の最小強度に到達した時に、システムが各チャネルを別々に位相ロックするように行われ得る。
【0024】
開示される実施形態の態様は、コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）のためのシステムであって、
ソース光学ビームを発生させる光源と、
ソース光学ビームを、Ｍ×Ｎ個の時間的にコヒーレントな入力光学ビームのアレイおよび参照光学ビームに分割するように構成されたビームスプリッティング機構と、
入力光学ビームの各々を方向付けて別個のコリメート要素に通すように構成されたＭ×Ｎ個のコリメート要素のアレイであって、コリメート要素に通された入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが互いに平行であり、第１の伝播方向を画定するように発生させる、コリメート要素と、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割するよう構成されたビームスプリッティング要素と、
各々が、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度を測定し、対応するパワー出力値を出力するように配置および構成される、複数の光学検出器と、
測定されたパワー出力値を光学検出器の各々から連続的に受信し、入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器からの少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら変化させ、そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックするように構成された、制御サブシステムと
を含み得る、システムを提供する。
ソース光学ビームを発生させる光源と、
ソース光学ビームを、Ｍ×Ｎ個の時間的にコヒーレントな入力光学ビームのアレイおよび参照光学ビームに分割するように構成されたビームスプリッティング機構と、
入力光学ビームの各々を方向付けて別個のコリメート要素に通すように構成されたＭ×Ｎ個のコリメート要素のアレイであって、コリメート要素に通された入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが互いに平行であり、第１の伝播方向を画定するように発生させる、コリメート要素と、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割するよう構成されたビームスプリッティング要素と、
各々が、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度を測定し、対応するパワー出力値を出力するように配置および構成される、複数の光学検出器と、
測定されたパワー出力値を光学検出器の各々から連続的に受信し、入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器からの少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら変化させ、そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックするように構成された、制御サブシステムと
を含み得る、システムを提供する。
【0025】
いくつかの実施形態によれば、各入力光学ビームの位相を変化させることは、正確な位相を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行され得る。
【0026】
いくつかの実施形態によれば、システムは、すべてのチャネルに対して、単一の極値タイプのみについて各それぞれのチャネルの位相および／または偏光をロックするように設定され得、すなわち、それらのそれぞれの最大強度に到達した時に、またはそれらのそれぞれの最小強度に到達した時に、すべてのチャネルをロックする。
【0027】
いくつかの実施形態によれば、各入力光学ビームの位相および／または偏光を変化させることは、正確な位相／偏光の計算、推定、または事前知識なしで、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される。これは、それぞれのチャネルの最大／最小強度の（例えば、比較による）特定のみが、それぞれのチャネルの位相／偏光を自動的にロックするのに使用されることを意味する。例えば、各入力光信号の位相は、位相シフトスパンΔφだけ互いに異なる等しい位相ステップで上方または下方にシフトされ得、各位相シフトについて、チャネルのそれぞれの干渉光信号の強度が測定されて、時間スパン内でそれぞれのチャネルの強度の極値を見つける。いくつかの実施形態によれば、位相シフトスパンΔφは、選択的に制御可能および／または調節可能であり得る。
【0028】
いくつかの実施形態によれば、位相／偏光ロック機構は、更新された強度読取値（すなわち、それぞれの検出器の最後のパワー出力値）が、それぞれのチャネルのそれぞれの光学検出器の１つの連続した以前に測定されたいくつかの強度読取値とだけ比較されるように構成され得る。他の実施形態では、所定の検出時間スパン内のそれぞれのチャネルの以前に測定されたいくつかの強度読取値は、極値強度値を特定するのに使用され得る。
【0029】
「読取値」、「検出器（単数または複数）読取値」、「強度読取値（単数または複数）」、「強度値」などの用語は、光学検出器（単数または複数）の「パワー出力値（単数または複数）」という用語を指すことができ、それと交換可能に使用され得る。
【0030】
いくつかの実施形態によれば、極値は、位相が、特定の（短い）時間スパン（例えば、マイクロ秒）内で数回シフトされた後にのみ特定され得、極値は、それらのいくつかの測定された強度から選択される。
【0031】
いくつかの実施形態によれば、特定の入力光学ビームの位相をロックするために、システムは、例えば、（所望の最大極値を達成する場合）強度が増大したかどうかをチェックしながら、最大強度の検出器読取値を提供する位相の場所（ここでは「極値位相」）に到達するために、位相シフトスパンΔφで位相を増減させることによって、位相をその最後の状態から上方または下方にシフトさせるように構成され得る。
【0032】
いくつかの実施形態によれば、入力光学ビームの偏光は、直線または楕円偏光であり得、偏光制御機構（すなわち、「偏光ロック機構」）は、直線または楕円偏光制御のために構成され得る。
【0033】
いくつかの実施形態によれば、ＣＢＣのプロセスは、波面の遠方界（ＦＦ）分布、合成出力光学ビームによって形成可能な中心ローブのＦＦ位置、中心ローブの合焦特性、波面の空間的構成、環境光学収差補正などの、合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性を制御することをさらに含み得る。
【0034】
いくつかの実施形態では、１つ以上の波面特性の制御は、参照光学ビームの波面の方向を制御すること（ビームステアリング）によって実行され得る。ビームステアリングは、例えば、参照光学ビームが出力される光導波路の出力端を機械的に移動させること、および／または光導波路の出力端と、参照光学ビームの経路内に位置する合焦レンズとの間の相対的な配置を機械的に変化させることによって実行され得る。
【0035】
いくつかの実施形態によれば、１つ以上の波面特性の制御は、位相制御モジュール（ＰＣＭ）のＭ×Ｎ個のアレイを使用して実行され得、各ＰＣＭは、それぞれのサンプル光学ビームと干渉する参照光学ビームの異なる部分の位相を制御するように配置および構成され得る。
【0036】
いくつかの実施形態によれば、使用されるＰＣＭは、電子制御可能および／またはデジタル制御可能であり得る。例えば、液晶空間光変調器（ＳＬＭ）が、低電力の電子制御可能なＰＣＭを提供するために、フェーズドアレイ波面制御用ＰＣＭとして使用され得る。他の場合では、電子的および／または機械的に制御可能なステアリングミラーのアレイが使用され得る。
【0037】
いくつかの実施形態によれば、合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性の制御は、合成光学ビームが方向付けられることになるターゲットのＦＦ位置に従って行われ得る。
【0038】
いくつかの実施形態によれば、合成出力ビーム位置に対するターゲットの位置（例えば、距離および角度配置）は、例えば、少なくともターゲットの位置（例えば、３Ｄ検出器）、および随意にターゲットタイプ、速度、材料組成などのターゲットの他の特性値を検出し、ターゲット特性値を示すターゲット関連データ（本明細書では「ターゲットデータ」とも）を、少なくとも受信されたターゲット関連データに基づく波面制御のために、ＣＢＣシステムに送信するように構成されたターゲット検出デバイスまたはシステムを使用することによって、検出可能であり得る。
【0039】
いくつかの実施形態によれば、参照光学ビームの位相および／もしくは偏光（それぞれφｒｅｆおよびＰｒｅｆ）は、一定であり得、すなわち、入力光学ビームの位相および／もしくは偏光の変化速度より実質的に遅い変化速度を有するか、または位相および／もしくは偏光の経時変化を示さない。
【0040】
いくつかの実施形態によれば、位相ロックは、すべての入力光学ビームの位相を参照光学ビームの位相と同期させ、例えば参照光学ビームの位相φｒｅｆに等しくすることによって、または波面ステアリングの場合、各チャネルの各位相を、１つ以上の隣接チャネルに対して所望のシフト率Δφｓｔｅｅｒでシフトさせることによって、実行され得る。
【0041】
例えば、放射角θｂｅａｍ，ｘが望まれる場合（ｘ方向のみが処理され、隣接セグメント間の距離が、ｘ方向およびｙ方向に沿ってＭ×Ｎ個のアレイ全体で等しいと仮定すると）、以下の位相分布が要求される：
【数1】
【0042】
式中、Δｘｓｅｇは、アレイシステム出力でのセグメントのサイズであり、λｌａｓｅｒは、レーザ（光源）の波長である。同じことが、傾斜ビームθｂｅａｍ，ｙがｙ方向に望まれる場合について成り立つ：
【数2】
【0043】
ここで、隣接セグメント間の最大位相差の値は、２πより小さいべきである。
【0044】
いくつかの実施形態によれば、入力光学ビームおよび参照光学ビームは、同じ単一の光源または異なる光源から発せられ得る。
【0045】
いくつかの実施形態によれば、入力光学ビームは、単一の光源または多数の光源から発せられ得る。
【0046】
ここで、図２を参照すると、いくつかの実施形態による、高速位相および偏光ロック機構を使用して、Ｍ×Ｎ個の時間的にコヒーレントな入力光学ビーム（ＩＯＢ）を合成するためのＣＢＣシステム１０００が概略的に示される。
【0047】
ＣＢＣシステム１０００は、
単一波長λ０または狭波長帯域Λλ０の光を出力するように構成された、単一の光源１１００、
光源１１００からの出力光を参照光学ビーム（ＲＯＢ）１２１０およびＭ×Ｎ個のＩＯＢ １１１０に分割するための、ビームスプリッティング機構、
Ｍ×Ｎ個の位相シフタ（ＰＳ）１８００のアレイであって、各ＰＳｉｊは、それぞれのｉｊチャネルのそれぞれの（異なる）ＩＯＢｉｊの位相を制御するために構成される、位相シフタ、
Ｍ×Ｎ個の偏光コントローラ（ＰＣ）１８５０のアレイであって、各ＰＣｉｊは、それぞれのｉｊチャネルのそれぞれの（異なる）ＩＯＢｉｊの偏光を制御するために構成される、偏光コントローラ、
コリメート要素（ＣＥ）１３００のＭ×Ｎ個のアレイであって、各ＣＥｉｊは、異なるそれぞれのｉｊチャネルのそれぞれのＩＯＢｉｊをコリメートするように配置および構成される、コリメート要素、
入射するＭ×Ｎ個のＩＯＢ １１１０を、Ｍ×Ｎ個のサンプル光学ビーム（ＳＯＢ）１２２１および合成出力光学ビーム（ＣＯＯＢ）１９００に同時に分割するように構成および配置された、ビームスプリッタ１４００であって、ＣＯＯＢ １９００は、軸ｘを画定する第１の伝播方向に向かって方向付けられ、ＳＯＢ １２２１は、軸ｘに対して角度をなす軸ｙ（ここでは、ｘはｙに垂直であり得る）を画定する第２の伝播方向に向かって方向付けられ、ＲＯＢ １２１０は、ＳＯＢ １２２１がＲＯＢ １２１０と光学的に干渉するのを可能とするように、ＳＯＢ １２２１の伝播方向によって画定されたｙ軸に沿って方向付けられ得る、ビームスプリッタ、
点検出器（ＰＤ）１６００などの光学検出器のＭ×Ｎ個のアレイであって、各ＰＤｉｊは、それぞれのＳＯＢｉｊとＲＯＢ １２１０との間の光学干渉により形成される信号であるそれぞれの光学干渉信号（ＯＩＳ）、すなわちＯＩＳｉｊの強度を検出するように構成および配置され、各ＰＤｉｊは、それぞれの時間におけるそれぞれのチャネルｉｊの測定された強度を示すパワー出力値を出力するように構成され得る、光学検出器のＭ×Ｎ個のアレイ、
各ＰＤ １６００からのパワー出力値の継続的かつ並列の受信を可能とし、そのそれぞれの受信されたパワー出力値に基づいて各チャネルの位相および／または偏光を制御するために、ＰＤ １６００、ＰＳ １８００、およびＰＣ １８５０のＭ×Ｎ個のアレイと関連付けられる、制御サブシステム１７００
を含み得る。
単一波長λ０または狭波長帯域Λλ０の光を出力するように構成された、単一の光源１１００、
光源１１００からの出力光を参照光学ビーム（ＲＯＢ）１２１０およびＭ×Ｎ個のＩＯＢ １１１０に分割するための、ビームスプリッティング機構、
Ｍ×Ｎ個の位相シフタ（ＰＳ）１８００のアレイであって、各ＰＳｉｊは、それぞれのｉｊチャネルのそれぞれの（異なる）ＩＯＢｉｊの位相を制御するために構成される、位相シフタ、
Ｍ×Ｎ個の偏光コントローラ（ＰＣ）１８５０のアレイであって、各ＰＣｉｊは、それぞれのｉｊチャネルのそれぞれの（異なる）ＩＯＢｉｊの偏光を制御するために構成される、偏光コントローラ、
コリメート要素（ＣＥ）１３００のＭ×Ｎ個のアレイであって、各ＣＥｉｊは、異なるそれぞれのｉｊチャネルのそれぞれのＩＯＢｉｊをコリメートするように配置および構成される、コリメート要素、
入射するＭ×Ｎ個のＩＯＢ １１１０を、Ｍ×Ｎ個のサンプル光学ビーム（ＳＯＢ）１２２１および合成出力光学ビーム（ＣＯＯＢ）１９００に同時に分割するように構成および配置された、ビームスプリッタ１４００であって、ＣＯＯＢ １９００は、軸ｘを画定する第１の伝播方向に向かって方向付けられ、ＳＯＢ １２２１は、軸ｘに対して角度をなす軸ｙ（ここでは、ｘはｙに垂直であり得る）を画定する第２の伝播方向に向かって方向付けられ、ＲＯＢ １２１０は、ＳＯＢ １２２１がＲＯＢ １２１０と光学的に干渉するのを可能とするように、ＳＯＢ １２２１の伝播方向によって画定されたｙ軸に沿って方向付けられ得る、ビームスプリッタ、
点検出器（ＰＤ）１６００などの光学検出器のＭ×Ｎ個のアレイであって、各ＰＤｉｊは、それぞれのＳＯＢｉｊとＲＯＢ １２１０との間の光学干渉により形成される信号であるそれぞれの光学干渉信号（ＯＩＳ）、すなわちＯＩＳｉｊの強度を検出するように構成および配置され、各ＰＤｉｊは、それぞれの時間におけるそれぞれのチャネルｉｊの測定された強度を示すパワー出力値を出力するように構成され得る、光学検出器のＭ×Ｎ個のアレイ、
各ＰＤ １６００からのパワー出力値の継続的かつ並列の受信を可能とし、そのそれぞれの受信されたパワー出力値に基づいて各チャネルの位相および／または偏光を制御するために、ＰＤ １６００、ＰＳ １８００、およびＰＣ １８５０のＭ×Ｎ個のアレイと関連付けられる、制御サブシステム１７００
を含み得る。
【0048】
いくつかの実施形態によれば、制御サブシステム１７００は、Ｍ×Ｎ個の処理モジュール（ＰＭ）のアレイを含み得、各ＰＭｉｊは、それぞれのＰＤｉｊのパワー出力値を受信し、それぞれのＰＤｉｊから受信されたパワー出力値に基づいて、それぞれのＰＣｉｊおよびＰＳｉｊを介してそれぞれのＩＯＢｉｊの位相および偏光を制御するように構成される。
【0049】
いくつかの実施形態によれば、それぞれのＩＯＢｉｊの位相および／または偏光の制御は、最大干渉光信号値に到達した時に位相および／または偏光をロックするために、例えば、ＰＤｉｊ読取値における強度（パワー出力値）の増大を提供するように、位相を徐々に増減させること、および／または偏光状態を徐々に変化させることによって実行され得る。これは、現在のＰＤｉｊ読取値を、それぞれのｉｊチャネルの１つ以上の以前に測定された強度と比較することによって行われ得る。いくつかの実施形態によれば、これは、強度極値を通過すると、現在の位相および／または偏光の値から後退することを求められ得る。
【0050】
いくつかの実施形態によれば、制御サブシステム１７００は、各ＰＤの現在のおよび以前に測定されたパワー出力値の（一時的および／もしくは長期）記憶を可能とし、受信されたパワー出力値を各チャネルの極値位相および／もしくは偏光の特定のために処理し、かつ／または最適（ロック）位相／偏光の特定、および、例えば位相／偏光シフトの方向の増／減のみを指示する制御コマンドを送信することによる各チャネルの位相／偏光ロックのために、少なくともＰＣ １８５０および／もしくはＰＳ １８００を制御するための、１つ以上の処理、制御、および／もしくはメモリモジュールを含み得る。
【0051】
いくつかの実施形態によれば、位相および／または偏光制御は、位相および／または偏光シフトスパンを制御することも含み得る。例えば、位相シフトスパンは、位相ロックを微調整するために、極値強度が存在する領域が特定されると低減され得る。
【0052】
いくつかの実施形態によれば、図２に示すように、ＣＢＣシステム１０００は、
光ファイバであり得る第１の光導波路１１０１であって、光源１１００の１つの出力ノードに接続し、光を、光源１１００から、第１の光導波路１１０１によって誘導された光を、例えばＭ×Ｎ個のＩＯＢ １１１０を誘導するＭ×Ｎ個の光ファイバを有することによって、Ｍ×Ｎ個のＩＯＢ １１１０に分割するように構成されたビーム分割デバイス１１０２に誘導するように構成された、第１の光導波路と、
第２の光ファイバなどの第２の光導波路１２０１であって、光源１１００の第２の出力ノードに接続し、光を、ＲＯＢ １２１０を出力するためにフェルールホルダ要素１２０３によって保持され得るその遠位ファイバ端に誘導するために構成された、第２の光導波路と、
１つ以上のコリメートレンズ、ミラー、および／または回折光学素子（ＤＯＥ）などの、参照ビームコリメータ１２０５であって、（例えば、参照ビームコリメータ１２０５を、参照ビームコリメータ１２０５の焦点面および／または焦点に配置することによって）ＲＯＢ １２１０がコリメートされることになるように、第２の光導波路の出力端、例えば、ホルダ要素１２０３のエッジの配置に対して配置される、参照ビームコリメータと
をさらに含み得る。
光ファイバであり得る第１の光導波路１１０１であって、光源１１００の１つの出力ノードに接続し、光を、光源１１００から、第１の光導波路１１０１によって誘導された光を、例えばＭ×Ｎ個のＩＯＢ １１１０を誘導するＭ×Ｎ個の光ファイバを有することによって、Ｍ×Ｎ個のＩＯＢ １１１０に分割するように構成されたビーム分割デバイス１１０２に誘導するように構成された、第１の光導波路と、
第２の光ファイバなどの第２の光導波路１２０１であって、光源１１００の第２の出力ノードに接続し、光を、ＲＯＢ １２１０を出力するためにフェルールホルダ要素１２０３によって保持され得るその遠位ファイバ端に誘導するために構成された、第２の光導波路と、
１つ以上のコリメートレンズ、ミラー、および／または回折光学素子（ＤＯＥ）などの、参照ビームコリメータ１２０５であって、（例えば、参照ビームコリメータ１２０５を、参照ビームコリメータ１２０５の焦点面および／または焦点に配置することによって）ＲＯＢ １２１０がコリメートされることになるように、第２の光導波路の出力端、例えば、ホルダ要素１２０３のエッジの配置に対して配置される、参照ビームコリメータと
をさらに含み得る。
【0053】
いくつかの実施形態によれば、図２に示すように、ＣＢＣシステム１０００は、サンプリングコリメート要素（ＳＣＥ）１５００のＭ×Ｎ個のアレイをさらに含み得、各ＳＣＥｉｊは、それぞれのｉｊチャネルの、ＳＯＢｉｊとＲＯＢ １２１０との干渉から生じる、それぞれのＰＤｉｊ上に受信される光信号を、（例えば、合焦させることによって）増強するように配置および構成される。
【0054】
いくつかの実施形態によれば、光源１１００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、単色および／または波長可変レーザデバイスなどの、単一波長および／または単一の狭波長帯域で光を出力することができる任意のタイプの光源を含み得る。
【0055】
いくつかの実施形態によれば、各ＰＳｉｊは、電子制御および／またはコンピュータ制御されることによって、例えば、そのそれぞれのＰＭｉｊが、それぞれのＰＳｉｊに適用される受信された信号パワー値、入力電圧、または電流値などに基づいて、位相を変化させるように構成されることによって、それぞれのＩＯＢｉｊの位相を制御するように構成され得る。受信された信号パワー値は、位相のシフト方向（増加または減少）のみを示し得る。
【0056】
いくつかの実施形態によれば、各ＰＭｉｊは、電子制御および／またはコンピュータ制御されることによって、例えば、そのそれぞれのＰＭｉｊが、それぞれのＰＭｉｊに適用される受信された信号パワー値、入力電圧、または電流値などに基づいて、偏光を変化させるように構成されることによって、それぞれのＩＯＢｉｊの偏光を制御するように構成され得る。受信された信号パワー値は、偏光偏移状態（例えば、楕円偏光の場合、楕円率および／または偏光ベクトル（単数または複数）の角度の変化）のみを示し得る。
【0057】
いくつかの実施形態によれば、各ＰＳｉｊは、制御コマンド（例えば、入力電力／電圧変化）を受信し、それに応じて、それぞれのＩＯＢｉｊの位相を、好ましくは自然なＩＯＢの位相の時間変化率より速い時間スパン内でシフトさせるように構成された、任意のタイプの位相シフトデバイスおよび／または要素を含み得る。ＰＳ １８００は、例えば、空間光変調器（ＳＬＭ）、電気／電子制御可能な可変形ミラーを含むデバイス、微小電気機械光学系（例えば、ミラー）などの微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）などを含み得る。
【0058】
いくつかの実施形態によれば、各ＰＣｉｊは、制御コマンド（例えば、入力電力／電圧変化）を受信し、それに応じて、それぞれのＩＯＢｉｊの偏光状態を、好ましくはＩＯＢの自然な偏光の時間変化率より速い時間スパン内で変化させるように構成された、任意のタイプの偏光制御デバイスおよび／または要素を含み得る。ＰＣ １８５０は、例えば、圧電素子（単数または複数）ベースのコントローラ、ＬｉＮＯ２（ＬＮ）コントローラなどを含み得る。
【0059】
図３Ａおよび図３Ｂは、上に示されたような位相ロック機構を有する高速ＣＢＣシステムを使用した結果生じる効果を示す。図３Ａは、非同期の位相および偏光を有する多数の入力光学ビームのＣＢＣの結果として生じるＦＦビーム分布を示し、図３Ｂは、位相ロック機構を有する高速ＣＢＣシステムを使用した結果を示す。
【0060】
ここで、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、および４Ｄを参照すると、いくつかの実施形態による、参照ビームコリメータ１２０５と、参照光学ビーム（ＲＯＢ）を誘導する第２の光導波路１２０１の出力ノードを保持するホルダ要素１２０３との間の相対的な配置を制御することによるＣＯＯＢ １９００のビームステアリングを可能とする、ＣＯＯＢ １９００の波面制御機構が示される。
【0061】
図４Ａは、ｙ軸に沿って伝播される、平面波面を有するＲＯＢを示す。この場合、ホルダ要素１２０３および参照ビームコリメータ１２０５は両方とも、平面ＲＯＢが、参照ビームコリメータ１２０５の焦点も位置する軸ｙに沿って伝播されるように配置される。この構成では、すべてのＳＯＢは、同じ光路長（ＯＰＬ）を通って、ＲＯＢの伝播方向に平行に方向付けられ、ＣＢＣシステム１０００の動作時、すべてのチャネルの位相および／または偏光は、同じ位相および／または偏光に自動的にロックすることになり、（ＲＯＢの方向に垂直な）ｘ軸に平行に操作される（方向付けられる）、平面波面を有するＣＯＯＢ １９００をもたらす。
【0062】
図４Ｂは、ｙ軸に角度をなして、例えば、ｙ軸に対してゼロでない角度βで伝播される、平面波面を有するＲＯＢを示す。その場合、結果として生じるＣＯＯＢは、角度βに傾くことになる。
【0063】
この場合、ホルダ要素１２０３は、例えば、ホルダ要素１２０３および／または参照ビームコリメータ１２０５をｘ軸に沿ってシフトさせることによって、参照ビームコリメータ１２０５の焦点によって画定される軸からある距離シフトされて位置する。この構成では、Ｍ×Ｎ個のチャネルの各ｊ列の各ＳＯＢは、異なる光路長（ＯＰＬ）を通って方向付けられ、角度的にシフトされたＲＯＢと干渉する。この場合、ＣＢＣシステム１０００の動作時、それぞれの列ｊの隣接チャネルの位相および／または偏光は、
Δｘｓｔｅｅｒｉｎｇ＝Ｆｌ・β
に従って、異なる位相および／または偏光に自動的にロックすることになる。式中、Ｆｌは、ビームコリメータ１２０５の焦点距離である。隣接チャネル（セグメント）間の自動的な位相差は、
となり、ｘ軸に角度をなして操作される（方向付けられる）、平面波面を有するＣＯＯＢ １９００をもたらし、異なる位相および／または偏光は、それらのそれぞれのＰＤからの極値強度読取値に到達した時に、（それらを計算する必要なく）自動的にロックされることになり、それにより、最適な波面ステアリングを有する高速自動位相／偏光ロックを提供する。
Δｘｓｔｅｅｒｉｎｇ＝Ｆｌ・β
に従って、異なる位相および／または偏光に自動的にロックすることになる。式中、Ｆｌは、ビームコリメータ１２０５の焦点距離である。隣接チャネル（セグメント）間の自動的な位相差は、
【数3】
【0064】
図４Ｃは、ｙ軸に関して放物線対称に伝播される、放物線波面を有するＲＯＢを示す。この場合、ホルダ要素１２０３および参照ビームコリメータ１２０５は両方とも、放物線ＲＯＢが、参照ビームコリメータ１２０５の焦点も位置する軸ｙに関して対称に伝播されるように配置される。この構成では、ＣＢＣシステム１０００の動作時、すべてのチャネルの位相および／または偏光は、最適な位相および／または偏光に自動的にロックすることになり、（ＲＯＢの方向に垂直な）ｘ軸に平行に操作される（方向付けられる）、放物線波面を有するＣＯＯＢ １９００をもたらす。
【0065】
図４Ｄは、ｙ軸とゼロでない角度βを形成する軸ｗに関して対称に伝播される、放物線波面を有するＲＯＢを示す。この場合、ホルダ要素１２０３および参照ビームコリメータ１２０５の焦点は、軸ｘに沿ってｓｈ１および軸ｙに沿ってｓｈ２だけ互いからシフトされ得る。これは、ホルダ要素１２０３および／または参照ビームコリメータ１２０５を、ｘ軸およびｙ軸に沿ってシフト（移動）させることによって達成され得る。
【0066】
この構成では、ＣＢＣシステム１０００の動作時、それぞれの列ｊのチャネルの位相および／または偏光は、最適な位相および／または偏光に自動的にロックすることになり、ｘ軸および／またはｙ軸に対して角度をなして操作される（方向付けられる）、放物線波面を有するＣＯＯＢ １９００をもたらす。
【0067】
いくつかの実施によれば、波面制御の操作を可能とするために、ＣＢＣシステム１０００は、参照ビームコリメータ１２０５の焦点軸と、参照ビーム光導波路出力ノードを出る時のＲＯＢ初期出力方向との間の相対的な配置を物理的に変化させるための１つ以上の機械要素および／またはデバイスの制御（例えば、電子ベースおよび／またはコンピュータベースの制御）を可能とする、ステアリング機構をさらに含み得る。
【0068】
ここで、図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃを参照すると、いくつかの実施形態による、多数のＰＣＭ ２８５０を含む電子制御可能なフェーズドアレイ波面制御機構を使用することによって、位相および／または偏光ロックを可能とし、合成出力光学ビームの波面を制御するように構成された、ＣＢＣシステム２０００が示される。
【0069】
ＣＢＣシステム２０００は、ＩＯＢ ２１１０のＭ×Ｎ個のアレイを提供および制御し、各別個のＩＯＢの各位相および／または偏光を、それぞれＰＳ ２８００およびＰＣ ２８５０のＭ×Ｎ個のアレイを介して、例えばそれらと動作可能に関連付けられた制御サブシステム２７００を使用することによって制御しながら、ＩＯＢ ２１１０を、ｘ’軸に沿った第１の伝播方向に伝播するＣＯＯＢ ２９００、および（例えば、第１の伝播方向に垂直で、軸ｙ’に平行な）第２の伝播方向に沿って伝播されるＭ×Ｎ個のＳＯＢのアレイに分割するために、（例えば、コリメート要素２３００のＭ×Ｎ個のアレイを使用することによって）、ビームスプリッタ２４００に向かってそれらを方向付けるための、いずれかの機構を含み得る。
【0070】
ＣＢＣシステム２０００は、電子制御および／またはコンピュータ制御されるＰＣＭ ２００１のＭ×Ｎ個のアレイ、ＰＤ ２６００のＭ×Ｎ個のアレイ、参照光学ビーム源２２０１、参照ビームコリメータ２２０５、ならびにＣＯＯＢ ２９００を合焦させるように構成された出力コリメータ２００２をさらに含み得る。
【0071】
ＰＣＭ ２００１は、例えば、ＣＯＯＢ ２９００のビームステアリングを可能とするために、参照光学ビームの各部分（ここでは、各ｉｊチャネルの参照光学ビーム（ＲＯＢ）（すなわちＲＯＢｉｊ））を、別々に制御可能な方法で位相シフトさせるように、ビームスプリッタ２４００と参照ビーム源２２０１との間（例えば、参照ビームコリメータ２２０５の後）に位置し得る。
【0072】
ＰＣＭ ２００１は、例えば、ＣＯＯＢ ２９００のビームステアリングを可能とするために、例えば、各々が別々に電子制御可能であり、各チャネルの各ＲＯＢに異なる位相を設定することを可能とする、液晶ＳＬＭを含み得る。
【0073】
位相および／または偏光ロックは、チャネルのそれぞれのＰＤｉｊの強度読取値が最大／最小強度値となる時に、各チャネルｉｊの位相および／または偏光がロックされるような、その関連するＰＤｉｊからの強度読取値に基づく、各ＩＯＢｉｊの位相および／または偏光の閉ループ反復変更によって実行され得る。例えば、各チャネルｉｊの最大強度値は、それぞれのＩＯＢｉｊとＲＯＢｉｊとの干渉が完全に建設的であり、ＯＩＳｉｊのそれぞれの最大強度を生成する場合に達成され得る。
【0074】
例えば、ターゲット２０が、ＣＢＣシステム２０００からＦＦにおいて、（図５Ｂに示されるように）ｘ’ｚ’平面上に位置し、ターゲットが、ｘ’ｙ’ｚ’軸（ここで、例えばｘ’は、ＣＯＯＢ ２９００の伝播方向によって画定される）の０，０，０位置にある場合、すべてのＩＯＢの位相は、互いに等しくなるはずである。この場合、ＰＣＭは、ＣＢＣシステム２０００が、ＩＯＢ ２１１０の各々を、それらのそれぞれのＯＩＳの極値強度値に到達した時に自動的にロックすることを可能とするために、すべてのＲＯＢのすべての位相が互いに等しくなるように設定され得る。ターゲットがシフトされた位置、例えば、ｘ’ｙ’ｚ’軸の０，０，０位置からｄだけシフトされた位置（例えば、図５Ｂに示されるような、０，ｄ，０の位置）にある場合、各列ＮのＲＯＢの位相は、それらの対応するＯＩＳの最大／最小強度値に到達した時に、ＩＯＢ ２１１０の各々を最適な（異なる）位相値に自動的にロックさせることによってＣＯＯＢ ２９００の波面をターゲット２０の位置０，ｄ，０に操作するために、異なる値に各々設定され得る。
【0075】
いくつかの実施形態によれば、１つ以上の合焦レンズなどの出力ビームコリメートデバイス２００２が、ＣＯＯＢ ２９００の焦点距離などの合焦位置決めの制御を可能とするために使用され得る。
【0076】
ＣＯＯＢ ２９００の波面制御が、さらにまたは代わりに、例えばＣＯＯＢ ２９００の焦点または焦点面を制御することによる、ＣＯＯＢ波面の合焦制御を必要とする場合、出力ビームコリメートデバイス２００２は、その１つ以上のコリメート要素（例えば、レンズ）の相対的な配置を、電子制御可能および／またはコンピュータ制御可能な方法で機械的にシフトさせることを可能とし得る。
【0077】
図５Ｃは、ターゲット２０が、ｘ’軸に沿って、出力ビームコリメートデバイス２００２の焦点距離Ｄ１に配置され得るか、またはｘ’軸に沿って距離Ｄ２だけシフトされ得る例示的な場合を示し、後者の場合、出力ビームコリメートデバイス２００２は、ＣＯＯＢ ２９００を焦点距離Ｄ２に合焦させるために、（例えば、いくつかのレンズの相対的な配置を電子制御することによって）調節され得る。
【0078】
いくつかの実施形態によれば、ＣＢＣシステム２０００は、サンプリングコリメート要素（ＳＣＥ）２５００のＭ×Ｎ個のアレイをさらに含み得、各ＳＣＥｉｊは、それぞれのｉｊチャネルの、ＳＯＢｉｊとＲＯＢｉｊ １２１０との干渉から生じる光を、それぞれのＰＤｉｊ上に合焦させるように配置および構成される。
【0079】
いくつかの実施形態によれば、ＩＯＢ ２１１０およびＲＯＢはすべて、光源２１００などの単一の単色光源から生じ得る。
【0080】
ここで、図６を参照すると、いくつかの実施形態による、ＣＢＣ位相ロックのためのプロセスが示される。プロセスは、
時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイおよび参照光学ビームを提供すること（６１）と、
Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って伝播するように発生させること（６２）と、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割すること（６３）と、
参照光学ビームがサンプル光学ビームと干渉し、複数の光学干渉信号を発生させるように、参照光学ビームを方向付けること（６４）と、
各々が、複数の光学干渉信号の各光学干渉信号のそれぞれの強度を測定して、対応するパワー出力値を同時かつ連続的に生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供すること（６５）と、
入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの位相を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、変化させること（６６）と、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの位相をロックすること（６７）と
を含み得る。
時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイおよび参照光学ビームを提供すること（６１）と、
Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って伝播するように発生させること（６２）と、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割すること（６３）と、
参照光学ビームがサンプル光学ビームと干渉し、複数の光学干渉信号を発生させるように、参照光学ビームを方向付けること（６４）と、
各々が、複数の光学干渉信号の各光学干渉信号のそれぞれの強度を測定して、対応するパワー出力値を同時かつ連続的に生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供すること（６５）と、
入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの位相を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、変化させること（６６）と、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの位相をロックすること（６７）と
を含み得る。
【0081】
ここで、図７を参照すると、いくつかの実施形態による、ＣＢＣ偏光ロックのためのプロセスが示される。プロセスは、
時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイおよび参照光学ビームを提供すること（７１）と、
Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って伝播するように発生させること（７２）と、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割すること（７３）と、
参照光学ビームがサンプル光学ビームと干渉し、複数の光学干渉信号を発生させるように、参照光学ビームを方向付けること（７４）と、
各々が、複数の光学干渉信号の各光学干渉信号のそれぞれの強度を測定して、対応するパワー出力値を同時かつ連続的に生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供すること（７５）と、
入力光学ビームの各々の偏光を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの偏光を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、変化させること（７６）と、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの偏光をロックすること（７７）と
を含み得る。
時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイおよび参照光学ビームを提供すること（７１）と、
Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って伝播するように発生させること（７２）と、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割すること（７３）と、
参照光学ビームがサンプル光学ビームと干渉し、複数の光学干渉信号を発生させるように、参照光学ビームを方向付けること（７４）と、
各々が、複数の光学干渉信号の各光学干渉信号のそれぞれの強度を測定して、対応するパワー出力値を同時かつ連続的に生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供すること（７５）と、
入力光学ビームの各々の偏光を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの偏光を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、変化させること（７６）と、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの偏光をロックすること（７７）と
を含み得る。
【0082】
図８を参照すると、いくつかの実施形態による、波面制御を備えるＣＢＣシステムを使用する、波面制御プロセスが示される。このプロセスは、
例えば、ターゲット配置、（速度などの）運動特性値などの、１つ以上のターゲット特性値を示す、ターゲットデータを受信すること（８１）と、
ＣＯＯＢ波面制御のための制御パラメータ（単数もしくは複数）の値（単数もしくは複数）を決定すること（例えば、ターゲット配置ターゲットデータに基づいてＣＯＯＢをターゲットに向かって合焦および／または操作するための、合焦および／またはステアリング関連パラメータ値を決定すること）（８２）と、
例えば、参照光学ビームの各部分または各参照光学ビームの位相を制御可能に変化させることができる合焦デバイスおよび／またはステアリング機構の、電子／コンピュータ制御のための制御コマンドおよび／または制御信号を生成および送信することによって、決定された制御パラメータ（単数もしくは複数）の値（単数もしくは複数）に基づいて、ＣＯＯＢの波面を制御すること（８３）と、
入力光学ビームの各々の位相および／または偏光を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの位相／偏光を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、変化させること（８４）と、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの位相および／または偏光をロックすること（８５）と
を含み得る。
例えば、ターゲット配置、（速度などの）運動特性値などの、１つ以上のターゲット特性値を示す、ターゲットデータを受信すること（８１）と、
ＣＯＯＢ波面制御のための制御パラメータ（単数もしくは複数）の値（単数もしくは複数）を決定すること（例えば、ターゲット配置ターゲットデータに基づいてＣＯＯＢをターゲットに向かって合焦および／または操作するための、合焦および／またはステアリング関連パラメータ値を決定すること）（８２）と、
例えば、参照光学ビームの各部分または各参照光学ビームの位相を制御可能に変化させることができる合焦デバイスおよび／またはステアリング機構の、電子／コンピュータ制御のための制御コマンドおよび／または制御信号を生成および送信することによって、決定された制御パラメータ（単数もしくは複数）の値（単数もしくは複数）に基づいて、ＣＯＯＢの波面を制御すること（８３）と、
入力光学ビームの各々の位相および／または偏光を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの位相／偏光を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、変化させること（８４）と、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの位相および／または偏光をロックすること（８５）と
を含み得る。
【0083】
図９を参照すると、Ｍ×Ｎ個のチャネルおよびＭ×Ｎ個のＰＣＭを使用する、受信されたターゲットデータに基づく、ＣＢＣシステム位相ロックおよびＣＯＯＢ波面制御のプロセスの実施形態が示される。このプロセスは、
ターゲットデータを受信し、受信されたターゲットデータに基づいて、例えばＰＣＭのＭ×Ｎ個のアレイを使用して、参照光学ビームの各々の位相を設定すること（９１）と、
各ｉｊチャネルについて、
（時間ｔｃにおける）ＰＤｉｊの現在の強度読取値を受信すること（９２）と、
受信されたＰＤｉｊの現在の読取値を記憶すること（９３）と、
それぞれのチャネルの強度読取値が最初ではない場合（９４）、受信されたＰＤｉｊ強度読取値を、１つ以上の以前に受信されたＰＤｉｊ強度読取値（例えば、限られた時間スパン内で取得された限られた数の以前の強度読取値）と比較し（９５）、現在の強度読取値が、それぞれのチャネルのｉｊの１つ以上の以前に受信された強度読取値の少なくとも１つより高いか低いかをチェックすることと（９６）と、
時間スパン内で極値強度読取値を提供するＩＯＢｉｊの最適な位相が特定された場合（９６）、最適な位相がロックされ（９７）、
最適な位相が特定されなかった場合、位相の変化方向（例えば、増加または減少）が決定され、ＩＯＢｉｊのそれぞれの位相が変更されること（９８）
を含み得る。
ターゲットデータを受信し、受信されたターゲットデータに基づいて、例えばＰＣＭのＭ×Ｎ個のアレイを使用して、参照光学ビームの各々の位相を設定すること（９１）と、
各ｉｊチャネルについて、
（時間ｔｃにおける）ＰＤｉｊの現在の強度読取値を受信すること（９２）と、
受信されたＰＤｉｊの現在の読取値を記憶すること（９３）と、
それぞれのチャネルの強度読取値が最初ではない場合（９４）、受信されたＰＤｉｊ強度読取値を、１つ以上の以前に受信されたＰＤｉｊ強度読取値（例えば、限られた時間スパン内で取得された限られた数の以前の強度読取値）と比較し（９５）、現在の強度読取値が、それぞれのチャネルのｉｊの１つ以上の以前に受信された強度読取値の少なくとも１つより高いか低いかをチェックすることと（９６）と、
時間スパン内で極値強度読取値を提供するＩＯＢｉｊの最適な位相が特定された場合（９６）、最適な位相がロックされ（９７）、
最適な位相が特定されなかった場合、位相の変化方向（例えば、増加または減少）が決定され、ＩＯＢｉｊのそれぞれの位相が変更されること（９８）
を含み得る。
【0084】
ステップ９２～９８は、高速かつ効率的な方法でそれぞれのチャネルごとの最適な位相にロックするために、各チャネルについて、所定の時間スパンごとに、繰り返され得る。
【0085】
いくつかの実施形態によれば、上記のすべての位相および／または偏光ロック機構は、入力光学ビームの位相／偏光値不安定性（例えば、変化、および／または位相／偏光値変動率）に影響する環境または他の条件に関係なく、入力光学ビームの位相／偏光の変化速度より速いかまたはそれに等しいロック時間Ｔｌｏｃｋ内で、位相／偏光をロックすることを可能とし得るような、極めて高速かつ効率的な位相／偏光ロックを可能とする。
【0086】
実施例
実施例１は、コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）のための方法であって、
光源を使用してソース光学ビームを発生させることと、
ソース光学ビームを、時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイおよび参照光学ビームに分割することと、
Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って伝播するように発生させることと、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割することと、
参照光学ビームがサンプル光学ビームと干渉し、複数の対応する光学干渉信号を発生させるように、参照光学ビームを方向付けることと、
各々が、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度を測定し、そのそれぞれの光学干渉信号の検出された全体的な強度を示すパワー出力値を生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供することと、
入力光学ビームの各々の位相を、その対応する光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの位相を変化させることは、正確な位相を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、変化させることと、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックすることと
を含み、
光学干渉光信号の発生、多数の光学検出器のパワー出力値の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、
方法である。
実施例１は、コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）のための方法であって、
光源を使用してソース光学ビームを発生させることと、
ソース光学ビームを、時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイおよび参照光学ビームに分割することと、
Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って伝播するように発生させることと、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割することと、
参照光学ビームがサンプル光学ビームと干渉し、複数の対応する光学干渉信号を発生させるように、参照光学ビームを方向付けることと、
各々が、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度を測定し、そのそれぞれの光学干渉信号の検出された全体的な強度を示すパワー出力値を生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供することと、
入力光学ビームの各々の位相を、その対応する光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの位相を変化させることは、正確な位相を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、変化させることと、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックすることと
を含み、
光学干渉光信号の発生、多数の光学検出器のパワー出力値の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、
方法である。
【0087】
実施例２において、実施例１の主題は、各入力光学ビームの位相を変化させることは、Ｍ×Ｎ個の位相シフタ（ＰＳ）であって、各ＰＳは、それぞれの入力光学ビームの位相を変化させるように構成される、位相シフタと、Ｍ×Ｎ個の制御モジュール（ＣＭ）であって、各ＣＭは、異なるＰＳおよび対応する光学検出器と関連付けられ、それぞれの光学検出器から受信されたパワー出力値に基づいて、その関連するＰＳに制御コマンドを繰り返し送信するように構成される、制御モジュールとを使用して実行されることを含み得る。
【0088】
実施例３において、実施例２の主題は、各入力ＰＳのための制御コマンドは、各ＰＳが、それぞれの入力光学ビームの位相を、所定のかつ／または制御可能な位相シフトスパンΔφだけ増減させるような、それぞれの位相の方向の増減のみを指示することを含み得る。
【0089】
実施例４において、実施例１～３のいずれか１つ以上の主題は、出力光学ビームを発生させるステップは、入力光学ビームの各々を別々にコリメートするためのＭ×Ｎ個のコリメート要素のアレイを使用して実行されることを含み得る。
【0090】
実施例５において、実施例１～４のいずれか１つ以上の主題は、方法が、合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性を制御することをさらに含み得ることを含み得る。
【0091】
実施例６において、実施例５の主題は、合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性は、
波面の遠方界（ＦＦ）分布、
合成出力光学ビームによって形成可能な中心ローブのＦＦ位置、
中心ローブの合焦特性、
波面の空間的構成、
環境光学収差補正
の１つ以上を含むことを含む。
波面の遠方界（ＦＦ）分布、
合成出力光学ビームによって形成可能な中心ローブのＦＦ位置、
中心ローブの合焦特性、
波面の空間的構成、
環境光学収差補正
の１つ以上を含むことを含む。
【0092】
実施例７において、実施例５～６のいずれか１つ以上の主題は、記１つ以上の波面特性の制御は、参照光学ビームの波面の方向を制御することによって実行されることを含み得る。
【0093】
実施例８において、実施例７の主題は、参照光学ビームの波面の制御は、
参照光学ビームが出力される光導波路の出力端を機械的に移動させること、および／または
光導波路の出力端と、参照光学ビームの経路内に位置する合焦レンズとの間の相対的な配置を機械的に変化させること
によって実行されることを含み得る。
参照光学ビームが出力される光導波路の出力端を機械的に移動させること、および／または
光導波路の出力端と、参照光学ビームの経路内に位置する合焦レンズとの間の相対的な配置を機械的に変化させること
によって実行されることを含み得る。
【0094】
実施例９において、実施例５～６のいずれか１つ以上の主題は、１つ以上の波面特性の制御は、位相制御モジュール（ＰＣＭ）のＭ×Ｎ個のアレイを使用して実行され、各ＰＣＭは、それぞれのサンプル光学ビームと干渉する参照光学ビームの異なる部分の位相を制御するように配置および構成されることを含み得る。
【0095】
実施例１０において、実施例９の主題は、ＰＣＭのＭ×Ｎ個のアレイは、電子制御可能および／またはデジタル制御可能であることを含み得る。
【0096】
実施例１１において、実施例１０の主題は、ＰＣＭのＭ×Ｎ個のアレイは、空間光変調器のＭ×Ｎ個のアレイを備えることを含み得る。
【0097】
実施例１２において、実施例５～１１のいずれか１つ以上の主題は、合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性の制御は、ターゲットのＦＦ位置に従って行われることを含み得る。
【0098】
実施例１３において、実施例１～１２のいずれか１つ以上の主題は、方法が、入力光学ビームの各々の偏光を、そのそれぞれの光学干渉信号の受信されたパワー出力値に基づいて制御することをさらに含み得ることを含み得る。
【0099】
実施例１４において、実施例１３の主題は、入力光学ビームの各々の偏光の制御は、
入力光学ビームの各々の偏光を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器からの少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させるステップと、それぞれの光学検出器からの極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの偏光をロックするステップとを含み、各入力光学ビームの偏光を変化させることは、正確な偏光を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行されること
を含み得る。
入力光学ビームの各々の偏光を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器からの少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させるステップと、それぞれの光学検出器からの極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの偏光をロックするステップとを含み、各入力光学ビームの偏光を変化させることは、正確な偏光を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行されること
を含み得る。
【0100】
実施例１５において、実施例１～１４のいずれか１つ以上の主題は、方法が、制御可能な出力ビームコリメートデバイスを使用して、合成出力光学ビームを制御可能に合焦させることをさらに含むことを含み得る。
【0101】
実施例１６は、コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）のためのシステムであって、
－ソース光学ビームを発生させる光源と、
－ソース光学ビームを、Ｍ×Ｎ個の時間的にコヒーレントな入力光学ビームのアレイおよび参照光学ビームに分割するように構成されたビームスプリッティング機構と、
－入力光学ビームの各々を方向付けて別個のコリメート要素に通すように構成されたＭ×Ｎ個のコリメート要素のアレイであって、コリメート要素に通された入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが互いに平行であり、第１の伝播方向を画定するように発生させる、コリメート要素と、
－出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割するよう構成されたビームスプリッティング要素と、
－各々が、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度を測定し、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度に対応するパワー出力値を出力するように配置および構成される、Ｍ×Ｎ個の光学検出器のアレイと、
－測定されたパワー出力値を光学検出器の各々から連続的に受信し、入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器からの少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら変化させ、そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックするように構成された、制御サブシステムと
を備え、
各入力光学ビームの位相を変化させることは、正確な位相を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行され、
光学干渉光信号の発生、多数の光学検出器の出力の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、
システムである。
－ソース光学ビームを発生させる光源と、
－ソース光学ビームを、Ｍ×Ｎ個の時間的にコヒーレントな入力光学ビームのアレイおよび参照光学ビームに分割するように構成されたビームスプリッティング機構と、
－入力光学ビームの各々を方向付けて別個のコリメート要素に通すように構成されたＭ×Ｎ個のコリメート要素のアレイであって、コリメート要素に通された入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが互いに平行であり、第１の伝播方向を画定するように発生させる、コリメート要素と、
－出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割するよう構成されたビームスプリッティング要素と、
－各々が、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度を測定し、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度に対応するパワー出力値を出力するように配置および構成される、Ｍ×Ｎ個の光学検出器のアレイと、
－測定されたパワー出力値を光学検出器の各々から連続的に受信し、入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器からの少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら変化させ、そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックするように構成された、制御サブシステムと
を備え、
各入力光学ビームの位相を変化させることは、正確な位相を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行され、
光学干渉光信号の発生、多数の光学検出器の出力の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、
システムである。
【0102】
実施例１７において、実施例１６の主題は、制御サブシステムは、
Ｍ×Ｎ個の位相シフタ（ＰＳ）であって、各ＰＳは、異なる入力光学ビームの位相を変化させるように構成される、位相シフタと、
Ｍ×Ｎ個の処理モジュール（ＰＭ）であって、各ＰＭは、異なる光学検出器のパワー出力値を受信し、それと関連するＰＳを繰り返し制御するように構成される、制御モジュールと
の１つ以上を備えることを含み得る。
Ｍ×Ｎ個の位相シフタ（ＰＳ）であって、各ＰＳは、異なる入力光学ビームの位相を変化させるように構成される、位相シフタと、
Ｍ×Ｎ個の処理モジュール（ＰＭ）であって、各ＰＭは、異なる光学検出器のパワー出力値を受信し、それと関連するＰＳを繰り返し制御するように構成される、制御モジュールと
の１つ以上を備えることを含み得る。
【0103】
実施例１８において、実施例１６～１７のいずれか１つ以上の主題は、システムが、
参照ビームを誘導するための参照光ファイバであって、光ファイバは、光を光源から入力するための入力端、および参照ビームが放出される出力端を有する、参照光ファイバと、
サンプル光学ビームと干渉する前に、参照光学ビームをコリメートするように配置された参照ビームコリメータと
の１つ以上をさらに含み得ることを含み得る。
参照ビームを誘導するための参照光ファイバであって、光ファイバは、光を光源から入力するための入力端、および参照ビームが放出される出力端を有する、参照光ファイバと、
サンプル光学ビームと干渉する前に、参照光学ビームをコリメートするように配置された参照ビームコリメータと
の１つ以上をさらに含み得ることを含み得る。
【0104】
実施例１９において、実施例１６～１８のいずれか１つ以上の主題は、合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性を制御するように構成された波面制御機構をさらに含むことを含み得る。
【0105】
実施例２０において、実施例１９の主題は、合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性は、
波面の遠方界（ＦＦ）分布、
合成出力光学ビームによって形成可能な中心ローブのＦＦ位置、
中心ローブの合焦特性、
波面の空間的構成、
環境光学収差補正
の１つ以上を含むことを含み得る。
波面の遠方界（ＦＦ）分布、
合成出力光学ビームによって形成可能な中心ローブのＦＦ位置、
中心ローブの合焦特性、
波面の空間的構成、
環境光学収差補正
の１つ以上を含むことを含み得る。
【0106】
実施例２１において、実施例１９～２０のいずれか１つ以上の主題は、波面制御機構は、合成出力光学ビームのステアリング制御のために、参照光ファイバ出力端と参照ビームコリメータとの間の相対的な配置を制御するように構成されることを含み得る。
【0107】
実施例２２において、実施例１９～２０のいずれか１つ以上の主題は、システムが、位相制御モジュール（ＰＣＭ）のＭ×Ｎ個のアレイをさらに含み、各ＰＣＭは、それぞれのサンプル光学ビームと干渉する参照光学ビームの異なる部分の位相を制御するように配置および構成されることを含み得る。
【0108】
実施例２３において、実施例２２の主題は、ＰＣＭのＭ×Ｎ個のアレイは、制御サブシステムまたは別個のコントローラによって電子制御可能および／またはデジタル制御可能であることを含み得る。
【0109】
実施例２４において、実施例２３の主題は、ＰＣＭのＭ×Ｎ個のアレイは、空間光変調器（ＳＬＭ）のＭ×Ｎ個のアレイを備えることを含み得る。
【0110】
実施例２５において、実施例１９～２４のいずれか１つ以上の主題は、合成出力光学ビームの波面の１つ以上の特性の制御は、ターゲットのＦＦ位置に従って行われることを含み得る。
【0111】
実施例２６において、実施例１６～２５のいずれか１つ以上の主題は、システムが、Ｍ×Ｎ個の偏光コントローラ（ＰＣ）をさらに含み得、各ＰＣは、異なるＰＭと関連付けられ、入力光学ビームの各々の偏光を、そのそれぞれの測定されたパワー出力値の受信されたパワー出力値に基づいて制御するように構成されることを含み得る。
【0112】
実施例２７において、実施例２６の主題は、入力光学ビームの各々の偏光の制御は、
入力光学ビームの各々の偏光を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学干渉信号の少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることと、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの偏光をロックすることと
を含み、
各入力光学ビームの偏光を変化させることは、正確な偏光を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される
ことを含み得る。
入力光学ビームの各々の偏光を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学干渉信号の少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることと、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、各それぞれの入力光学ビームの偏光をロックすることと
を含み、
各入力光学ビームの偏光を変化させることは、正確な偏光を計算もしくは推定することなく、かつ／またはそれと関連する任意の他の信号を生成することなく、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される
ことを含み得る。
【0113】
実施例２８において、実施例１６～２７のいずれか１つ以上の主題は、システムが、合成出力光学ビームを制御可能に合焦させるように構成および配置された合焦デバイスをさらに含み得ることを含み得る。
【0114】
実施例２９において、実施例１６～２８のいずれか１つ以上の主題は、システムが、各々が、それを通して異なる入力光学ビームおよび／または出力光学ビームを誘導するように構成される、Ｍ×Ｎ個の光導波路のアレイをさらに含み得ることを含み得る。
【0115】
実施例３０において、実施例２９の主題は、光導波路は、光ファイバ、ファイバ増幅器、ドープされたファイバであることを含み得る。
【0116】
実施例３１は、コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）のための方法であって、
時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイを提供することと、
参照光学ビームを提供することと、
Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って伝播するように発生させることと、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割することと、
参照光学ビームがサンプル光学ビームと干渉し、複数の光学干渉信号を発生させるように、参照光学ビームを方向付けることと、
各々が、複数の光学干渉信号の各光学干渉信号のそれぞれの全体的な強度を測定して、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度に対応するパワー出力値を生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供することと、
入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの位相を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、変化させることと、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックすることと
を含み、
光学干渉光信号の発生、多数の光学検出器の出力の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、
方法である。
時間的にコヒーレントな入力光学ビームのＭ×Ｎ個のアレイを提供することと、
参照光学ビームを提供することと、
Ｍ×Ｎ個の入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが第１の伝播方向に沿って伝播するように発生させることと、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用されるように、出力光学ビームの各々を分割することと、
参照光学ビームがサンプル光学ビームと干渉し、複数の光学干渉信号を発生させるように、参照光学ビームを方向付けることと、
各々が、複数の光学干渉信号の各光学干渉信号のそれぞれの全体的な強度を測定して、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度に対応するパワー出力値を生成するように配置および構成される、複数のＭ×Ｎ個の光学検出器を提供することと、
入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器によって生成された少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら、自動的かつ別々に変化させることであって、各入力光学ビームの位相を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行される、変化させることと、
そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックすることと
を含み、
光学干渉光信号の発生、多数の光学検出器の出力の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、
方法である。
【0117】
実施例３２は、コヒーレントビーム合成（ＣＢＣ）のためのシステムであって、
Ｍ×Ｎ個の時間的にコヒーレントな入力光学ビームのアレイと、
参照光学ビームと、
入力光学ビームの各々を方向付けて別個のコリメート要素に通すように構成されたＭ×Ｎ個のコリメート要素のアレイであって、コリメート要素に通された入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが互いに平行であり、第１の伝播方向を画定するように発生させる、コリメート要素と、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用され、参照光学ビームと干渉するように方向付けられ、複数の光学干渉信号を発生させるように、出力光学ビームの各々を分割するよう構成されたビームスプリッティング要素と、
各々が、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度を測定し、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度に対応するパワー出力値を出力するように配置および構成される、複数の光学検出器と、
測定されたパワー出力値を光学検出器の各々から連続的に受信し、入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器からの少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら変化させ、そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックするように構成された、制御サブシステムと
を備え、
各入力光学ビームの位相を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行され、
光学干渉光信号の発生、多数の光学検出器の出力の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、
システムである。
Ｍ×Ｎ個の時間的にコヒーレントな入力光学ビームのアレイと、
参照光学ビームと、
入力光学ビームの各々を方向付けて別個のコリメート要素に通すように構成されたＭ×Ｎ個のコリメート要素のアレイであって、コリメート要素に通された入力光学ビームに対応するＭ×Ｎ個の出力光学ビームを、出力光学ビームが互いに平行であり、第１の伝播方向を画定するように発生させる、コリメート要素と、
出力光学ビームの各々の第１の部分が第１の伝播方向に向かって方向付けられ、出力光学ビームのすべての第１の部分が合成出力光学ビームを形成し、出力光学ビームの各々の第２の部分が第２の伝播方向に向かって方向付けられ、サンプル光学ビームとして使用され、参照光学ビームと干渉するように方向付けられ、複数の光学干渉信号を発生させるように、出力光学ビームの各々を分割するよう構成されたビームスプリッティング要素と、
各々が、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度を測定し、それぞれの光学干渉信号の全体的な強度に対応するパワー出力値を出力するように配置および構成される、複数の光学検出器と、
測定されたパワー出力値を光学検出器の各々から連続的に受信し、入力光学ビームの各々の位相を、それぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値をそれぞれの光学検出器からの少なくとも１つの以前に測定されたパワー出力値と比較しながら変化させ、そのそれぞれの光学干渉信号の極値パワー出力値に到達した時に、入力光学ビームの位相をロックするように構成された、制御サブシステムと
を備え、
各入力光学ビームの位相を変化させることは、そのそれぞれの光学干渉信号の測定されたパワー出力値に直接基づいて実行され、
光学干渉光信号の発生、多数の光学検出器の出力の測定、および位相ロックは、すべてのＭ×Ｎ個の入力および出力光学ビームならびに光学干渉信号について連続的かつ同時に実行される、
システムである。
【0118】
本発明は限られた数の実施形態に関して説明されてきたが、これらは、本発明の範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、むしろ実施形態のいくつかの例示として解釈されるべきである。
【0119】
本明細書に例示されたいずれかのデジタルコンピュータシステム、ユニット、デバイス、モジュール、および／またはエンジンは、本明細書に開示された方法を実装するように構成され得るか、またはその他の方法でプログラムされ得、システム、モジュール、および／またはエンジンがそのような方法を実装するように構成される限り、それは本開示の範囲および趣旨に含まれる。システム、モジュール、および／またはエンジンが、本明細書に開示された方法を実装するプログラムソフトウェアからのコンピュータ可読かつ実行可能な命令に従って特定の機能を行うようにプログラムされると、それは事実上、特に本明細書に開示された方法の実施形態に専用のコンピュータになる。本明細書に開示された方法および／またはプロセスは、例えば、非一時的有形コンピュータ可読および／または非一時的有形機械可読記憶デバイスを含む情報担体に有形に具現化され得る、コンピュータプログラム製品として実装され得る。コンピュータプログラム製品は、デジタルコンピュータの内部メモリに直接ロード可能であり得、本明細書に開示されたような方法および／またはプロセスを行うためのソフトウェアコード部分を含む。
【0120】
さらに、または代わりに、本明細書に開示された方法および／またはプロセスは、コンピュータ可読信号媒体によって無形に具現化され得るコンピュータプログラムとして実装され得る。コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドに、または搬送波の一部として、その中に具現化されたコンピュータ可読プログラムコードを備える伝播データ信号を含み得る。そのような伝播信号は、電磁気、光、またはそれらの任意の好適な組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない様々な形態のいずれかを取り得る。コンピュータ可読信号媒体は、非一時的なコンピュータまたは機械可読記憶デバイスではなく、本明細書で論じられた装置、システム、プラットフォーム、方法、動作、および／またはプロセスによって、またはそれらに関連して使用されるプログラムを通信、伝播、または移送することができる、任意のコンピュータ可読媒体であり得る。
【0121】
「非一時的コンピュータ可読記憶デバイス」および「非一時的機械可読記憶デバイス」は、分配媒体、中間記憶媒体、コンピュータの実行メモリ、および本明細書に開示された方法の実施形態を実装するコンピュータプログラムによって後で読み取るために記憶することができる任意の他の媒体またはデバイスを包含する。コンピュータプログラム製品は、１つのコンピュータまたは複数のコンピュータ上で、１つの場所に、または複数の場所にまたがって分配され、１つ以上の通信ネットワークによって相互接続されて、実行されるように配備され得る。
【0122】
これらのコンピュータ可読かつ実行可能な命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または機械を作るための他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供され得、その結果、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行される命令は、フローチャートおよび／またはブロック図のブロック（単数もしくは複数）に指定された機能／作用を実装するための手段を作り出す。これらのコンピュータ可読かつ実行可能なプログラム命令はまた、コンピュータ、プログラム可能データ処理装置、および／または他のデバイスに特定の方法で機能するように指示することができるコンピュータ可読記憶媒体に記憶され得、その結果、その中に記憶された命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャートおよび／またはブロック図のブロック（単数もしくは複数）に指定された機能／作用の態様を実装する命令を含む、製造品を含む。
【0123】
コンピュータ可読かつ実行可能な命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスにロードされ、一連の動作ステップをコンピュータ、他のプログラム可能装置、または他のデバイス上で行わせ、コンピュータ実装プロセスを作り出し得、その結果、コンピュータ、他のプログラム可能装置、または他のデバイス上で実行される命令は、フローチャートおよび／またはブロック図のブロック（単数もしくは複数）に指定された機能／作用の態様を実装する。
【0124】
モジュール、デバイス、機構、ユニット、およびまたはサブシステムは、各々、機械（単数または複数）実行可能な命令（例えば、コマンド）を含み得る。モジュールは、システムに、本明細書に開示されたような方法、プロセス、および／または動作を実装させるようにプログラムされた回路またはコントローラによって具現化され得る。例えば、モジュールは、例えば、カスタマイズされた超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路またはゲートアレイ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ロジックチップ、トランジスタ、および／または他のディスクリート部品などの既製の半導体を含む、ハードウェア回路として実装され得る。モジュールはまた、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイロジック、プログラマブルロジックデバイスなどの、プログラム可能なハードウエアデバイスに実装され得る。
【0125】
考察において、別途明記されない限り、本発明の実施形態の特徴（単数もしくは複数）の状態または関係特性を変更する「実質的に」および「約」などの形容詞は、状態または特性が、意図された用途のための実施形態の動作に許容される許容範囲内に定義されることを意味すると理解されるべきである。
【0126】
別途指定されない限り、大きさまたは数値に関する「実質的に」、「約」、および／または「近い」という用語は、それぞれの大きさまたは値の－１０％～＋１０％の範囲（両端を含む）内にあることを示唆し得る。
【0127】
方法が含み得るものは、図または対応する説明に限定されないことに留意することが重要である。例えば、方法は、図に記載されているものと比較して、追加の、またはより少ない、プロセスまたは動作を含み得る。加えて、方法の実施形態は、本明細書に示され、説明されたような時系列に必ずしも限定されない。
【0128】
例えば、「処理する」、「コンピューティングする」、「計算する」、「決定する」、「確立する」、「分析する」、「チェックする」、「推定する」、「導出する」、「選択する」、「推測する」などの用語を利用した本明細書の考察は、コンピュータのレジスタおよび／もしくはメモリ内の物理的な（例えば、電子的な）量として表されたデータを、コンピュータのレジスタおよび／もしくはメモリ、または動作および／もしくはプロセスを行う命令を記憶し得る他の情報記憶媒体内の物理量として同様に表された他のデータに操作または変換する、コンピュータ、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングシステム、または他の電子コンピューティングデバイスの動作（単数もしくは複数）ならびに／またはプロセス（単数もしくは複数）を指し得る。決定するという用語はまた、該当する場合、「ヒューリスティックに決定すること」を指し得る。
【0129】
実施形態が「閾値超」の条件を指す場合、これは、「閾値以上」の条件指す実施形態を除外すると解釈されるべきではないことに留意すべきである。同様に、実施形態が「閾値未満」の条件を指す場合、これは、「閾値以下」の条件指す実施形態を除外すると解釈されるべきではない。所与のパラメータの値が閾値超である場合に、ある条件が満たされていると解釈されるならば、所与のパラメータの値が所与の閾値以下である場合に、同じ条件は満たされていないと見なされることは明らかである。逆に、所与のパラメータの値が閾値以上である場合に、ある条件が満たされていると解釈されるならば、所与のパラメータの値が所与の閾値未満（それより下のみ）である場合に、同じ条件は満たされていないと見なされる。
【0130】
特許請求の範囲または明細書が「一」または「一つの」要素および／または特徴に言及する場合、そのような言及は、それらの要素の１つのみが存在すると解釈されるべきではないことを理解すべきである。したがって、例えば、「一つの要素」または「少なくとも１つの要素」への言及は、「１つ以上の要素」も包含し得る。
【0131】
単数形で使用される用語には、明示的に別途明記される場合、または文脈上、明白に他の意味に解釈すべき場合を除き、複数形も含まれるものとする。
【0132】
本出願の説明および特許請求の範囲において、動詞「備える」、「含む」、および「有する」の各々、ならびにそれらの活用形は、動詞の目的語（単数もしくは複数）が必ずしも動詞の主語（単数もしくは複数）の構成要素、要素、または部分の完全な列挙ではないことを示すために使用される。
【0133】
別途明記されない限り、選択オプションの列挙の最後の２つのメンバー間で「および／または」という表現を使用することは、列挙されたオプションの１つ以上を選択することが適切であり、実行することができることを示している。さらに、「および／または」という表現の使用は、「以下の少なくとも１つ」、「以下のいずれか１つ」、または「以下の１つ以上」という表現と交換可能に使用され得、その後に様々なオプションの列挙が続く。
【0134】
明確にするために、別個の実施形態または例の文脈で説明される本発明の特定の特徴はまた、単一の実施形態で組み合わせて提供され得ることが理解される。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態、例、および／もしくはオプションの文脈で説明される本発明の様々な特徴はまた、別個に、または任意の好適なサブコンビネーションで、または本発明の任意の他の説明された実施形態、例、もしくはオプションで好適なものとして、提供され得る。様々な実施形態、例、および／または随意の実装の文脈で説明される特定の特徴は、実施形態、例、および／または随意の実装がそれらの要素なしでは動作しない場合を除いて、それらの実施形態の必須の特徴と見なされるべきではない。
【0135】
本明細書では、「いくつかの実施形態では」、「いくつかの実施形態による」、「本発明のいくつかの実施形態による」、「例えば」、「一例として」、「例せば」、および「随意に」という用語を交換可能に使用することができることに留意されたい。
【0136】
図に示される要素の数は、決して限定的なものとして解釈されるべきではなく、単に例示を目的とするものである。
【0137】
「ように動作可能な」という用語は、「ように変更または構成される」という用語の意味を包含し得ることに留意されたい。言い換えれば、タスクを行う「ように動作可能な」機械は、いくつかの実施形態では、機能を行う（例えば、そのように変更される）単なる能力、およびいくつかの他の実施形態では、機能を行うように実際に作られる（例えば、構成される）機械を含み得る。
【0138】
本出願を通じて、様々な実施形態が、範囲形式で提示され、かつ／または範囲形式に関連し得る。範囲形式での説明は、単に便宜上および簡潔にするためのものであり、実施形態の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈されるべきではないことを理解すべきである。したがって、範囲の説明は、すべての可能な部分範囲およびその範囲内の個々の数値を具体的に開示していると見なされるべきである。例えば、１～６などの範囲の記述は、１～３、１～４、１～５、２～４、２～６、３～６などの部分範囲、ならびにその範囲内の個々の数字、例えば、１、２、３、４、５、および６を具体的に開示していると見なされるべきである。これは、範囲の幅に関係なく適用される。
【0139】
第１の指示数と第２の指示数と「の間に及ぶ」、ならびに第１の指示数「から」第２の指示数「に及ぶ」という語句は、本明細書では交換可能に使用され、第１および第２の指示数、ならびにそれらの間のすべての分数および整数を含むことを意図する。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】