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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-11
(54)【発明の名称】複数のＬＩＤＡＲシステム出力信号の走査
(51)【国際特許分類】
G01S 17/32 20200101AFI20240604BHJP
G01S 7/481 20060101ALI20240604BHJP
【ＦＩ】
G01S17/32
G01S7/481 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023575355
(86)(22)【出願日】2022-05-14
(85)【翻訳文提出日】2023-12-06
(86)【国際出願番号】 US2022029347
(87)【国際公開番号】W WO2022265779
(87)【国際公開日】2022-12-22
(31)【優先権主張番号】17/351,170
(32)【優先日】2021-06-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520437076
【氏名又は名称】シルク テクノロジーズ インコーポレイティッド
(74)【代理人】
【識別番号】110003007
【氏名又は名称】弁理士法人謝国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】アスガリ、メヘディ
(72)【発明者】
【氏名】ワーク、ニルマル、チンドゥ
【テーマコード（参考）】
5J084
【Ｆターム（参考）】
5J084AA01
5J084AA05
5J084AB17
5J084BA04
5J084BA05
5J084BA22
5J084BA36
5J084BA48
5J084BA51
5J084BB01
5J084CA15
(57)【要約】
ＬＩＤＡＲシステムは、スイッチ信号を複数の異なる代替導波路の１つに誘導するように構成されたスイッチを備える。前記スイッチ信号は、複数の異なるチャネルを搬送する。前記システムは、複数の異なるチャネル出力信号を受信する１つまたは複数の再誘導要素も含む。各チャネル出力信号は、異なる１つのチャネルを搬送する。前記１つまたは複数の再誘導要素は、前記チャネル出力信号を再誘導するように構成され、これにより、各チャネル出力信号が該１つまたは複数の再誘導要素から離れて移動する方向が、前記スイッチ信号を受信する代替導波路の変化に応じて変化する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スイッチ信号を複数の異なる代替導波路の１つに誘導するように構成されたスイッチであって、前記スイッチ信号が、複数の異なるチャネルを搬送する、スイッチ；及び、
複数の異なるチャネル出力信号を受信するように構成された１つまたは複数の再誘導要素であって、異なるチャネル出力信号のそれぞれが、異なる１つのチャネルを搬送し、
前記１つまたは複数の再誘導要素が、前記チャネル出力信号を再誘導するように構成され、これにより、各チャネル出力信号が前記１つまたは複数の再誘導要素から離れて移動する方向が、前記スイッチ信号を受信する代替導波路の変化に応じて変化する、再誘導要素
を含む、ＬＩＤＡＲシステム。
【請求項2】
前記１つまたは複数の再誘導要素が、レンズである、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記ＬＩＤＡＲシステムが、それぞれが異なる１つのチャネルを搬送する複数のシステム出力信号を出力するように構成され、前記システム出力信号のそれぞれが、前記１つまたは複数の再誘導要素から離れて移動する方向は、前記スイッチ信号を受信する代替導波路の変化に応じて変化する、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記１つまたは複数の再誘導要素が、前記チャネル出力信号が異なる送信角度で前記１つまたは複数の再誘導要素から離れて移動するように構成され、前記送信角度が、前記１つまたは複数の再誘導要素に対して測定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記スイッチ信号から光を受信し、前記チャネル出力信号を出力するように構成される分割器をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記分割器が、複数の第１分割器導波路及び複数の第２分割器導波路を含み、前記分割器が、１つの前記第１分割器導波路上のスイッチ信号からの光を受信するように構成され、
前記分割器が、前記第２分割器導波路の一部にチャネル出力信号を出力するように構成される、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記チャネル出力信号が出力される第２分割器導波路の一部が、前記スイッチ信号を受信する第１分割器導波路の変化に応じて変化する、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記チャネル出力信号が出力される第２分割器導波路の一部が、前記スイッチ信号を受信する代替導波路の変化に応じて変化する、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記代替導波路のそれぞれが、前記第１分割器導波路の１つとして機能する、請求項７に記載のシステム。
【請求項10】
前記分割器が、分波器である、請求項７に記載のシステム。
【請求項11】
前記チャネル出力信号のそれぞれが、前記１つまたは複数の再誘導要素に対して異なる入射角を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
前記異なる入射角が、前記スイッチ信号を受信する代替導波路の変化に応じて変化する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
システム出力信号がＬＩＤＡＲシステムから離れて視野内の複数の異なるサンプル領域に移動する方向を導くように構成された走査チップであって、各システム出力信号が、異なる１つのチャネルを搬送する、走査チップ；
前記走査チップとは別個であり、それぞれが拍動周波数で拍動している複合信号を生成するように構成されたＬＩＤＡＲチップであって、各複合信号を生成することは、同じチャネルを搬送する比較信号と参照信号を結合することを含み、
各比較信号が、それぞれが異なる１つのチャネルを搬送する複数の異なるシステム帰還信号のうちの１つからの光を含み、
各システム帰還信号が、視野内の物体によるシステム出力信号の反射後のシステム出力信号の１つからの光を含み、
各参照信号が、視野内の物体によって反射されなかった光を含む、ＬＩＤＡＲチップ；
出力信号を帰還信号から分離するように構成されたアダプターであって、
前記出力信号が、視野内の物体によって反射されなかった光を含み；
前記帰還信号が、前記出力信号及び各システム帰還信号からの光を含み、また
各システム出力信号が、前記出力信号からの光を含む、アダプター； 及び
前記拍動周波数を使用して、前記ＬＩＤＡＲシステムと物体との間の視線速度及び前記ＬＩＤＡＲシステムと物体との間の距離からなる群から選択される１つ以上の項目を示すＬＩＤＡＲデータを生成するように構成された電子機器
を含む、ＬＩＤＡＲシステム。
【請求項14】
前記ＬＩＤＡＲチップ及び前記走査チップが、それぞれ導波路を含み、前記アダプターが、導波路を除外する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記ＬＩＤＡＲチップ及び前記走査チップが、それぞれ光集積回路を含み、前記アダプターが、個別の構成要素を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記出力信号と前記帰還信号が、前記アダプターと前記走査チップとの間の同じ光路を移動する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項17】
前記出力信号が、前記チャネルのそれぞれを搬送し、前記帰還信号が、前記チャネルのそれぞれを搬送する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
前記光経路が、前記出力信号及び前記帰還信号が該光経路上を移動するときに自由空間を通過するように、自由空間を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項19】
前記ＬＩＤＡＲチップが、固体状態であり、前記走査チップが、固体状態であり、また、前記アダプターが、固体状態である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項20】
前記ＬＩＤＡＲチップが、前記チャネルのそれぞれを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号を誘導するように構成されたユーティリティ導波路を含み、前記参照信号のそれぞれ及び前記比較信号のそれぞれが、前記出射ＬＩＤＡＲ信号からの光を含む、請求項１６に記載のシステム。【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【0001】
本出願は、２０２１年６月１７日に出願された「複数のＬＩＤＡＲシステム出力信号の走査」と題された米国特許出願第１７／３５１，１７０号の継続出願であり、その全体が組み込まれる。
【分野】
【0002】
本発明は、光学装置、特にＬＩＤＡＲシステムに関する。
【背景】
【0003】
ＡＤＡＳ(先進運転支援システム)やＡＲ(拡張現実)等の応用に利用できるＬＩＤＡＲシステムに対する商業上の需要が高まっている。しかし、ＬＩＤＡＲシステムは通常、可動ミラーを使用してシステム出力信号を視野内のある場所から別の場所に走査する。これらのミラーの動きを停止したり開始したりするには、慣性のため時間がかかる。ほとんどのＬＩＤＡＲ応用では、システム出力信号による視野の高速走査が必要であるため、ミラーの動きに伴う時間遅延を回避することが望ましい。その結果、システム出力信号は通常、視野内で連続的に走査される。ＬＩＤＡＲデータ（ＬＩＤＡＲシステムとＬＩＤＡＲシステム外部の物体との間の視線速度及び／または距離）生成中のシステム出力信号の連続的な動きにより、ＬＩＤＡＲシステムに誤差や複雑さが生じ得る。そのため、改良されたＬＩＤＡＲシステムが必要とされている。
【概要】
【0004】
ＬＩＤＡＲシステムは、スイッチ信号を複数の異なる代替導波路の１つに誘導するように構成されたスイッチを備える。前記スイッチ信号は、複数の異なるチャネルを搬送する。前記システムは、複数の異なるチャネル出力信号を受信する１つまたは複数の再誘導要素も含む。各チャネル出力信号は、異なる１つのチャネルを搬送する。前記１つまたは複数の再誘導要素は、前記チャネル出力信号を再誘導するように構成され、これにより、各チャネル出力信号が該１つまたは複数の再誘導要素から離れて移動する方向が、前記スイッチ信号を受信する代替導波路の変化に応じて変化する。
【0005】
ＬＩＤＡＲシステムの別の実施形態は、システム出力信号がＬＩＤＡＲシステムから離れて視野内の複数の異なるサンプル領域に移動する方向を導くように構成された走査チップを含む。各システム出力信号は、異なる１つのチャネルを搬送する。前記システムは、前記走査チップとは別の、それぞれが拍動周波数で拍動している複合信号を生成するように構成されるＬＩＤＡＲチップも含む。各複合信号の生成には、同じチャネルを搬送する比較信号と参照信号を組み合わせることが含まれる。前記比較信号はそれぞれ、異なる１つのチャネルを搬送する複数の異なるシステム帰還信号のうちの１つからの光を含む。各システム帰還信号は、視野内の物体に反射された後のシステム出力信号の１つからの光を含む。各参照信号は、前記物体に反射されなかった光を含む。前記システムは、出力信号を帰還信号から分離するように構成されたアダプターも含む。前記出力信号は、視野内の物体に反射されなかった光を含む。前記帰還信号は、前記出力信号からの光及び各システム帰還信号からの光を含む。各システム出力信号は、前記出力信号からの光を含む。前記システムは、前記拍動周波数を使用して、ＬＩＤＡＲシステムと物体との間の視線速度、及びＬＩＤＡＲシステムと物体との間の距離からなる群から選択される１つまたは複数の項目を示すＬＩＤＡＲデータを生成するように構成された電子機器も含む。
【図面の簡単な説明】
【0006】
図１Ａは、ＬＩＤＡＲチップの上面図である。
【0007】
図１Ｂは、複数のレーザー源を含む光源を示す。
【0008】
図２は、ＬＩＤＡＲチップの上面図である。
【0009】
図３は、ＬＩＤＡＲチップの上面図である。
【0010】
図４は、ＬＩＤＡＲチップの上面図である。
【0011】
図５は、ＬＩＤＡＲチップと光通信するＬＩＤＡＲアダプターを含むＬＩＤＡＲアセンブリの上面図である。
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
図８Ａは、ＬＩＤＡＲシステムに適用した処理要素の一例を示す。
【0016】
【0017】
図８Ｃは、三角周波数同調を有するシステム出力信号の周波数対時間のグラフである。
【0018】
図８Ｄは、ＬＩＤＡＲシステムに適用した処理要素の別の一例を示す。
【0019】
【0020】
図９Ａ及び図９Ｂは、図１Ａから図４の文脈で開示された制御要素の全部または一部に適用した制御要素の一例を示す。図９Ａは、ＬＩＤＡＲチップ上に配置できる光学構成要素と光センサーの間のインターフェースを示す。
【0021】
図９Ｂは、ＬＩＤＡＲチップに含めることができる電子機器と光センサーとの間の関係の概略図である。
【0022】
図９Ｃは、システム出力信号の周波数と同じ時間軸上の信号の同相成分及び直交成分の振幅を示すグラフである。
【0023】
図９Ｄは、ＬＩＤＡＲシステムの電子機器に適用したプロセス変数識別要素の一例を示す。
【0024】
図９Ｅは、ＬＩＤＡＲシステムの電子機器に適用したプロセス変数識別要素の別の一例を示す。
【0025】
図１０は、螺旋形導波路を含む導波路の一部の上面図である。
【0026】
図１１Ａは、シリコン・オン・インシュレーター プラットフォーム上に導波路を含むＬＩＤＡＲチップの一部の断面図である。
【0027】
図１１Ｂから図１１Ｄは、シリコン・オン・インシュレーター プラットフォーム上に構築され、図２及び図４に従って構築されたＬＩＤＡＲチップに適用した帰還装置の一例を示す。図１１Ｂは、該帰還装置を備えるＬＩＤＡＲチップの一部の上面図である。
【0028】
【0029】
【0030】
図１２Ａは、エシェル格子を含むＬＩＤＡＲチップの一部の上面図である。
【0031】
【0032】
図１２Ｃは、エシェル格子の別の実施形態の断面図である。
【0033】
図１２Ｄは、帰還表面の一部の拡大上面図である。
【0034】
図１３は、光学スイッチの一例の上面図である。
【説明】
【0035】
ＬＩＤＡＲシステムは、複数のシステム出力信号を同時に出力するように構成される。いくつかの場合では、前記システム出力信号は、それぞれ異なる１つのチャネルを搬送する。前記ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲアセンブリと光信号を交換する走査チップを含む。前記ＬＩＤＡＲシステムは、異なるシステム出力信号がＬＩＤＡＲシステムから離れて移動する方向を走査するように走査チップを動作させる電子機器を含むことができる。それにより、異なるシステム出力信号が視野内の複数の異なるサンプル領域にそれぞれ走査される。前記電子機器は、システム出力信号からＬＩＤＡＲシステムに帰還する光を使用して、ＬＩＤＡＲシステムと視野内に位置する物体との間の視線速度及び/または距離を示すＬＩＤＡＲデータを生成することができる。前記走査チップは、集積光回路を含む固体状態のチップであってもよい。固体状態の装置を使用して複数のシステム出力信号を走査できるため、ＬＩＤＡＲデータの信頼性及びＬＩＤＡＲデータの生成速度が向上する。
【0036】
図１Ａは、電子機器がＬＩＤＡＲデータを生成するために使用できる拍動周波数で拍動している複合信号を生成するように構成されたＬＩＤＡＲチップの上面図である。前記ＬＩＤＡＲチップは、光集積回路を含む。この光回路は、出射ＬＩＤＡＲ信号を出力する光源１０を含むことができる。前記出射ＬＩＤＡＲ信号は、それぞれ異なる波長の１つ以上の異なるチャネルを含む。チャネルの波長は、あるチャネルから次のチャネルへの波長の増加（チャネル間隔）が一定または実質的に一定であるように、周期的に間隔をあけることができる。いくつかの場合では、前記チャネル間隔は、一定であり、０．５ｎｍ、１ｎｍ、３ｎｍ、または５ｎｍより大きく、かつ／または１０ｎｍ、１５ｎｍ、または２０ｎｍより小さい。いくつかの場合では、チャネル数Ｎは、２、４、または８より多く、かつ／または１６、３２、または６４より少ない。周期的に間隔をあけた波長を有する複数のチャネルを生成するための適切な光源１０には、限定するものではないが、コムレーザー、１つ以上の単一波長レーザー、及び／または出射ＬＩＤＡＲ信号に多重化された出力を有する１つ以上の複数波長レーザーが含まれる。
【0037】
ＬＩＤＡＲチップは、光源１０から出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するユーティリティ導波路１２も含む。ユーティリティ導波路１２は、ファセット１４で終端し、出射ＬＩＤＡＲ信号をファセット１４に搬送する。ファセット１４は、ファセット１４を通過する出射ＬＩＤＡＲ信号がチップから出射してＬＩＤＡＲ出力信号として機能するように配置することができる。例えば、ファセット１４をチップの端に配置することができる。これにより、ファセット１４を通過する出射ＬＩＤＡＲ信号がチップから出射してＬＩＤＡＲ出力信号として機能する。
【0038】
ＬＩＤＡＲ出力信号は、チップから離れて移動し、ＬＩＤＡＲ出力信号の経路上の物体によって反射され得る。反射された信号は、該物体から離れて移動する。ＬＩＤＡＲ出力信号が反射されると、反射された信号からの光の少なくとも一部が、ＬＩＤＡＲ入力信号としてＬＩＤＡＲチップ上の入力導波路１６に帰還される。入力導波路１６は、ＬＩＤＡＲ入力信号が入力導波路１６に入射できるファセット１８を含む。入力導波路１６に入射するＬＩＤＡＲ入力信号の部分は、入射ＬＩＤＡＲ信号とみなすことができる。入力導波路１６は、入射ＬＩＤＡＲ信号を比較分波器３０に搬送する。入射ＬＩＤＡＲ信号が複数のチャネルを含む場合、比較分波器３０は、入射ＬＩＤＡＲ信号を、それぞれが異なるチャネルを搬送する異なる比較信号に分割する。比較分波器３０は、異なる比較導波路３２上に比較信号を出力する。比較導波路３２はそれぞれ、比較信号のうちの１つを異なる処理要素３４に搬送する。
【0039】
ＬＩＤＡＲチップは、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部をユーティリティ導波路１２から参照導波路３７上に参照信号として移動させる分割器３６を含む。適切な分割器３６には、光学結合器、ｙ接合、及びＭＭＩが含まれるが、これらに限定されない。
【0040】
参照導波路３７は、参照光信号を参照分波器３８に搬送する。参照光信号が複数のチャネルを含む場合、参照分波器３８は、参照光信号を、それぞれが異なる波長を有する異なる参照信号に分割する。参照分波器３８は、異なる参照導波路４０上に参照信号を出力する。参照導波路４０はそれぞれ、参照信号のうちの１つを処理要素３４のうちの異なるものに搬送する。
【0041】
比較導波路３２及び参照導波路４０は、比較信号及び対応する参照信号が同じ処理要素３４で受信されるように構成される。例えば、比較導波路３２及び参照導波路４０は、同じ波長の、及び／または同じチャネルを搬送する比較信号及び参照信号が同じ処理要素３４で受信されるように構成される。
【0042】
以下により詳細に説明するように、処理要素３４はそれぞれ、比較信号を対応する参照信号と結合させて、視野上のサンプル領域のＬＩＤＡＲデータを搬送する複合信号を形成する。従って、複合信号は、サンプル領域のＬＩＤＡＲデータ（ＬＩＤＡＲシステムとＬＩＤＡＲシステムの外部の物体との間の視線速度及び／または距離）を抽出するように処理されることができる。
【0043】
ＬＩＤＡＲチップは、光源１０の動作及び／またはシステム出力信号の１つ以上の特徴を制御するための制御アセンブリを含むことができる。制御アセンブリは、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部をユーティリティ導波路１２から制御導波路５２に移動させる分割器５０を含む。出射ＬＩＤＡＲ信号の結合された部分は、タップ信号として機能する。分割器５０は、方向性結合器、光学結合器、ｙ接合、テーパ結合器、及びマルチモード干渉（ＭＭＩ）装置等の波長非依存型分割器とすることができる。
【0044】
制御導波路５２は、タップ信号を、遅延経路信号と促進経路信号との間の遅延の一次情報となり得る差動遅延機構５４に搬送する。該遅延機構５４は、前記タップ信号を受信し、該タップ信号を遅延信号と促進信号に分割する分割器６０を含む。分割器６０は、波長非依存型分割器とすることができる。例えば、第２分割器６０は、遅延信号及び促進信号が同じまたは実質的に同じ波長の選択を搬送するように構成することができる。従って、遅延信号と促進信号はそれぞれ複数のチャネルを搬送することができる。いくつかの場合では、遅延信号と促進信号がそれぞれのチャネルを搬送する。適切な第２分割器６８には、方向性結合器、光学結合器、ｙ接合、テーパ結合器、及びマルチモード干渉（ＭＭＩ）装置が含まれるが、これらに限定されない。
【0045】
遅延導波路６２は、遅延信号を第１分割器６４に搬送する。促進導波路６６は、促進信号を第２分割器６８に搬送する。遅延導波路６２は、促進導波路６６の長さを超えて遅延導波路の長さを増加させるために使用できる遅延セクション７０を含むことができる。例えば、図１Ａに示される遅延セクション７０は、遅延導波路６２の螺旋形配置を表すことができる。遅延導波路６２の長さが長いと、遅延信号と促進信号との間に遅延が生じる。
【0046】
第１分割器６４は、遅延信号を、それぞれが異なる遅延チャネル導波路７２上で搬送される遅延チャネル信号に分割する。第１分割器６４は、波長依存型分割器とすることができる。例えば、第１分割器６４は、遅延チャネル信号のそれぞれが異なる波長の選択を搬送するように構成することができる。一例として、第１分割器６４は、遅延チャネル信号のそれぞれが異なる１つのチャネルを搬送するように構成することができる。遅延チャネル導波路７２のそれぞれは、遅延チャネル信号のうちの１つを異なる制御要素７４に搬送する。その結果、制御要素７４のそれぞれは、異なるチャネルを搬送する遅延チャネル信号を受信する。従って、制御要素７４のそれぞれを異なるチャネルに関連付けることができる。適切な第１分割器６４には、アレイ導波路格子、エシェル格子、及びリング共振器ベースの装置等の分波器が含まれるが、これらに限定されない。
【0047】
第２分割器６８は、促進信号を、それぞれ異なる促進サブ導波路７６上で搬送される促進サブ信号に分割する。第２分割器６８は、波長依存型分割器とすることができる。例えば、第２分割器６８は、促進サブ信号のそれぞれが同じまたは実質的に同じ波長の選択を搬送するように構成することができる。従って、促進サブ信号のそれぞれは、複数のチャネルを搬送することができる。いくつかの場合では、促進サブ信号のそれぞれが、各チャネルを搬送する。促進サブ導波路７６のそれぞれは、促進サブ信号のうちの１つを制御要素７４の異なるものに搬送する。その結果、制御要素７４のそれぞれは、その制御要素７４に関連付けられたチャネルを搬送し、１つ以上の他のチャネルも搬送する促進サブ信号を受信することができる。従って、制御要素７４のそれぞれは、同じチャネルを搬送する促進サブ信号及び遅延チャネル信号を受信することができる。適切な第２分割器６８には、方向性結合器、光学結合器、ｙ接合、テーパ結合器、及びマルチモード干渉（ＭＭＩ）装置が含まれるが、これらに限定されない。
【0048】
いくつかの例では、第２分割器６８は、波長依存型分割器である。第２分割器６８として機能する波長依存型分割器は、促進サブ信号がそれぞれ異なる１つのチャネルを搬送するように構成することができる。また、促進サブ導波路７６は、各制御要素７４によって受信される促進サブ信号が、その制御要素７４に関連付けられたチャネルを搬送するように構成することができる。その結果、各制御要素７４は、制御要素７４によって受信される遅延チャネル信号と同じチャネルを搬送する促進サブ信号を受信することができる。
【0049】
上記の説明から明らかなように、タップ信号からの光は、いくつかの異なる遅延経路のうちの１つを分割器６０から制御要素７４中の１つの結合器まで通過する。遅延経路のそれぞれは、主に、遅延導波路６２、第１分割器６４、及び遅延チャネル導波路７２の１つによって定義される。各遅延経路には、遅延信号と遅延チャネル信号の１つとの結合である遅延経路信号が通過する。タップ信号からの光もまた、いくつかの異なる促進経路のうちの１つを分割器６０から制御要素７４まで通過する。促進経路はそれぞれ、主に、促進サブ導波路７６、第２分割器６８、及び促進サブ導波路７６のうちの１つによって定義される。各促進経路には、促進信号と促進サブ信号の１つとの結合である促進経路信号が通過する。
【0050】
各遅延経路は、共通部分及び分離部分を有する。各遅延経路の共通部分は、複数の遅延経路によって共有される。対照的に、遅延経路の分離部分は、他の遅延経路とは共有されない。共通部分を通過する光信号は、複数の異なるチャネルを搬送することができる。分離部分を通過する光信号は、それぞれ異なるチャネルを搬送することができる。例えば、遅延導波路６２は、各遅延経路に共通であり、共通部分として機能する。対照的に、遅延チャネル導波路７２は、他の遅延チャネル導波路７２からそれぞれ分離され、分離部分として機能する。
【0051】
各促進経路は、共通部分及び分離部分を有する。各促進経路の共通部分は、複数の促進経路によって共有される。対照的に、促進経路の分離部分は、他の促進経路とは共有されない。共通部分を通過する光信号は、複数の異なるチャネルを搬送することができる。分離部分を通過する光信号は、それぞれ異なるチャネルを搬送することができる。例えば、促進導波路６６は、各遅延経路に共通であり、共通部分として機能する。対照的に、各促進サブ導波路７６は、他の促進サブ導波路７６から分離され、分離部分として機能することができる。
【0052】
促進経路及び遅延経路は、各制御要素７４が同じチャネル（共通チャネル）を搬送する遅延経路信号及び促進経路信号を受信するように構成される。促進経路及び遅延経路は、異なる制御要素７４のそれぞれが、異なる共通チャネルを搬送する遅延経路信号及び促進経路信号を受信するように構成することができる。また、遅延経路及び促進経路は、制御要素７４のそれぞれで受信される遅延経路信号及び／または促進経路信号がチャネルのうちの１つだけを搬送するか、または本質的にチャネルのうちの１つだけを搬送するように構成することができる。
【0053】
遅延経路と促進経路を定義する構成要素は、同じ制御要素７４に到着する促進経路信号と遅延経路信号に関して、遅延経路信号が、促進経路信号と比べて遅く制御要素７４に到着するように構成される。
【0054】
遅延経路信号と促進経路信号にはタップ信号の異なる部分が含まれるため、各制御要素７４は、タップ信号の遅延部分を受信し、また、タップ信号の促進部分も受信するが、遅延部分はタップ部分に比べて遅延されている。遅延経路及び促進経路を定義する構成要素は、制御要素７４に到着するタップ部分と促進部分との間に遅延を提供するように構成することができる。例えば、遅延経路を定義する導波路及び促進経路を定義する導波路は、各制御要素８４で所望の遅延を提供する長さだけ遅延経路が促進経路よりも長くなるように構成することができる。遅延セクション７０の長さは、同じ制御要素７４につながる遅延経路と促進経路との間の長さの差の一次情報となり得る。図１Ａから明らかなように、異なるチャネルを搬送する遅延信号は、同じ遅延セクション７０を通過する。その結果、同じ遅延セクション７０が、各遅延経路及び各チャネルに共通である。
【0055】
制御アセンブリの構成及び動作に関する他の詳細は、２０２１年４月２９日に出願された「ＬＩＤＡＲシステム制御アセンブリの信号の低減」と題された米国特許出願第１７／２４４，８６９号に記載されており、その全体が本明細書に組み込まれる。
【0056】
光源１０は、ＬＩＤＡＲチップの上に配置されているように示されているが、光源１０の全部または一部がＬＩＤＡＲチップから離れて配置されてもよい。図１Ｂは、複数のレーザー源６８を含む光源１０の一例を示している。図１Ｂの光源は、ＬＩＤＡＲチップから離れて配置することも、ＬＩＤＡＲチップの上に配置することも、またはＬＩＤＡＲチップの上に統合することもできる。いくつかの場合では、レーザー源６８のそれぞれは、光源導波路７０上にチャネル信号を出力する。各チャネル信号は1つ以上のチャネルを搬送することができる。例えば、図１Ｂは、１つの可能な配置を示している。そこに、チャネルｉを搬送するチャネル信号を誘導する光源導波路７０がλｉと表記され、ここで、ｉがチャネル指数を表し、前記チャネルがそれぞれチャネル指数ｉ＝１～ｉ＝Ｎに関連付けられている。
【0057】
光源導波路７０のそれぞれは、チャネル信号を、チャネル信号を結合して、チャネル導波路またはユーティリティ導波路１２上で受信される光信号を形成するレーザー合波器７２に搬送する。適切なレーザー合波器７２には、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）合波器、エシェル格子合波器、及びスター結合器が含まれるが、これらに限定されない。電子機器は、レーザー源６８が各チャネルを同時に出力するように、レーザー源６８を動作させることができる。電子機器は、レーザー源６８が各チャネルを同時に出力するように、レーザー源６８を動作させることができる。
【0058】
いくつかの場合では、レーザー源６８のそれぞれは、光源導波路７０上のチャネルのうちの１つを出力する。光源１０に含まれるレーザー源６８の総数は、同時にサンプル領域に誘導されるＬＩＤＡＲ出力信号の数以上とすることができる。いくつかの場合では、光源１０に含まれるレーザー源６８の総数は、同時にサンプル領域に誘導されるＬＩＤＡＲ出力信号の数に等しい。その結果、各レーザー源６８は、同時にサンプル領域に誘導される異なるＬＩＤＡＲ出力信号の発生源となり得る。
【0059】
電子機器６２は、レーザー源６８を独立して動作させることができる。例えば、電子機器は、特定の周波数対時間波形を有する特定のＬＩＤＡＲ出力信号を提供するようにレーザー源６８を動作させることができる。電子機器はレーザー源６８を独立して動作させることができ、各レーザー源６８は異なるＬＩＤＡＲ出力信号の発生源となり得るため、電子機器は、異なるＬＩＤＡＲ出力信号が異なる周波数対時間波形を有するようにレーザー源６８を動作させることができる。
【0060】
図２は、遅延セクション７０の長さを短縮するために改変された図１Ａ及び図１ＢのＬＩＤＡＲチップを示している。分割器６０は、制御導波路５２からタップ信号を受信し、該タップ信号を促進信号及び第１遅延信号に分割する。促進信号は、図１の文脈で開示したように、促進導波路６６上で受信される。適切な分割器６０には、マルチモード干渉（ＭＭＩ）結合器及び方向性結合器が含まれるが、これらに限定されない。
【0061】
第１遅延導波路８０は、分割器６０から第１遅延信号を受信する。第１遅延導波路８０は、第１遅延信号を帰還装置８２に搬送する。帰還装置８２は、第１遅延信号が帰還装置８２から第１遅延導波路８０を通って分割器６０に帰還するように、第１遅延信号を第１遅延導波路８０に帰還させるように構成される。その結果、第１遅延信号は、第１遅延導波路８０を２回通過する。例えば、第１遅延信号は、図２のＡと表記された矢印によって示されるように、第１遅延導波路８０を各方向に１回通過する。適切な帰還装置８２には、ミラー及び反射面が含まれるが、これらに限定されない。
【0062】
分割器６０は、第１遅延導波路８０から第１遅延信号を受信し、該第１遅延信号を遅延導波路６２に出力する。遅延導波路６２上で受信される第１遅延信号の部分は、遅延導波路６２上を搬送される第２遅延信号として機能する。遅延導波路６２は、第２遅延信号を第１分割器６４に搬送する。従って、タップ信号からの光は、第１分割器６４で受信される前に、分割器６０から第１遅延導波路８０を２回、遅延導波路６２を１回通過する。その結果、第１遅延信号と第２遅延信号は共に、図１Ａの文脈で開示された遅延信号として効果的に機能する。
【0063】
第１遅延導波路８０は、遅延セクション７０を含む。第１遅延導波路８０を２回通過する光は、遅延信号が分割器６０と第１分割器６４との間を通過する有効経路長を増加させる。該有効経路長の増加により、遅延信号と促進信号との間に所望の遅延を提供するために、遅延セクション７０の長さを短縮することができる。
【0064】
図２の上記の説明から明らかなように、タップ信号からの光は、分割器６０から制御要素７４の１つまで、いくつかの異なる遅延経路のうちの１つを通過する。遅延経路のそれぞれは、主に、第１遅延導波路８０、分割器６０、遅延導波路６２、第１分割器６４、及び遅延チャネル導波路７２のうちの１つによって定義される。遅延経路のそれぞれには、第１遅延信号、第２遅延信号、及び遅延チャネル信号のうちの１つの結合である遅延経路信号が通過する。タップ信号からの光もまた、分割器６０から制御要素７４まで、いくつかの異なる促進経路のうちの１つを通過する。促進経路はそれぞれ、主に、促進導波路６６、第２分割器６８、及び促進サブ導波路７６のうちの１つによって定義される。
【0065】
各遅延経路は、共通部分及び分離部分を有する。各遅延経路の共通部分は、複数の遅延経路によって共有される。対照的に、遅延経路の分離部分は、他の遅延経路とは共有されない。共通部分を通過する光信号は、複数の異なるチャネルを搬送することができる。分離部分を通過する光信号は、それぞれ異なるチャネルを搬送することができる。例えば、第１遅延導波路８０と遅延導波路６２は、各遅延経路に共通であり、共通部分として機能する。対照的に、遅延チャネル導波路７２は、他の遅延チャネル導波路７２から分離され、分離部分として機能する。
【0066】
それぞれの促進経路は、共通部分及び分離部分を有する。各促進経路の共通部分は、促進経路によって共有される。対照的に、促進経路の分離部分は、他の促進経路とは共有されない。共通部分を通過する光信号は、複数の異なるチャネルを搬送することができる。分離部分を通過する光信号は、それぞれ異なるチャネルを搬送することができる。例えば、促進導波路６６は、各遅延経路に共通であり、共通部分として機能する。対照的に、各促進サブ導波路７６は、他の促進サブ導波路７６から分離され、分離部分として機能することができる。
【0067】
各促進経路には、促進信号と促進サブ信号の１つの結合である促進経路信号が通過する。促進経路及び遅延経路は、各制御要素７４が同じチャネル（共通チャネル）を搬送する遅延経路信号及び促進経路信号を受信するように構成される。促進経路及び遅延経路は、異なる制御要素７４のそれぞれが、異なる共通チャネルを搬送する遅延経路信号及び促進経路信号を受信するように構成することができる。また、遅延経路及び促進経路は、制御要素７４のそれぞれで受信される遅延経路信号及び／または促進経路信号がチャネルのうちの１つだけを搬送するか、または本質的にチャネルのうちの１つだけを搬送するように構成することができる。
【0068】
遅延経路と促進経路を定義する構成要素は、同じ制御要素７４に到着する促進経路信号と遅延経路信号に関して、遅延経路信号が、促進経路信号と比べて遅く制御要素７４に到着するように構成される。
【0069】
遅延経路信号と促進経路信号はタップ信号の異なる部分を表すため、各制御要素７４は、タップ信号の遅延部分を受信し、また、タップ信号の促進部分も受信するが、遅延部分はタップ部分に比べて遅延されている。遅延経路及び促進経路を定義する構成要素は、制御要素７４に到着するタップ部分と促進部分との間に遅延を提供するように構成することができる。例えば、遅延経路を定義する導波路と促進経路を定義する導波路は、各制御要素８４で所望の遅延を提供する長さだけ遅延経路が促進経路よりも長くなるように構成することができる。遅延セクション７０の長さは、同じ制御要素７４につながる遅延経路と促進経路との間の長さの差の一次情報となり得る。図２から明らかなように、異なるチャネルを搬送する第１遅延信号は、同じ遅延セクション７０を通過する。その結果、同じ遅延セクション７０が各遅延経路に共通である。
【0070】
上述したように、いくつかの場合では、第２分割器６８は、促進サブ信号がそれぞれ異なるチャネルを搬送するように構成された波長依存型分割器とすることができる。図１Ａ及び図２は、これらの促進サブ信号が共通信号（前記促進信号）から分離されていることを示しているが、それぞれが異なるチャネルを搬送する促進サブ信号は、光源導波路７０からタップすることができる。例えば、図３は、図１Ｂに従って構築された光源１０を含むように改変された図１ＡのＬＩＤＡＲシステムを示している。光源導波路７０のそれぞれは、チャネル信号の部分を光源導波路７０から促進サブ導波路７６の１つに移動させるように構成された分割器６０を含む。促進サブ導波路７６によって受信されるチャネル信号の部分は、促進サブ信号の１つとして機能する。促進サブ信号はそれぞれ、異なる１つのチャネルを搬送する。上述したように、促進サブ導波路７６はそれぞれ、促進サブ信号の１つを制御要素７４の１つに搬送する。促進サブ信号はタップ信号から分離されていないため、遅延導波路６２は、図３に示すように、分割器５０から遅延信号を受信することができる。例えば、遅延導波路６２は、分割器５０から出射ＬＩＤＡＲ信号の部分を受信することができる。遅延導波路６２によって受信される出射ＬＩＤＡＲ信号の部分は、遅延信号として機能することができる。適切な分割器６０には、方向性結合器、光学結合器、ｙ接合、テーパ結合器、及びマルチモード干渉（ＭＭＩ）装置等の波長非依存型分割器が含まれるが、これらに限定されない。
【0071】
同じ制御要素７４によって受信される促進サブ信号及び遅延チャネル信号はそれぞれ、同じ光源導波路７０からの光、従って同じチャネル信号からの光を含む。各チャネル信号からの光は、光源導波路７０上の分割器６０から制御要素７４の１つまで、いくつかの異なる遅延経路のうちの１つを通過する。遅延経路のそれぞれは、主に、光源導波路７０の分割器６０以降の部分、レーザー合波器７２、ユーティリティ導波路１２のレーザー合波器７２と分割器５０の間の部分、分割器５０、遅延導波路６２、第１分割器６４、及び遅延チャネル導波路７２のうちの１つによって定義される。
【0072】
各遅延経路は、１つの共通部分及び複数の分離部分を有する。各遅延経路の共通部分は、複数の遅延経路によって共有される。対照的に、遅延経路の分離部分は、他の遅延経路とは共有されない。共通部分を通過する光信号は、複数の異なるチャネルを搬送することができる。分離部分を通過する光信号は、それぞれ異なるチャネルを搬送することができる。例えば、ユーティリティ導波路１２のレーザー合波器７２と分割器５０との間の部分及び遅延導波路６２は、各遅延経路に共通であり、共通部分として機能する。対照的に、光源導波路７０の分割器６０以降の部分及び遅延チャネル導波路７２は、他の遅延チャネル導波路７２から分離され、分離部分として機能する。
【0073】
図３のＬＩＤＡＲシステムでは、各遅延経路には、チャネル信号、出射ＬＩＤＡＲ信号、遅延信号、及び遅延チャネル信号の１つの結合である遅延経路信号が通過する。また、各チャネル信号からの光は、光源導波路７０上の分割器６０から制御要素７４の１つまで、異なる促進経路を通過する。促進経路には共通部分が含まれていない。促進経路はそれぞれ、主に、促進サブ導波路７６によって定義される。促進サブ信号のそれぞれは、促進経路の１つを通過する促進経路信号として機能する。
【0074】
促進経路及び遅延経路は、各制御要素７４が同じチャネル（共通チャネル）を搬送する遅延経路信号及び促進経路信号を受信するように構成される。促進経路及び遅延経路は、異なる制御要素７４のそれぞれが、異なる共通チャネルを搬送する遅延経路信号及び促進経路信号を受信するように構成することができる。また、遅延経路及び促進経路は、制御要素７４のそれぞれで受信される遅延経路信号及び／または促進経路信号がチャネルのうちの１つだけを搬送するか、または本質的にチャネルのうちの１つだけを搬送するように構成することができる。
【0075】
遅延経路と促進経路を定義する構成要素は、同じ制御要素７４に到着する促進経路信号と遅延経路信号に関して、遅延経路信号が、促進経路信号と比べて遅く制御要素７４に到着するように構成される。
【0076】
遅延経路信号と促進経路信号には共通信号(チャネル信号)の異なる部分が含まれるため、各制御要素７４は、共通信号の遅延部分を受信し、また、タップ信号の促進部分も受信するが、遅延部分はタップ部分に比べて遅延されている。遅延経路及び促進経路を定義する構成要素は、制御要素７４に到着するタップ部分と促進部分との間に遅延を提供するように構成することができる。例えば、遅延経路を定義する導波路及び促進経路を定義する導波路は、各制御要素８４で所望の遅延を提供する長さだけ遅延経路が促進経路よりも長くなるように構成することができる。遅延セクション７０の長さは、同じ制御要素７４につながる遅延経路と促進経路との間の長さの差の一次情報となり得る。図３から明らかなように、異なるチャネルを搬送する遅延信号は、同じ遅延セクション７０を通過する。その結果、同じ遅延セクション７０が、各遅延経路及び各チャネルに共通である。
【0077】
図３は、促進信号における光が複数のチャネルを搬送する共通信号から分離されていないが、遅延信号における光が共通信号から分離されているＬＩＤＡＲシステムを示している。しかし、該ＬＩＤＡＲシステムは、促進信号における光が共通信号から分離されず、遅延信号における光が共通信号から分離されないように構成することができる。例えば、図４は、促進信号と遅延信号における光が共通信号から分離されないように改変された図３のＬＩＤＡＲシステムを示している。光源導波路７０のそれぞれは、図２の文脈で開示された分割器５０及び差動遅延機構５４を含む。その結果、各分割器５０は、チャネル信号の一部を光源導波路７０から制御導波路５２に移動させるように構成される。制御導波路５２によって受信されるチャネル信号の部分は、タップ信号として機能することができる。各チャネル信号は異なる１つのチャネルを搬送するため、各タップ信号における光は、異なるチャネルの１つを搬送する。
【0078】
タップ信号は、それぞれ異なる分割器６０で受信される。各分割器６０は、タップ信号を促進信号と第１遅延信号とに分割する。促進信号はそれぞれ、促進導波路６６上で受信される。適切な分割器６０には、マルチモード干渉結合器（ＭＭＩ）及び方向性結合器が含まれるが、これらに限定されない。
【0079】
第１遅延導波路８０のそれぞれは、分割器６０から第１遅延信号を受信する。第１遅延導波路８０は、該第１遅延信号を帰還装置８２に搬送する。帰還装置８２は、第１遅延信号を第１遅延導波路８０に帰還させるように構成される。これにより、第１遅延信号が帰還装置８２から第１遅延導波路８０を通って分割器６０に帰還するように進行する。その結果、第１遅延信号は、第１遅延導波路８０を２回通過する。分割器６０のそれぞれは、第１遅延導波路８０から第１遅延信号を受信し、遅延導波路６２上に第１遅延信号を出力する。遅延導波路６２上で受信される第１遅延信号の部分は、遅延導波路６２上を搬送される第２遅延信号として機能する。第１遅延信号及び関連する第２遅延信号は、共に遅延信号として効果的に機能することができる。
【0080】
チャネル信号がそれぞれ単一のチャネルを搬送する場合、結果として生じる第１遅延信号及び第２遅延信号も単一のチャネルを搬送する。その結果、第２遅延信号は、共通信号ではなく、図１Ａから図３の文脈で開示された第１分割器６４は必要ない。さらに、第２遅延信号は単一のチャネルを搬送するため、それぞれが図１Ａから図３の文脈で開示された遅延チャネル信号の１つとして効果的に機能することができる。その結果、遅延導波路６２のそれぞれは、遅延チャネル信号として機能する第２遅延信号を制御要素７４の１つに搬送することによって、図１Ａから図３の遅延チャネル導波路７２として機能することができる。
【0081】
チャネル信号がそれぞれ単一のチャネルを搬送する場合、結果として生じる促進信号も単一のチャネルを搬送する。その結果、結果として生じる促進信号のそれぞれは、共通信号ではなく、図１Ａから図３の文脈で開示された第２分割器６８は必要ない。さらに、促進信号のそれぞれは単一のチャネルを搬送するため、それぞれが図１Ａから図３の文脈で開示された促進サブ信号の１つとして効果的に機能することができる。その結果、促進導波路６６のそれぞれは、制御要素７４のうちの１つに促進サブ信号として機能する促進信号を搬送することによって、促進サブ導波路７６として機能することができる。
【0082】
同じ制御要素７４によって受信される促進サブ信号及び遅延チャネル信号はそれぞれ、同じ光源導波路７０からの光を含み、従って同じチャネル信号からの光を含む。各チャネル信号からの光は、いくつかの異なる遅延経路のうちの１つを光源導波路７０上の分割器５０から制御要素７４の１つまで通過する。各遅延経路は、主に、制御導波路５２、分割器６０、第１遅延導波路８０、及び遅延導波路６２によって定義される。各促進経路及び各遅延経路には、共通部分が含まれていない。
【0083】
図４のＬＩＤＡＲシステムにおいて、遅延経路のそれぞれでは、制御信号、第１遅延信号、及び第２遅延信号の結合である遅延経路信号が通過する。さらに、各チャネル信号からの光は、光源導波路７０上の分割器５０から制御要素７４の１つまで、異なる促進経路を通過する。促進経路はそれぞれ、主に、制御導波路５２、分割器６０、及び促進導波路６６によって定義される。促進経路のそれぞれには、制御信号、分割器６０、及び促進サブ信号の結合である促進経路信号が通過する。促進経路及び遅延経路は、各制御要素７４が同じチャネルを搬送する遅延経路信号及び促進経路信号を受信するように構成される。遅延経路と促進経路を定義する構成要素は、同じ制御要素７４に到着する促進経路信号と遅延経路信号に関して、遅延経路信号が、促進経路信号と比べて遅く制御要素７４に到着するように構成される。
【0084】
遅延経路信号と促進経路信号には共通信号(チャネル信号の１つ)の異なる部分が含まれるため、各制御要素７４は、共通信号の遅延部分を受信し、また、また、タップ信号の促進部分も受信するが、遅延部分はタップ部分に比べて遅延されている。遅延経路及び促進経路を定義する構成要素は、制御要素７４に到着するタップ部分と促進部分との間に遅延を提供するように構成することができる。例えば、遅延経路を定義する導波路及び促進経路を定義する導波路は、各制御要素８４で所望の遅延を提供する長さだけ遅延経路が促進経路よりも長くなるように構成することができる。遅延セクション７０の長さは、同じ制御要素７４につながる遅延経路と促進経路との間の長さの差の一次情報となり得る。図４から明らかなように、異なるチャネルを搬送する第１遅延信号は、異なる遅延セクション７０を通過する。
【0085】
いくつかの場合では、ＬＩＤＡＲアセンブリは、ＬＩＤＡＲシステムから出射する光を搬送する出力信号と、既にＬＩＤＡＲシステムから出射して該ＬＩＤＡＲシステムに帰還する光を含む帰還信号とを分離するように構成されたＬＩＤＡＲチップ及びＬＩＤＡＲアダプターを含む、またはそれらから構成される。いくつかの場合では、ＬＩＤＡＲアダプターは、ＬＩＤＡＲチップと１つ以上の反射物体及び／または視野との間に物理的かつ光学的に配置することができ、そこで、第１ ＬＩＤＡＲ入力信号及び/またはＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲチップから視野まで移動する光路は、ＬＩＤＡＲアダプターを通過する。また、ＬＩＤＡＲアダプターは、ＬＩＤＡＲ入力信号とＬＩＤＡＲ出力信号で動作するように構成することができ、それにより、ＬＩＤＡＲ入力信号とＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲアダプターとＬＩＤＡＲチップの間の異なる光路を通過するが、ＬＩＤＡＲアダプターと視野内の反射物体の間は同じ光路を通過する。
【0086】
図１Ａから図４までのＬＩＤＡＲチップに適用したＬＩＤＡＲアダプターの一例を図５に示している。該ＬＩＤＡＲアダプターは、ベース上に配置された複数の構成要素を含む。例えば、該ＬＩＤＡＲアダプターは、ベース１０２上に配置された循環器１００を含む。図示の光学循環器１００は、３つのポートを含み、１つのポートに入射した光が次のポートから出射するように構成される。例えば、図示の光学循環器は、第１ポート１０４、第２ポート１０６、及び第３ポート１０８を含む。ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップのユーティリティ導波路１２から第１ポート１０４に入射し、第２ポート１０６から出射する。
【0087】
ＬＩＤＡＲアダプターは、第２ポート１０６からのＬＩＤＡＲ出力信号の出力が、ＬＩＤＡＲアダプターからの、従ってＬＩＤＡＲシステムからのＬＩＤＡＲ出力信号の出力としても機能できるように構成することができる。その結果、ＬＩＤＡＲアダプターから出力されるＬＩＤＡＲ出力信号は、アセンブリ出力信号として機能することができる。
【0088】
アセンブリ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号からの光を含むか、それからなるか、または本質的にそれからからなる。従って、アセンブリ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号と同じまたは実質的に同じであり得る。しかし、アセンブリの出力信号と、ＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号の間には差異があり得る。例えば、ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲアダプターを通過する際に光損失を経験する可能性があり、かつ／またはＬＩＤＡＲアダプターは、ＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲアダプターを通過する際に、ＬＩＤＡＲ出力信号を増幅するように構成された増幅器をオプションで含むことができる。
【0089】
サンプル領域内の１つ以上の物体がアセンブリ出力信号を反射すると、反射光の少なくとも一部が、アセンブリ帰還信号として循環器１００に帰還する。アセンブリ帰還信号は、第２ポート１０６を通って循環器１００に入射する。図５は、アセンブリ出力信号が ＬＩＤＡＲアセンブリに帰還する信号と同じ経路に沿ってＬＩＤＡＲアセンブリから離れて移動する様子を示している。
【0090】
システム帰還信号は、第３ポート１０８を通って循環器１００から出射して、ＬＩＤＡＲチップ上の比較導波路１８に誘導される。従って、アセンブリ帰還信号の全部または一部は、第１ ＬＩＤＡＲ入力信号として機能することができ、第１ ＬＩＤＡＲ入力信号は、アセンブリ帰還信号からの光を含むか、またはそれからなる。従って、ＬＩＤＡＲ出力信号及び第１ ＬＩＤＡＲ入力信号は、異なる光路に沿ってＬＩＤＡＲアダプターとＬＩＤＡＲチップとの間を通過する。
【0091】
図５から明らかなように、ＬＩＤＡＲアダプターは、循環器１００の他に光学構成要素を含むことができる。例えば、ＬＩＤＡＲアダプターは、ＬＩＤＡＲ出力信号とアセンブリ帰還信号の光路を誘導し、制御するための構成要素を含むことができる。一例として、図５のアダプターは、ＬＩＤＡＲ出力信号が循環器１００に入射する前に、ＬＩＤＡＲ出力信号を受信して増幅するように配置されたオプションの増幅器１１０を含む。増幅器１１０は、電子機器６２によって動作させることができ、電子機器６２がＬＩＤＡＲ出力信号のパワーを制御できるようにする。
【0092】
図５は、オプションの第１レンズ１１２及びオプションの第２レンズ１１４を含むＬＩＤＡＲアダプターも示している。第１レンズ１１２は、ＬＩＤＡＲ出力信号を所望の位置に結合するように構成することができる。いくつかの場合では、第１レンズ１１２は、ＬＩＤＡＲ出力信号を所望の位置に集束または視準するように構成される。一例では、第１レンズ１１２は、ＬＩＤＡＲアダプターが増幅器１１０を含まない場合に、ＬＩＤＡＲ出力信号を第１ポート１０４に結合するように構成される。別の例として、ＬＩＤＡＲアダプターが増幅器１１０を含む場合、第１レンズ１１２は、入射ポート上のＬＩＤＡＲ出力信号を増幅器１１０に結合するように構成することができる。第２レンズ１１４は、所望の位置でＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように構成することができる。いくつかの場合では、第２レンズ１１４は、ＬＩＤＡＲ出力信号を所望の位置に集束または視準するように構成される。例えば、第２レンズ１１４は、ＬＩＤＡＲ出力信号を比較導波路１８のファセット３５に結合するように構成することができる。
【0093】
ＬＩＤＡＲアダプターは、ミラー等の１つ以上の方向変更要素を含むこともできる。図５は、アセンブリ帰還信号を循環器１００から比較導波路１８のファセット２０に再誘導する方向変更要素１１６としてのミラーを含むＬＩＤＡＲアダプターを示している。
【0094】
ＬＩＤＡＲチップは、１つ以上の光信号の光路を制限する１つ以上の導波路を含む。ＬＩＤＡＲアダプターは導波路を含むことができるが、アセンブリ帰還信号及びＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲアダプター上の構成要素間及び／またはＬＩＤＡＲチップとＬＩＤＡＲアダプター上の構成要素との間を移動する光路は、自由空間であり得る。例えば、アセンブリ帰還信号及び／またはＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲアダプター上の異なる構成要素間及び／またはＬＩＤＡＲアダプター上の構成要素とＬＩＤＡＲチップとの間を移動するときに、ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプター、及び／またはベース１０２が配置されている大気中を移動することができる。その結果、レンズや方向変更要素等の光学構成要素を利用して、アセンブリ帰還信号とＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲアダプターへ、またはＬＩＤＡＲアダプターから通過する光路の特性を制御することができる。
【0095】
ＬＩＤＡＲアダプターに適したベース１０２には、基板、プラットフォーム、及びプレートが含まれるが、これらに限定されない。適切な基板には、ガラス、シリコン、及びセラミックが含まれるが、これらに限定されない。前記構成要素は、基板に取り付けられる個別の構成要素であってもよい。個別部品をベース１０２に取り付けるための適切な技術には、エポキシ、はんだ、及び機械的クランプが含まれるが、これらに限定されない。一例では、１つ以上の構成要素は、統合された要素であり、残りの構成要素は、個別の要素である。別の例では、ＬＩＤＡＲアダプターは、１つ以上の統合された増幅器を含み、残りの構成要素は、個別の要素である。
【0096】
前記アダプターに適用した循環器１００には、２０１９年１２月２３日に出願され、「偏光角による信号分離を伴うＬＩＤＡＲシステム」と題された米国特許出願第１６／７２６，２３５号及び２０２１年４月２日に出願され、「ＬＩＤＡＲシステムにおける循環器の使用」と題された米国特許出願第１７／２２１，７７０号に開示された循環器が含まれるが、これに限定されない。これらは、いずれもその全体が本明細書に組み込まれる。
【0097】
ＬＩＤＡＲアセンブリは、システム出力信号がＬＩＤＡＲシステムから離れて、視野内の複数の異なるサンプル領域に移動する方向を制御するために電子機器が動作できる走査チップと組み合わせて使用することができる。図６は、図５に従って構築されたアダプターとともに使用される走査チップの一例の上面図である。該走査チップは、光集積回路を含む。該光集積回路は、アダプターからアセンブリ出力信号を受信する共通導波路１１７を含む。共通導波路１１７は、アセンブリ出力信号を光学スイッチ１１８に搬送する。図６には示されていないが、増幅器、レンズ、または光ファイバ等の他の光学構成要素を、循環器１０６と光学スイッチ１１８との間の光路上に配置することができる。その結果、他の光学構成要素は、アセンブリ出力信号が光学スイッチ１１８で受信される前に、アセンブリ出力信号に対して動作することができる。光学スイッチ１１８で受信されるアセンブリ出力信号の一部は、スイッチ信号として機能することができる。光学スイッチ１１８は、スイッチ信号を複数の代替導波路１１９の一部に誘導する。光学スイッチ１１８は、電子機器６２によって動作させることができる。例えば、電子機器は、光学スイッチ１１８を操作して、どの代替導波路１１９がスイッチ信号を受信するかを制御することができる。いくつかの場合では、光学スイッチ１１８は、スイッチ信号を複数の代替導波路１１９のうちの１つに誘導する。代替導波路１１９はそれぞれ、代替導波路指数ｍ＝１からＭに関連付けられる。
【0098】
走査チップは、代替導波路１１９及び複数のチャネル出力導波路１２１と光通信する分割器１２０を含む。代替導波路１１９は、第１分割器導波路として機能することができ、チャネル出力導波路１２１は、第１分割器導波路として機能することができる。スイッチ信号を受信した代替導波路１１９は、スイッチ信号からの光を分割器１２０に誘導する。分割器１２０は、スイッチ信号からの光を、チャネル出力導波路１２１上でそれぞれ受信される複数の異なるチャネル出力信号に分割するように構成される。スイッチ信号は、出射ＬＩＤＡＲ信号からの光を含むか、またはそれからなるため、スイッチ信号は、出射ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される複数のチャネルを搬送する共通チャネルとすることができる。分割器１２０は、波長依存型分割器とすることができる。その結果、各チャネル出力信号は、異なる１つのチャネルを搬送することができる。適切な第１分割器１２０には、アレイ導波路格子、エシェル格子、及びリング共振器ベースの装置等の分波器が含まれるが、これらに限定されない。
【0099】
分割器１２０は、チャネル出力導波路１２１の一部がそれぞれチャネル出力信号の１つを受信するように構成される。チャネル出力信号のうちの１つを受信する１つまたは複数の出力導波路１２１は、どの代替導波路１１９がスイッチ信号を受信するかの変化に応じて変化することができる。例えば、図６のチャネル出力導波路１２１は、Ｃｉ，ｍ と表記されており、ここで、ｉはチャネル指数を表し、ｍは代替導波路指数を表す。代替導波路指数ｍの代替導波路１１９がスイッチ信号を受信すると、Ｃｉ，ｍと表記されたチャネル出力導波路１２１のそれぞれがチャネル出力信号の１つを受信する。一例として、代替導波路指数２の代替導波路１１９がスイッチ信号を受信すると、Ｃｉ，２と表記されたチャネル出力導波路１２１のそれぞれがチャネル出力信号の１つを受信する。この例では、Ｃ１，２、Ｃ２，２、及びＣＮ，２と表記されたチャネル出力導波路１２１のそれぞれは、チャネル出力信号のうちの１つを受信するが、一方、Ｃ１，１、Ｃ２，１、ＣＮ，１、Ｃ１，２、Ｃ１，Ｍ、Ｃ２，Ｍ、及びＣＮ，Ｍと表記されたチャネル出力導波路１２１は、チャネル出力信号の１つを受信しない。それと比較して、代替導波路指数Ｍの代替導波路１１９がスイッチ信号を受信すると、Ｃｉ，Ｍと表記されたチャネル出力導波路１２１のそれぞれがチャネル出力信号の１つを受信する。
【0100】
電子機器は、どの代替導波路１１９がスイッチ信号を受信するかを制御するように光学スイッチ１１８を動作させることができ、チャネル出力信号の１つを受信するチャネル出力導波路１２１の部分は、どの代替導波路１１９がスイッチ信号を受信するかに応じて変化するので、該電子機器は、光学スイッチ１１８を操作して、どのチャネル出力導波路１２１がチャネル出力信号の１つを受信するかを制御することができる。
【0101】
ＬＩＤＡＲシステムはまた、チャネル出力導波路１２１のいずれか１つからチャネル出力信号を受信し、異なるチャネル出力信号が再誘導要素から離れて異なる方向に移動するように、受信したチャネル出力信号を誘導するように構成された再誘導要素を含む。さらに、再誘導要素は、受信したチャネル出力信号を誘導し、これにより、出射ＬＩＤＡＲ信号のそれぞれが再誘導要素から離れて移動する方向が、再誘導要素が出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するチャネル出力導波路１２１の関数となる。
【0102】
チャネル出力信号は、再誘導要素から様々な方向に離れて移動する結果として、ＬＩＤＡＲシステムから様々な方向に離れて移動する。
【0103】
チャンネル出力信号の異なる方向は、各チャネル出力信号が再誘導要素から離れて移動する方向が、再誘導要素がチャネル出力信号を受信するチャネル出力導波路１２１の変化に応答して変化するという点で、チャネル出力導波路１２１の関数であり得る。いくつかの場合では、再誘導要素は、異なる方向のいずれも互いに平行にならないように構成される。例えば、再誘導要素は、異なるチャネル出力信号が異なる送信角度で再誘導要素から離れて移動し、再誘導要素が異なるチャネル出力導波路１２１からチャネル出力信号を受信するときに送信角度が変化するように構成することができる。送信角度は、再誘導要素に対して測定される。
【0104】
図６では、レンズが再誘導要素１２２として機能する。このレンズは、チャネル出力導波路１２１からチャネル出力信号を受信するように配置される。レンズ及びチャネル出力導波路１２１は、異なるチャネル出力導波路１２１からのチャネル出力信号がレンズの入力側の異なる領域に入射する、かつ／またはレンズの入力側で異なる入射角を有するように配置される。その結果、異なるチャネル出力導波路１２１からのチャネル出力信号は、レンズから離れて異なる方向に移動する。例えば、図６は、再誘導要素１２２がＣｉ，ｍと表記されたチャネル出力導波路１２１から受信したチャネル出力信号の送信角度をθｉ，ｍと表記している。ここで、ｉはチャネル指数を表し、ｍは代替導波路指数を表す。
【0105】
図６は、Ｃ１，Ｍ及びＣＮ，Ｍと表記されたチャネル出力導波路１２１から出力されたチャネル出力信号の送信角度ラベル（θｉ，ｍ）を表記している。スイッチ信号がｍ＝Ｍと表記された代替導波路に誘導される場合、Ｃ１，Ｍと表記されたチャネル出力導波路１２１から出力されたチャネル出力信号は、送信角度θ１，Ｍを有し、ＣＮ，Ｍと表記されたチャネル出力導波路１２１から出力されたチャネル出力信号は、送信角度θＮ，Ｍを有する。送信角度θ１、Ｍは送信角度θＮ，Ｍとは異なるため、再誘導要素１２２は、異なるチャネルを搬送し、再誘導要素１２２から離れて異なる方向に移動するチャネル出力信号を同時に出力することができる。
【0106】
図６はまた、ＣＮ，１及びＣＮ，Ｍと表記されたチャネル出力導波路１２１から出力されたチャネル出力信号の送信角度ラベル（θｉ，ｍ）を表記している。スイッチ信号がｍ＝１と表記された代替導波路に誘導される場合、チャネルＮを搬送するチャネル出力信号は、送信角度ＣＮ，１を有する。スイッチ信号を受信する代替導波路が、ｍ＝Ｍと表記された代替導波路に変更される場合、チャネルＮを搬送するチャネル出力信号の送信角度は、θＮ，Ｍに変化する。図６から明らかなように、送信角度ＣＮ，１は、送信角度θＮ，Ｍとは異なる。その結果、チャネル出力信号が再誘導要素１２２から離れて移動する方向は、スイッチ信号を受信する代替導波路の変化に応じて変化する。
【0107】
前記送信角度は、再誘導要素１２２に対して測定される。例えば、レンズの光軸と ＬＩＤＡＲ出力信号の間の送信角度を測定することができる。図６から明らかなように、角度θｉ，ｍは、チャネル出力導波路１２１が異なれば異なる。異なるチャネル出力導波路１２１からのチャネル出力信号は、レンズから離れて異なる方向に移動するため、電子機器は、チャネル出力信号に所望の方向を提供する代替導波路１１９にスイッチ信号を誘導するようにスイッチを操作することによって、チャネル出力信号の方向を制御することができる。１つの代替導波路１１９から別の代替導波路１１９への方向の変化の程度は、レンズ構造の関数となり得る。従って、レンズ構造を変更して、代替導波路間の方向の変化の程度を増減させることができる。
【0108】
ＬＩＤＡＲシステムは、再誘導要素１２２から出力されるチャネル出力信号のうちの１つからの光をそれぞれ含む、またはそれからなるシステム出力信号を出力するように構成される。その結果、各システム出力信号は、異なる１つのチャネルを搬送することができる。以下に説明するように、再誘導要素１２２から出力されるチャネル出力信号のそれぞれは、システム出力信号の１つとして機能することができる。各システム出力信号は、視野内のサンプル領域を照射する。システム出力信号によって照射されているサンプル領域に物体が存在する場合、該物体は、システム出力信号からの光を反射することができる。反射光は、システム帰還信号としてＬＩＤＡＲシステムに帰還する。各システム帰還信号は、異なる１つのチャネルを搬送することができる。
【0109】
以下に説明するように、システム出力信号のそれぞれがＬＩＤＡＲシステムから離れて移動する方向は、スイッチ信号を受信する代替導波路１１９の変化に応じて変化する。その結果、電子機器は、スイッチ信号を受信する代替導波路１１９を変更することによって、視野内の異なるサンプル領域を通じてシステム出力信号のそれぞれを走査することができる。ＬＩＤＡＲシステムは、サンプル領域ごとにＬＩＤＡＲデータを生成するように構成することができる。
【0110】
いくつかの場合では、電子機器は、サンプル領域持続期間を有するサンプル領域照射期間の間、スイッチ信号を受信する代替導波路１１９の切り替えを遅延させる。その結果、システム出力信号はそれぞれ、サンプル領域持続期間中に異なるサンプル領域を照射する。サンプル領域持続期間は、システム出力信号がＬＩＤＡＲシステムから最大動作距離にある物体まで到達してからＬＩＤＡＲシステムに帰還するのに少なくとも十分な時間を提供するように選択することができる。
【0111】
走査チップは、それぞれが異なる１つのシステム帰還信号からの光を含む、またはそれからなるチャネル帰還信号を受信することができる。以下で説明するように、いくつかの場合では、システム帰還信号のそれぞれが、チャネル帰還信号の異なる１つの信号として機能する。チャネル出力導波路１２１は、チャネル出力導波路１２１から出力されるチャネル出力信号と同じチャネルを搬送するチャネル帰還信号を受信する。例えば、サンプル領域照射期間中、チャネルλｉを搬送するチャネル帰還信号は、サンプル領域照射期間中にチャネルλｉを搬送するチャネル出力信号を出力するチャネル出力導波路１２１に帰還する。チャネル出力導波路１２１の一部はサンプル領域照射期間中にチャネル出力信号を出力しないため、チャネル出力導波路１２１の一部は、サンプル領域照射期間中にチャネル帰還信号を受信しないが、異なるサンプル領域照射期間中にチャネル帰還信号を受信し得る。
【0112】
チャネル出力導波路１２１は、受信したチャネル帰還信号を分割器１２０に搬送する。分割器１２０は、チャネル帰還信号を、共通導波路１１７上で受信されるアセンブリ帰還信号に結合することができる。従って、分割器１２０は、分波器／合波器として動作することができる。共通導波路は、アセンブリ帰還信号を出射ポートに搬送し、アセンブリ帰還信号は、該出射ポートを通って走査チップから出射し、上述したようにＬＩＤＡＲアダプターによって受信されることができる。いくつかの例では、出射ポートは、共通導波路１１７のファセットである。
【0113】
図６では、Ｒはレンズの入力側でのチャネル出力信号の半径を表し、Ｒ’はレンズ半径を表し、また、ｓはレンズから物体までの距離を表す。Ｒ’の値を選択して、レンズによって捕捉される発散光の量を増やすことができる。Ｒ／ｓ比を使用して、Ｒ’に必要な値を近似することができ、また、導波路ファセットからの光の発散角の関数とすることができる。発散光の捕捉を増やすには、発散半角Φの２倍を使用することができる。その場合、Ｒ／ｓは少なくともｔaｎ（２Φ）に等しくなる。例えば、代替導波路ファセットの横方向の寸法が１０μｍの場合、横方向の発散半角Φは約６°である。その場合、Ｒ／ｓは少なくともｔaｎ（１２°)＝１／５に等しくなる。Ｒ’はレンズ半径を表し、これは、代替導波路間の切り替えによるレンズ上のＬＩＤＡＲ出力信号の位置の変化に対応するために、ＬＩＤＡＲ出力信号（Ｒ) の半値幅よりも大きくすることができる。いくつかの場合では、Ｒ’は、Ｒ、１．３Ｒ、または１．６Ｒ以上、かつ／または４Ｒまたは６Ｒ以下であり、ここで、Ｒはｓ＊ｔａｎ（２Φ）以上である。
【0114】
チャネル出力導波路１２１のファセット間の中心間距離は、図６ではｄで表記されている。角度分解能は、ｄを小さくすることで向上することができる。いくつかの場合では、前記中心間距離は、隣接するファセットの各ペアで一定である。しかし、前記中心間距離は、ファセットのペアごとに異なる場合がある。ファセット１８間の適切な中心間距離には、５、１０、または５０μｍより大きい、かつ／または１００、１，０００、または１０，０００μｍ未満の距離が含まれるが、これらに限定されない。
【0115】
Ｎ＊Ｍの最大値は、（１＋２（Ｒ’ －Ｒ）／ｄ）に最も近い整数値とすることができる。ここで、Ｒはレンズの入力側のチャネル出力信号の直径であり、Ｒ'はレンズの半径である。従って、走査チップは、（１＋２（Ｒ’－Ｒ）／ｄ）の最も近い整数値以下の数のチャネル出力導波路１２１を含むことができる。いくつかの場合では、Ｎ＊Ｍは、５、１０、または５０以上、かつ／または１００、５００、または１０００未満である。ＬＩＤＡＲ出力信号を代替導波路１１９のそれぞれに順次に誘導することによって走査できる角度範囲（２θＮ，Ｍ）は、ＮまたはＭを増加させることによって増やすことができる。従って、光学系の限界内で、ｄを減少させることにより分解能を向上させることができ、ＮまたはＭを増加させることにより走査範囲を改善させることができる。
【0116】
レンズは、異なるチャネル出力導波路１２１からのＬＩＤＡＲ出力信号を視準するように構成することができる。さらにまたは代わりに、レンズは、１つまたは複数のファセットがレンズの焦点に位置するように配置することができる。
【0117】
図６は、再誘導要素１２２が走査チップから離れて配置されているのを示しているが、再誘導要素１２２は、走査チップ上に含めることができる。
【0118】
ＬＩＤＡＲシステムには、電子機器、ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプター、走査チップ、再誘導要素が含まれる。例えば、図７Ａは、図１Ａの文脈で開示されたＬＩＤＡＲチップ、図５の文脈で開示されたＬＩＤＡＲアダプター、及び図６の文脈で開示された走査チップ及び再誘導要素を含むＬＩＤＡＲシステムの上面図である。前記ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプター、走査チップ、及び再誘導要素は、固体状態のＬＩＤＡＲシステムを提供するために固体状態とすることができる。
【0119】
再誘導要素１２２から出力されるチャネル出力信号は、ＬＩＤＡＲシステムから離れて移動し、従って、それぞれが異なるチャネルを搬送するシステム出力信号として機能する。その結果、各システム出力信号は、チャネル出力信号からの光を含むか、またはそれからなる。
【0120】
上述したように、各チャネル出力信号が再誘導要素１２２から離れて移動する方向は、再誘導要素がチャネル出力信号を受信するチャネル出力導波路１２１の変化に応じて変化する。その結果、システム出力信号のそれぞれがＬＩＤＡＲシステムから離れて移動する方向は、スイッチ信号を受信する代替導波路１１９の変化に応じて変化する。その結果、電子機器は、スイッチ信号を受信する代替導波路１１９を変更することによって、視野内の異なるサンプル領域を通じてシステム出力信号のそれぞれを走査することができる。
【0121】
システム帰還信号からの光は、システムの出力信号によって照射された物体によって反射され得る。反射光は、システム帰還信号としてＬＩＤＡＲシステムに戻って移動することができる。異なるシステム帰還信号は、それぞれ異なる１つのチャネルを搬送する。ＬＩＤＡＲシステムによって受信されるシステム帰還信号は、それぞれチャネル 帰還信号として機能することができる。例えば、チャネル出力信号によって受信された各システム帰還信号は、チャネル帰還信号の１つとして帰還することができる。
【0122】
図７ＡのＬＩＤＡＲシステムでは、チャネル出力信号はシステム出力信号として機能するが、該ＬＩＤＡＲシステムは、再誘導要素から出力されるチャネル出力信号に対して動作する１つ以上の他の構成要素を含めることができる。再誘導要素から出力されるチャネル出力信号に対して動作できる構成要素の例には、操縦要素が含まれる。例えば、図７Ｂは、図７ＡのＬＩＤＡＲシステムの再誘導要素１２２から出力されたチャネル出力信号を受信する操縦要素１２３を含むＬＩＤＡＲシステムの上面図である。１つまたは複数の操縦要素はチャネル出力信号を操縦するために電子機器によって動作させることができ、１つまたは複数の操縦要素は固定することができる。図７Ｂに示される１つまたは複数の操縦要素１２３は、チャネル出力信号を受信して反射するミラーである。１つまたは複数の操縦要素１２３から離れて移動するチャネル出力信号は、ＬＩＤＡＲシステムから離れて移動し、システム出力信号として機能することができる。なお、他の適切な操縦要素には、固定及び／または操縦可能な光格子及び固体状態の操縦装置が含まれるが、これらに限定されない。
【0123】
図７Ｂでは、操縦要素１２３のうちの１つは固定され、操縦要素１２３のうちの１つは可動である。この可動の操縦要素は、電子機器によって操作され、視野内でチャネル出力信号を操縦することができる。例えば、図７Ｂの矢印Ａで示すように、電子機器は、視野内でシステム出力信号を操縦するために、１つ以上の操縦要素１２３の動きを制御することができる。該電子機器は、光学スイッチの動作によってのみ提供される視野の外にシステム出力信号を操縦するように、１つまたは複数の操縦要素１２３を操作することができる。例えば、光学スイッチの動作は、実質的に二次元または平面の視野内でシステム出力信号の動きを操縦することができる。対照的に、前記電子機器は、光学スイッチ１１８によって提供される実質的に二次元のステアリングの外側でチャネル出力信号を操縦するように、１つまたは複数の操縦要素１２３を動作させることができる。その結果、前記電子機器は、光学スイッチ１１８及び１つまたは複数の操縦要素１２３を操作して、システム出力信号を三次元視野内のサンプル領域に操縦することができる。
【0124】
走査スイッチの操作によって提供される走査速度は、１つまたは複数の操縦要素１２３によって提供される走査速度よりも高くすることができる。例えば、走査スイッチの操作によって提供される走査速度は、１つまたは複数の操縦要素１２３によって提供される走査速度よりも少なくとも５倍、１０倍、または１００倍高くすることができる。走査速度は、全部または一部のシステム出力信号の変化の角速度とすることができる。例えば、走査スイッチの動作によって提供される走査速度は、走査スイッチの動作から生じる全部または一部のシステム出力信号の送信角度の平均変化速度とすることができる。
【0125】
光がシステム出力信号によって照射された物体によって反射され得る。この反射光は、 ＬＩＤＡＲシステムに戻って移動することができ、従ってシステム帰還信号として機能することができる。異なるシステム帰還信号は、それぞれ異なる１つのチャネルを搬送する。ＬＩＤＡＲシステムによって受信されたシステム帰還信号は、チャネル帰還信号として機能することができる。例えば、１つまたは複数の操縦要素１２３によって受信されるシステム帰還信号のそれぞれは、チャネル帰還信号の１つとして機能することができる。
【0126】
図７Ａ及び図７ＢのＬＩＤＡＲシステムは、共通支持体１２６上に配置されたＬＩＤＡＲチップ、電子機器、ＬＩＤＡＲアダプター、及び走査チップを示している。電子機器６２は共通支持体１２６上に配置されているように示されているが、電子機器の全部または一部は共通支持体１２６から離れて配置されてもよい。図７Ｂは、共通支持体１２６から離れて配置された再誘導要素１２２及び１つまたは複数の操縦要素１２３を示しているが、再誘導要素１２２及び１つまたは複数の操縦要素１２３からなる群から選択される１つまたは複数の構成要素は、共通支持体１２６上に配置することができる。ＬＩＤＡＲチップ、電子機器、走査チップ、ＬＩＤＡＲアダプター、再誘導要素、及び１つ以上の操縦要素等の構成要素を共通の支持体に取り付けるための適切なアプローチには、エポキシ、はんだ、及び機械的クランプが含まれるが、これらに限定されない。
【0127】
図７Ａ及び図７Ｂは、ベース１０２上に配置されたＬＩＤＡＲアダプターの構成要素、及び共通支持体１２６上に配置されたベースを示しているが、ＬＩＤＡＲアダプターの構成要素の全部または一部を共通支持体１２６上に配置することができる。結果として、ベース１０２は、任意に選択することができる。
【0128】
図８Ａから図８Ｃは、処理要素３４の全部または一部に適用した処理要素の一例を示している。処理要素３４は、比較導波路３２の１つから比較信号及び参照導波路４０の１つから参照信号を受信する。処理要素は、比較導波路３２上を搬送される比較信号を第１比較導波路２０４と第２比較導波路２０６に分割する第２分割器２００を含む。第１比較導波路２０４は、比較信号の第１部分を光結合要素２１１に搬送する。第２比較導波路２０８は、比較信号の第２部分を第２光結合要素２１２に搬送する。
【0129】
処理要素は、参照導波路４０上を搬送される参照信号を第１参照導波路２０４と第２参照導波路２０６に分割する第１分割器２０２を含む。第１参照導波路２０４は、参照信号の第１部分を光結合要素２１１に搬送する。第２参照導波路２０８は、参照信号の第２部分を第２光結合要素２１２に搬送する。
【0130】
第２光結合要素２１２は、比較信号の第２部分と参照信号の第２部分とを第２複合信号に結合する。比較信号の第２部分と参照信号の第２部分との間の周波数の差により、第２複合信号は、比較信号の第２部分と参照信号の第２部分との間で拍動している。
【0131】
第２光結合要素２１２はまた、結果として生じる第２複合信号を第１補助検出器導波路２１４及び第２補助検出器導波路２１６に分割する。第１補助検出器導波路２１４は、第２複合信号の第１部分を第１補助電気信号に変換する第１補助光センサー２１８に第２複合信号の第１部分を搬送する。第２補助検出器導波路２１６は、第２複合信号の第２部分を第２補助電気信号に変換する第２補助光センサー２２０に第２複合信号の第２部分を搬送する。適切な光センサーの例には、ゲルマニウム フォトダイオード(ＰＤ)及びアバランシェ フォトダイオード(ＡＰＤ)が含まれる。
【0132】
いくつかの場合では、第２光結合要素２１２は、第２複合信号の第１部分に含まれる比較信号（即ち、比較信号の第２部分の一部）の部分が、第２複合信号の第２部分における比較信号（即ち、比較信号の第２部分の一部）の部分に対して１８０°位相シフトされるが、第２複合信号の第２部分における参照信号（即ち、参照信号の第２部分の一部）の部分が、第２複合信号の第１部分における参照信号（即ち、参照信号の第２部分の一部）の部分に対して位相シフトされていないように第２複合信号を分割する。あるいは、第２光結合要素２１２は、第２複合信号の第１部分における参照信号（即ち、参照信号の第２部分の一部）の部分が、第２複合信号の第２部分における参照信号(即ち、参照信号の第２部分の一部)の部分に対して１８０°位相シフトされるが、第２複合信号の第１部分における比較信号（即ち、比較信号の第２部分の一部）の部分が、第２複合信号の第２部分における比較信号（即ち、比較信号の第２部分の一部）の部分に対して位相シフトされていないように第２複合信号を分割する。適切な光センサーの例には、ゲルマニウム フォトダイオード(ＰＤ)及びアバランシェ フォトダイオード(ＡＰＤ)が含まれる。
【0133】
第１光結合要素２１１は、比較信号の第１部分と参照信号の第１部分とを第１複合信号に結合する。比較信号の第１部分と参照信号の第１部分との間の周波数の差により、第１複合信号は、比較信号の第１部分と参照信号の第１部分との間で拍動している。
【0134】
また、第１光結合要素２１１はまた、第１複合信号を第１検出器導波路２２１と第２検出器導波路２２２に分割する。第１検出器導波路２２１は、第２複合信号の第１部分を第１電気信号に変換する第１光センサー２２３に第１複合信号の第１部分を搬送する。第２検出器導波路２２２は、第２複合信号の第２部分を第２電気信号に変換する第２光センサー２２４に第２複合信号の第２部分を搬送する。適切な光センサーの例には、ゲルマニウム フォトダイオード(ＰＤ)及びアバランシェ フォトダイオード(ＡＰＤ)が含まれる。
【0135】
いくつかの場合では、光結合要素２１１は、複合信号の第１部分に含まれる比較信号（即ち、比較信号の第１部分の一部）の部分が、複合信号の第２部分における比較信号（即ち、比較信号の第１部分の一部）の部分に対して１８０°位相シフトされるが、複合信号の第１部分における参照信号（即ち、参照信号の第１部分の一部）の部分が、複合信号の第２部分における参照信号（即ち、参照信号の第１部分の一部）の部分に対して位相シフトされていないように第１複合信号を分割する。あるいは、光結合要素２１１は、複合信号の第１部分における参照信号（即ち、参照信号の第１部分の一部）の部分が、複合信号の第２部分における参照信号（即ち、参照信号の第１部分の一部）の部分に対して１８０°位相シフトされるが、複合信号の第１部分における比較信号（即ち、比較信号の第１部分の一部）の部分が、複合信号の第２部分における比較信号（即ち、比較信号の第１部分の一部）の部分に対して位相シフトされないように複合信号を分割する。
【0136】
第２光結合要素２１２は、第２複合信号の第１部分における比較信号の部分が、第２複合信号の第２部分における比較信号の部分に対して１８０°位相シフトされるように第２複合信号を分割するとき、光結合要素２１１は、複合信号の第１部分における比較信号の部分が、複合信号の第２部分における比較信号の部分に対して１８０°位相シフトされるように複合信号も分割する。第２光結合要素２１２は、第２複合信号の第１部分における参照信号の部分が、第２複合信号の第２部分における参照信号の部分に対して１８０°位相シフトされるように第２複合信号を分割するとき、光結合要素２１１は、複合信号の第１部分における参照信号の部分が、複合信号の第２部分における参照信号の部分に対して１８０°位相シフトされるように複合信号も分割する。
【0137】
適切な光結合要素２１１及び第２光結合要素２１２には、マルチモード干渉結合器及びテーパ結合器が含まれるが、これらに限定されない。
【0138】
第１参照導波路２１０及び第２参照導波路２０８は、参照信号の第１部分と参照信号の第２部分との間に位相シフトを提供するように構築される。例えば、第１参照導波路２１０及び第２参照導波路２０８は、参照信号の第１部分と参照信号の第２部分との間に９０度の位相シフトを提供するように構築することができる。一例として、一方の参照信号部分は同相成分であり、他方の参照信号部分は直交成分であり得る。従って、参照信号部分の一方は正弦関数であり、他方の参照信号部分は余弦関数であり得る。一例では、第１参照導波路２１０及び第２参照導波路２０８は、第１参照信号部分が余弦関数であり、第２参照信号部分が正弦関数であるように構築される。従って、第２複合信号における参照信号の部分は、第１複合信号における参照信号の部分に対して位相シフトされるが、第１複合信号における比較信号の部分は、第２複合信号における比較信号の部分に対して位相シフトされない。
【0139】
第１光センサー２２３及び第２光センサー２２４は、平衡検出器として接続することができ、第１補助光センサー２１８及び第２補助光センサー２２０も平衡検出器として接続することができる。例えば、図８Ｂは、電子機器、第１光センサー２２３、第２光センサー２２４、第１補助光センサー２１８、及び第２補助光センサー２２０の間の関係の概略図を示している。フォトダイオードの記号は、第１光センサー２２３、第２光センサー２２４、第１補助光センサー２１８、及び第２補助光センサー２２０を表すために使用されるが、これらのセンサーのうちの１つ以上は他の構造を有することができる。いくつかの場合では、図８Ｂの概略図に示されている全ての構成要素がＬＩＤＡＲチップに含まれる。いくつかの場合では、図８Ｂの概略図に示されている構成要素は、ＬＩＤＡＲチップと、ＬＩＤＡＲチップの外に位置する電子機器との間に分散される。
【0140】
電子機器６２は、第１光センサー２２３と第２光センサー２２４を第１平衡検出器２２５として接続し、第１補助光センサー２１８と第２補助光センサー２２０を第２平衡検出器２２６として接続する。特に、第１光センサー２２３と第２光センサー２２４は、直列に接続される。また、第１補助光センサー２１８と第２補助光センサー２２０は、直列に接続される。第１平衡検出器における直列の接続は、第１平衡検出器からの出力を第１データ信号として搬送する第１データ線２２８と通信する。第２平衡検出器における直列の接続は、第２平衡検出器からの出力を第２データ信号として搬送する第２データ線２３２と通信する。第１データ信号は第１複合信号の電気的表現であり、第２データ信号は第２複合信号の電気的表現である。従って、第１データ信号は、第１波形及び第２波形からの寄与を含み、第２データ信号は、第１波形と第２波形の複合である。第１データ信号における第１波形の部分は、第１データ信号における第１波形の部分に対して位相シフトされるが、第１データ信号における第２波形の部分は、第１データ信号における第２波形の部分に対して同相である。例えば、第２データ信号は、第１データ信号に含まれる参照信号の異なる部分に対して位相シフトされた参照信号の部分を含む。また、第２データ信号は、第１データ信号に含まれる比較信号の異なる部分と同相である比較信号の部分を含む。第１データ信号及び第２データ信号は、比較信号と参照信号との間の拍動、即ち、第１複合信号及び第２複合信号における拍動の結果として拍動している。
【0141】
電子機器６２は、第１データ信号及び第２データ信号に対して数学的変換を実行するように構成された変換機構２３８を含む。例えば、数学的変換は、第１データ信号及び第２データ信号を入力値として用いる複合フーリエ変換であり得る。第１データ信号は同相成分であり、第２データ信号は直交成分であるため、第１データ信号と第２データ信号は、共に複合データ信号として機能する。該複合データ信号において、第１データ信号は入力値の実数成分であり、第２データ信号はその虚数成分である。
【0142】
変換機構２３８は、第１データ線２２８から第１データ信号を受信する第１アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２６４を含む。第１アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２６４は、第１データ信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、第１デジタルデータ信号を出力する。変換機構２３８は、第２データ線２３２から第２データ信号を受信する第２アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２６６を含む。第２アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２６６は、第２データ信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、第２デジタルデータ信号を出力する。第１デジタルデータ信号は、第１データ信号のデジタル表現であり、第２デジタルデータ信号は、第２データ信号のデジタル表現である。従って、第１デジタルデータ信号と第２デジタルデータ信号は、共に複合信号として機能する。該複合信号において、第１デジタルデータ信号は、複合信号の実数成分として機能し、第２デジタルデータ信号は、複合データ信号の虚数成分として機能する。
【0143】
変換機構２３８は、複合データ信号を受信する変換要素２６８を含む。例えば、変換要素２６８は、第１アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２６４から第１デジタルデータ信号を入力値として受信し、また、第２アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２６６から第２デジタルデータ信号も入力値として受信する。変換要素２６８は、時間領域から周波数領域に変換するために、複合信号に対して数学的変換を実行するように構成することができる。数学的変換は、複合高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の複合変換であり得る。複合高速フーリエ変換(ＦＦＴ)等の複合変換は、反射物体とＬＩＤＡＲチップの間の視線速度によって引き起こされるＬＩＤＡＲ出力信号に対するＬＩＤＡＲ入力信号の周波数のシフトに対する明確な解決策を提供する。電子機器は、変換要素２６８から出力された１つ以上の周波数ピークをさらなる処理に使用して、ＬＩＤＡＲデータ（反射物体とＬＩＤＡＲチップまたはＬＩＤＡＲシステムとの間の距離及び／または視線速度）を生成する。変換要素２６８は、ファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせを使用して、帰属の機能を実行することができる。
【0144】
図８Ｃは、システム出力信号の周波数、時間、サイクル、及びデータ期間の間の関係の一例を示している。周波数対時間のパターンは、異なるチャネルを搬送する２つのシステム出力信号について示されている。チャネルｉを搬送するシステム出力信号は、λｉと表記され、ここで、ｉはチャネル指数を表す。システム出力信号のベース周波数(ｆ０)は、サイクル中のシステム出力信号の最低周波数であり得る。
【0145】
周波数対時間のパターンは、サイクルｊ及びサイクルｊ＋１と表記された２つのサイクルの順序について示されている。いくつかの場合では、周波数対時間のパターンは、図８Ｃに示されるように、各サイクルで繰り返される。
【0146】
各サイクルは、それぞれ期間指数ｋに関連付けられ、ＤＰｋと表記されるＫのデータ期間を含む。図８Ｃの例では、各サイクルは、ＤＰｋ（ｋ＝１及び２）と表記された２つのデータ期間を含む。いくつかの場合では、周波数対時間のパターンは、図８Ｃに示されるように、異なるサイクルで互いに対応するデータ期間で同じである。対応するデータ期間は、同じ期間指数を有するデータ期間である。その結果、各データ期間ＤＰ１は、対応するデータ期間であると考えることができ、関連する周波数対時間のパターンは、図８Ｃにおいて同じである。サイクルの終わりに、電子機器は、周波数を前のサイクルを開始させる時と同じ周波数レベルに帰還させる。
【0147】
データ期間ＤＰ１及びデータ期間ＤＰ２の間、電子機器は、システム出力信号の周波数が線形速度αi（ここで、ｉは、チャネル指数を表す）で変化するように、チャネルλｉを搬送するチャネル信号を生成する光源を動作させる。データ期間ＤＰ１における周波数変化の方向は、データ期間ＤＰ２における周波数変化の方向とは逆である。
【0148】
各サイクル中、チャネルｉを搬送するシステム出力信号は、ＳＲｋ,ｉと表記されたサンプル領域を照射する（ここで、ｋはサンプル領域指数を表し、ｉはチャネル指数を表す）。例えば、図８Ｃにおいてｊと表記されたサイクル中、サンプル領域ＳＲｋ,ｉは、チャネルλｉを搬送するシステム出力信号によって照射され、サンプル領域ＳＲｋ,ｉ＋１は、チャネルλｉ＋１を搬送するシステム出力信号によって照射される。サンプル領域指数ｋは、時間に対して割り当てることができる。例えば、サンプル領域は、指数ｋで示される順序でシステム出力信号によって照射されることができる。その結果、サンプル領域ＳＲ１０，１は、サンプル領域ＳＲ９，１の後かつＳＲ１１，１の前に照射されることができる。
【0149】
サンプル領域の照射期間は、ＳＲＰと表記され、各サイクルの時間と同じであり得る。結果として、サンプル領域の継続時間は各サイクルの継続時間と同じであり得る。いくつかの場合では、電子機器は、サンプル領域照射期間中にスイッチ信号を受信する代替導波路１１９を切り替えない。その結果、各サンプル領域照射期間中に、システム出力信号は、スイッチ信号を受信する代替導波路１１９への変化に応じて移動しない。
【0150】
いくつかの場合では、システム出力信号を異なるサンプル領域に移動することは、スイッチ信号を受信する代替導波路１１９を変更することを含む。スイッチ信号を受信する代替導波路１１９の変更は、サイクル間で行うことができる。いくつかの場合では、スイッチ信号を受信する代替導波路１１９の変更に関連する遅延が存在し得る。その遅延が存在し得るが、該遅延は図８Ｃには示されていない。
【0151】
電子機器が１つ以上の操縦要素１２３を操作して視野内でシステム出力信号を操縦するとき、１つ以上の操縦要素１２３によるシステム出力信号の操縦は連続的であり得る。この連続的な動きは、スイッチ信号を受信する代替導波路１１９を変更することによってもたらされるストップアンドゴーの動きとは対照的である。
【0152】
ＬＩＤＡＲシステムは通常、物体がＬＩＤＡＲシステムから動作可能な距離範囲内にある場合に信頼できるＬＩＤＡＲデータを提供するように構成される。動作可能な距離範囲は、最小動作距離から最大動作距離まで拡大することができる。最大往復時間は、システム出射信号がＬＩＤＡＲシステムを出射して、物体までの最大動作距離を移動し、ＬＩＤＡＲシステムに帰還するまでに必要な時間となり得る。図８Ｃでは、これはτＭと表記されている。
【0153】
システム出力信号が送信されてからＬＩＤＡＲシステムに帰還するまでの間には遅延があるため、システム帰還信号がＬＩＤＡＲシステムに帰還するまでは、複合信号はＬＩＤＡＲ信号からの寄与を含まない。複合信号には拍動周波数が存在するためにシステム帰還信号からの寄与が必要であるため、電子機器は、データ期間のデータ ウィンドウ中にＬＩＤＡＲシステムに帰還するシステム帰還信号から生じる拍動周波数を測定する。図８Ｃでは、データ ウィンドウは「Ｗ」と表記されている。ＬＩＤＡＲ信号から複合信号への寄与は、最大動作時間遅延（τＭ)よりも大きくなる場合がある。その結果、データ ウィンドウは最大動作時間遅延（τＭ）からデータ期間の終わりまで拡大していることが示されている。
【0154】
【0155】
上記の論議から明らかなように、各処理要素３４は、同じチャネルを搬送する比較信号及び参照信号を受信する。結果として、処理要素３４に関連する複合フーリエ変換から出力される周波数は、参照信号に対して拍動している比較信号を含む複合信号の拍動周波数を表し、ここで、比較信号と参照信号は同じチャネルを搬送する。同じ処理要素３４からの拍動周波数と２つ以上の異なるデータ期間からの拍動周波数を組み合わせて、サンプル領域の１つのＬＩＤＡＲデータを生成することができる。例えば、チャネルλｉを搬送する比較信号及び参照信号を受信する処理要素３４は、サイクルｊにおけるＤＰ１から生成された拍動周波数とサイクルｊにおけるＤＰ２から生成された拍動周波数を結合させて、サンプル領域ＳＲｋ,ｉのＬＩＤＡＲデータを生成することができる。一例として、次の方程式は、図８Ｃのデータ期間ＤＰ１で発生するような、データ期間中に電子機器が出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を増加させるデータ期間中に適用される：ｆｕｂ＝－ｆｄ＋αｉτ、ここで、ｆｕｂは変換要素２６８によって提供される周波数であり、ｆｄはドップラー シフト(ｆｄ＝２ｖｆｃ／ｃ)を表し、ここで、ｆｃはベース周波数（ｆｏ）を表し、ｃは光速を表し、ｖは反射物体からＬＩＤＡＲシステムに向かう方向を正の方向と仮定した場合の、反射物体とＬＩＤＡＲシステムの間の視線速度であり、ｃは光速であり、τは、システム出力信号がＬＩＤＡＲシステムから出射し、ＬＩＤＡＲシステムの外側にある物体によって反射され、反射光がシステム帰還信号としてＬＩＤＡＲシステムに帰還するまでの時間（往復時間）を表す。次の方程式は、図８Ｃのデータ期間ＤＰ２で発生するような、電子機器が出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を減少させるデータ期間中に適用される：ｆｄｂ＝-ｆｄ -αｉ＊τ、ここで、ｆｄｂは、変換要素２６８によって提供される周波数である。これら２つの方程式では、ｆｄ及びτが未知数である。電子機器は、これら２つの未知数について前記２つの方程式を解く。チャネルλｉを搬送するシステム出力信号によって照射されるサンプル領域の視線速度は、ドップラー シフト(ｖ＝ｃ＊ｆｄ／（２ｆｃ))から定量することができ、かつ／またはそのサンプル領域の分離距離は、Ｓ＝ｃ＊τ／２から定量することができる。結果として得られるＬＩＤＡＲデータ（Ｓ及び／またはｖ）は、チャネルλｉを搬送するシステム出力信号によって照射されたサンプル領域のＬＩＤＡＲデータを表す。複数の異なるサンプル領域は、異なるチャネルを搬送するシステム出力信号によって同時に照射されることができるため、システム出力信号の１つによって同時に照射される異なるサンプル領域ごとにＬＩＤＡＲデータを生成することができる。さらに、異なるＬＩＤＡＲデータ結果は、異なる処理要素３４を使用して並行して生成することができる。あるいは、異なるＬＩＤＡＲデータ結果は、電子機器の構成に応じて、異なる処理要素３４を使用して直列に生成することができる。
【0156】
いくつかの場合では、サンプル領域に複数の物体が存在し得る。サンプル領域に複数の物体が存在するいくつかの場合では、変換により複数の周波数が出力され得る。ここで、各周波数が異なる物体に関連付けられる。同じサイクルの異なるデータ期間における同じ物体から生じる周波数は、対応する周波数ペアと考えることができる。ＬＩＤＡＲデータは、変換によって出力される対応する周波数ペアごとに生成することができる。その結果、サンプル領域内の物体ごとに個別のＬＩＤＡＲデータを生成することができる。
【0157】
図８Ａから図８Ｂは、参照信号の一部と比較信号の一部を結合する光結合要素を示しているが、処理要素は、複合信号を形成するために参照信号と比較信号を結合する単一の光結合要素を含むことができる。その結果、参照信号の少なくとも一部と比較信号の少なくとも一部とを結合させて複合信号を形成することができる。参照信号の結合部分は、参照信号の全体または参照信号の一部であってもよく、比較信号の結合部分は、比較信号の全体または比較信号の一部であってもよい。
【0158】
複合信号を形成するために参照信号と比較信号を結合する処理要素の一例として、図８Ｄから図８Ｅは、単一の光結合要素を含むように改変された図８Ａから図８Ｂの処理要素を示している。比較導波路１９６は、比較信号を第１光結合要素２１１に直接に搬送し、参照導波路１９８は、参照信号を第１光結合要素２１１に直接に搬送する。
【0159】
第１光結合要素２１１は、比較信号と参照信号とを複合信号に結合する。比較信号と参照信号との間の周波数の相違により、第１複合信号は、比較信号と参照信号との間で拍動している。第１光結合要素２１１も、複合信号を第１検出器導波路２２１と第２検出器導波路２２２に分割する。第１検出器導波路２２１は、第２複合信号の第１部分を第１電気信号に変換する第１光センサー２２３に複合信号の第１部分を搬送する。第２検出器導波路２２２は、第２複合信号の第２部分を第２電気信号に変換する第２光センサー２２４に複合信号の第２部分を搬送する。
【0160】
図８Ｅは、電子機器、第１光センサー２２３、及び第２光センサー２２４の間の関係の概略図を示している。フォトダイオードの記号は、第１光センサー２２３及び第２光センサー２２４を表すために使用されるが、これらのセンサーのうちの１つ以上は、他の構造を有することができる。いくつかの場合では、図８Ｅの概略図に示されている構成要素の全てがＬＩＤＡＲチップ上に含まれる。いくつかの場合では、図８Ｅの概略図に示されている構成要素は、ＬＩＤＡＲチップと、該ＬＩＤＡＲチップの外部に位置する電子機器との間に分散される。
【0161】
電子機器は、第１光センサー２２３と第２光センサー２２４を第１平衡検出器２２５として接続する。特に、第１光センサー２２３と第２光センサー２２４は、直列に接続される。第１平衡検出器における直列の接続は、第１平衡検出器からの出力を第１データ信号として搬送する第１データ線２２８と通信する。第１データ信号は、複合信号の電気的表現である。
【0162】
電子機器６２は、第１データ信号に対して数学的変換を実行するように構成された変換機構２３８を含む。数学的変換は、第１データ信号を入力値とする実在フーリエ変換であってもよい。前記電子機器は、上記のように変換からの周波数出力を使用してＬＩＤＡＲデータを抽出することができる。
【0163】
図８Ａから図８Ｅの文脈で開示された平衡検出器のそれぞれは、単一の光センサーと置き換えることができる。その結果、処理要素は、複合信号の少なくとも一部をそれぞれ受信する１つ以上の光センサーを含むことができ、ここで、受信される複合信号の部分は、複合信号の全部またはその一部であり得る。
【0164】
図８Ｃの文脈で論議したように、電子機器６２は、システム出力信号の周波数を調整する。この周波数チャープを生成する１つの方法は、電子機器によって光源に印加される電流を変調することである。ＬＩＤＡＲシステムにおいて光源として使用できる半導体レーザーでは、電流変調により、強力な非線形キャリア／光子結合を介して周波数変調が行われる。
【0165】
図９Ａ及び図９Ｂは、図１Ａから図４の文脈で開示された制御要素７４の全部または一部に適用した制御要素の一例を示している。上述したように、制御要素７４のそれぞれは、遅延チャネル導波路７２から遅延経路信号を受信し、遅延チャネル導波路７２から遅延経路信号を受信し、また、促進サブ導波路７６から促進経路信号を受信する。制御要素７４で受信される遅延経路信号及び促進経路信号は、λｉと表記された同じチャネルを搬送する。
【0166】
遅延チャネル導波路７２は、遅延経路信号を第１分割器２７４に搬送する。促進サブ導波路７６は、促進経路信号を第２分割器２７８に搬送する。第１分割器２７４及び第２分割器２７８として使用するのに適した分割器には、方向性結合器、光学結合器、ｙ接合、テーパ結合器、及びマルチモード干渉（ＭＭＩ）装置等の波長非依存型分割器が含まれるが、これらに限定されない。
【0167】
第１分割器２７４は、遅延経路信号を遅延信号の第１部分と遅延信号の第２部分とに分割する。第１遅延導波路２８０は、遅延信号の第１部分を第１光結合要素２８２に搬送する。第２遅延導波路２８４は、遅延信号の第２部分を第２光結合要素２８６に搬送する。
【0168】
第２分割器２７８は、促進信号を促進信号の第１部分と促進信号の第２部分とに分割する。第１促進導波路２９０は、促進信号の第１部分を第１光結合要素２８２に搬送する。第２促進導波路２９２は、促進信号の第２部分を第２光結合要素２８６に搬送する。
【0169】
第１光結合要素２８２は、促進信号の第１部分と遅延信号の第１部分とを第１拍動信号に結合する。また、第２光結合要素２８６は、促進信号の第２部分と遅延信号の第２部分を第２拍動信号に結合する。その結果、遅延経路のそれぞれは、分割器から、遅延経路信号の１つからの光と促進経路信号の１つからの光を結合する光結合器まで延伸する。
【0170】
上述したように、遅延経路の長さは、促進経路の長さを超える。その結果、遅延信号の第２部分は、促進信号の第２部分に比べて遅延する。電子機器は出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を調整できるため、この遅延により、遅延信号の第２部分の周波数が、促進信号の第２部分とは異なる周波数になる。促進信号の第２部分と遅延信号の第２部分の間の周波数の相違により、第２拍動信号は、促進信号の第２部分と遅延信号の第２部分の間で拍動している。
【0171】
第２光結合要素２８６はまた、第２拍動信号を第１補助検出器導波路２９４及び第２補助検出器導波路２９６に分割する。第１補助検出器導波路２９４は、第２拍動信号の第１部分を第１補助電気信号に変換する第１補助光センサー２９８に第２拍動信号の第１部分を搬送する。第２補助検出器導波路２９６は、第２拍動信号の第２部分を第２補助電気信号に変換する第２補助光センサー３００に第２拍動信号の第２部分を搬送する。適切な光センサーの例には、ゲルマニウム フォトダイオード(ＰＤ)及びアバランシェ フォトダイオード(ＡＰＤ)が含まれる。
【0172】
いくつかの場合では、第２光結合要素２８６は、第２拍動信号の第１部分に含まれる促進信号（即ち、促進信号の第２部分の一部）の部分が、第２拍動信号の第２部分における促進信号（即ち、促進信号の第２部分の一部）の部分に対して１８０°位相シフトされるが、第２拍動信号の第２部分における遅延信号（即ち、遅延信号の第２部分の一部）の部分が、第２拍動信号の第１部分における遅延信号（即ち、遅延信号の第２部分の部分）の部分に対して位相シフトされないように第２拍動信号を分割する。
【0173】
上述したように、遅延経路の長さは、促進経路の長さを超える。その結果、遅延信号の第１部分は、促進信号の第１部分に比べて遅延する。この遅延により、遅延信号の第１部分の周波数が、促進信号の第１部分とは異なる周波数になる。促進信号の第１部分と遅延信号の第１部分の周波数の相違により、第１拍動信号は、促進信号の第２部分と遅延信号の第２部分の間で拍動している。
【0174】
第１光結合要素２８２はまた、第１拍動信号を第１検出器導波路３０２及び第２検出器導波路３０４に分割する。第１検出器導波路３０２は、第２拍動信号の第１部分を第１電気信号に変換する第１光センサー３０６に第１拍動信号の第１部分を搬送する。第２検出器導波路３０４は、第２拍動信号の第２部分を第２電気信号に変換する第２光センサー３０８に第２拍動信号の第２部分を搬送する。適切な光センサーの例には、ゲルマニウム フォトダイオード(ＰＤ)及びアバランシェ フォトダイオード(ＡＰＤ)が含まれる。
【0175】
いくつかの場合では、第１光結合要素２８２は、拍動信号の第１部分に含まれる促進信号（即ち、促進信号の第１部分の一部）の部分が、拍動信号の第２部分における促進信号（即ち、促進信号の第１部分の一部）の部分に対して１８０°位相シフトされるが、拍動信号の第１部分における遅延信号（即ち、遅延信号の第１部分の一部）の部分が、拍動信号の第２部分における遅延信号（即ち、遅延信号の第１部分の一部）の部分に対して位相シフトされないように、第１拍動信号を分割する。
【0176】
第２光結合要素２８６は、第２拍動信号の第１部分における促進信号の部分が、第２拍動信号の第２部分における促進信号の部分に対して１８０°位相シフトされるように、第２拍動信号を分割する時、第１光結合要素２８２はまた、拍動信号の第１部分における促進信号の部分が拍動信号の第２部分における促進信号の部分に対して１８０°位相シフトされるように拍動信号を分割する。
【0177】
第１遅延導波路２８０、第２遅延導波路２８４、第１促進導波路８０、及び第２促進導波路２９２は、第１拍動信号と第２拍動信号が一緒になって光学プロセス変数信号の同相成分及び直交成分として機能するように構成することができ、ここで、第１拍動信号は、光学プロセス変数信号の同相成分であり、第２拍動信号は、光学プロセス変数信号の直交成分である。または、第２拍動信号が光学プロセス変数信号の同相成分であり、第１拍動信号が光学プロセス変数信号の直交成分である。例えば、第１遅延導波路２８０と第２遅延導波路２８４は、遅延信号の第１部分と遅延信号の第２部分の間に位相シフトを提供するように構築することができ、一方、第１促進導波路８０及び第２促進導波路２９２は、促進信号の第１部分と促進信号の第２部分が同相になるように構築される。一例として、第１遅延導波路２８０及び第２遅延導波路２８４は、遅延信号の第１部分と遅延信号の第２部分との間に９０°位相シフトを提供するように構築することができる。従って、遅延信号部分の一方は正弦関数であり、他方の遅延信号部分は正弦関数と同じ引数で演算される余弦関数であり得る。一例では、第１遅延導波路２８０及び第２遅延導波路２８４は、遅延信号の第１部分が余弦関数であり、遅延信号の第２部分が正弦関数であるように構築される。この例では、第２拍動信号における遅延信号の部分は、第１拍動信号の遅延信号の部分に対して位相シフトされるが、第１拍動信号における促進信号の部分は、第２拍動信号における促進信号の部分に対して位相シフトされない。
【0178】
別の例では、第１遅延導波路２８０と第２遅延導波路２８４は、遅延信号の第１部分と遅延信号の第２部分が同相になるように構築され、一方、第１促進導波路８０及び第２促進導波路２９２は、促進信号の第１部分と促進信号の第２部分との間に位相シフトを提供するように構築される。一例として、第１促進導波路８０及び第２促進導波路２９２は、促進信号の第１部分と促進信号の第２部分との間に９０°位相シフトを提供するように構築することができる。従って、促進信号部分の一方は正弦関数であり、他方の促進信号部分は正弦関数と同じ引数で演算される余弦関数であり得る。一例では、第１促進導波路８０と第２促進導波路２９２は、促進信号の第１部分が余弦関数であり、促進信号の第２部分が余弦関数と同じ引数で演算される正弦関数であるように構築される。この例では、第２拍動信号における促進信号の部分は、第１拍動信号の促進信号の部分に対して位相シフトされるが、第１拍動信号における遅延信号の部分は、第２拍動信号における遅延信号の部分に対して位相シフトされない。
【0179】
第１光センサー３０６及び第２光センサー３０８は平衡検出器として接続することができ、第１補助光センサー２９８及び第２補助光センサー３００も平衡検出器として接続することができる。例えば、図９Ｂは、電子機器６２、第１光センサー３０６、第２光センサー３０８、第１補助光センサー２９８、及び第２補助光センサー３００の間の関係の概略図を示している。フォトダイオードの記号は、第１光センサー３０６、第２光センサー３０８、第１補助光センサー２９８、及び第２補助光センサー３００を表すために使用されるが、これらのセンサーのうちの１つ以上は、他の構造を有することができる。いくつかの場合では、図９Ｂの概略図に示されている全ての構成要素は、ＬＩＤＡＲチップに含まる。いくつかの場合では、図９Ｂの概略図に示されている構成要素は、ＬＩＤＡＲチップと、該ＬＩＤＡＲチップの外部に位置する電子機器との間に分散される。
【0180】
電子機器６２は、第１光センサー３０６と第２光センサー３０８を第１平衡検出器３１２として接続し、第１補助光センサー２９８と第２補助光センサー３００を第２平衡検出器３１４として接続する。特に、第１光センサー３０６と第２光センサー３０８は、直列に接続される。また、第１補助光センサー２９８と第２補助光センサー３００は、直列に接続される。第１平衡検出器における直列の接続は、第１平衡検出器からの出力を第１プロセス変数信号として搬送する第１データ線３１６と通信する。第２平衡検出器における直列の接続は、第２平衡検出器からの出力を第２プロセス変数信号として搬送する第２データ線３１８と通信する。
【0181】
第１プロセス変数信号は、第１拍動信号の電気的表現であり、第２プロセス変数信号は、第２拍動信号の電気的表現である。従って、第１プロセス変数信号は拍動しており、第２プロセス変数信号も拍動している。また、第１プロセス変数信号及び第２プロセス変数信号はそれぞれ、プロセス変数信号の同相成分及びプロセス変数信号の直交成分からなる群から選択される構成要素のうちの異なる１つを搬送することができる。例えば、第１プロセス変数信号は、第１波形及び第２波形からの寄与を含むことができ、第２プロセス変数信号は、第１波形及び第２波形からの寄与を含むことができる。第１プロセス変数信号における第１波形の部分は、第２プロセス変数信号における第１波形の部分に対して位相シフトされるが、第１プロセス変数信号における第２波形の部分は、第２プロセス変数信号における第２波形の部分に対して同相である。例えば、第２プロセス変数信号は、第１プロセス変数信号に含まれる遅延信号の異なる部分に対して位相シフトされた遅延信号の一部を含むことができる。また、第２プロセス変数信号は、第１プロセス変数信号に含まれる促進信号の異なる部分と同相である促進信号の一部を含むことができる。第１プロセス変数信号及び第２プロセス変数信号はそれぞれ、促進信号と遅延信号との間の拍動、即ち、第１拍動信号及び第２拍動信号における拍動の結果として拍動している。
【0182】
電子機器６２は、プロセス変数信号を受信するプロセス変数識別要素３２０を含む。プロセス変数識別要素３２０は、プロセス変数信号を用いて、指示信号を出力する。該指示信号は、プロセス変数識別要素３２０を含む制御要素７４によって受信されるチャネルを搬送するチャネル信号（ｆＣＳ）の周波数を示し、その関数であり、かつ／またはその周波数を測定するために使用することができる。いくつかの場合では、指示信号は、チャネル信号（ｆＣＳ）の周波数に関連する１つ以上の特性を有するアナログ信号である。いくつかの場合では、指示信号は、チャネル信号(ｆＣＳ)の周波数を定量するデジタル信号であり、チャネル信号(ｆＣＳ)の周波数に関連し、またはチャネル信号(ｆＣＳ)の周波数を定量するために使用することができる。チャネルλｉを搬送するシステム出力信号は、チャネルλｉを搬送するチャネルＬＩＤＡＲ信号の一部であるため、チャネル信号の周波数は、出射ＬＩＤＡＲ信号及び/またはチャネルλｉを搬送するシステム出力信号の周波数の値を表すことができる。
【0183】
電子機器は、指示信号を受信する光制御要素３２２を含むことができる。光制御要素３２２は、指示信号に応答して制御要素７４によって受信されるチャネルのソースであるレーザー源６８（図１Ｂ）を制御することができる。例えば、レーザー源６８を、レーザー源６８によって出力されるチャネル信号の周波数が制御プロセス変数として機能する制御構築物で制御することができる。制御プロセス変数がチャネル信号の周波数である場合、システム出力信号の所望の周波数が参照変数として機能する。システム出力信号の周波数は変調されるため、システム出力信号に所望の周波数は、時間の関数として変化する。三角変調の場合、図８Ｃは、所望の波形の一例を表すことができる。図８Ｃは、チャネル信号の所望の周波数、及びそれに応じて結果として生じるシステム出力信号を時間の線形関数として示している。従って、制御要素７４、プロセス変数識別要素３２０、及びチャネルλｉを受信する光制御要素３２２は、レーザー源６８から出力されるチャネル信号の周波数が所望の波形を実質的に維持するようにチャネルλｉのソースであるレーザー源６８を制御する制御機構の一部であり得る。適切な制御機構には、フィードバック制御及び／またはフィードフォワード制御を利用する制御構築物が含まれるが、これらに限定されない。従って、制御機構は、フィードバック制御ループであってもよく、かつ／または制御ループを含んでもよい。
【0184】
光制御要素３２２は、特定の時点での制御プロセス変数の値と同じ時点での参照変数の値から測定される誤差信号の値に応じて、チャネル信号及び／またはシステム出力信号の特性を制御することができる。例えば、光制御要素３２２は、誤差信号の値を低減するようにチャネル信号の特性を制御することができる。一例として、光制御要素３２２は、制御プロセス変数の値が参照変数の値に近づくようにチャネル信号の特性を制御することができる。いくつかの場合では、制御機構は、フィードバック制御ループ等の制御ループである。制御機構がフィードバック制御ループである場合、制御機構の誤差信号は、特定の時点における制御プロセス変数の値と参照変数の値との差に等しくなり得る。
【0185】
プロセス変数がチャネル信号の周波数である場合、光制御要素３２２は、チャネル信号の周波数を調整する光制御信号を送信することができる。例えば、光制御要素３２２は、チャネル信号を出力するレーザー源を通る電流のレベルを変更する光制御信号を送信することによって、チャネル信号の周波数を調整することができる。他の光制御信号も可能である。例えば、レーザー源が静電ＭＥＭＳチューナブルレーザーである場合、光制御要素３２２は、ＭＥＭＳチューナブルレーザーのＭＥＭＳファセットを動かす電圧レベルを変更する光制御信号を送信することによって、チャネル信号の周波数を調整することができる。
【0186】
いくつかの場合では、光制御要素３２２及び／またはプロセス変数識別要素３２０は、チャネル信号の周波数（ｆＣＳ）を実際に定量するが、該定量は必須ではない。例えば、指示信号がチャネル信号の周波数(ｆＣＳ)に関連する特性を含むアナログ信号である場合、チャネル信号の周波数(ｆＣＳ)を実際に定量することなく、指示信号から光制御信号を直接導出することができる。例えば、制御信号は、指示信号及び／または以下に説明する変換信号の一対一の関数であってもよい。一例として、制御信号は、瞬間周波数の一対一の関数であってもよい。
【0187】
図９Ｃは、光学プロセス変数信号及び／またはシステム出力信号の周波数と同じ時間軸上のプロセス変数信号の同相成分及び直交成分の振幅を示している。例えば、図９Ｃは、図８Ｃに示される最初の２つのデータ期間中のシステム出力信号の周波数を、光学プロセス変数信号及び／またはプロセス変数信号の同相成分及び直交成分の変動と比較することができる。図９Ｃは、データ期間あたり１期間のみを有する光学プロセス変数信号及び／またはプロセス変数信号を示しているが、光学プロセス変数信号及び／またはプロセス変数信号は、データ期間あたり２つ以上の期間を有することができる。
【0188】
様々なプロセス変数識別要素３２０を使用して、プロセス変数指標の値を測定することができる。図９Ｄは、プロセス変数がチャネル信号及び／またはシステム出力信号の周波数である場合に適用したプロセス変数識別要素３２０の一例を示している。図示のプロセス変数識別要素３２０は、第１ローカル信号と第２ローカル信号とを含むローカル信号を出力するローカル発振器３２４を含む。第１ローカル信号及び第２ローカル信号はそれぞれ、ローカル信号の同相成分及びローカル信号の直交成分からなる群から選択された構成要素のうちの異なる１つを搬送する。
【0189】
プロセス変数識別要素３２０は、第１プロセス変数信号及び第１ローカル信号を受信する第１乗算器３２６も含む。第１乗算器３２６は、第１プロセス変数信号と第１ローカル信号とを乗算する。第１プロセス変数信号がプロセス変数信号の同相成分を搬送する場合、第１ローカル信号は、ローカル信号の直交成分を搬送する。第１プロセス変数信号がプロセス変数信号の直交成分を搬送する場合、第１ローカル信号は、ローカル信号の同相成分を搬送する。第１乗算器３２６は、第１乗算信号を出力する。
【0190】
プロセス変数識別要素３２０は、第２プロセス変数信号及び第２ローカル信号を受信する第２乗算器３２８も含む。第２乗算器３２８は、第２プロセス変数信号と第２ローカル信号とを乗算する。第２プロセス変数信号がプロセス変数信号の同相成分を搬送する場合、第２ローカル信号は、ローカル信号の直交成分を搬送する。第２プロセス変数信号がプロセス変数信号の直交成分を搬送する場合、第２ローカル信号は、ローカル信号の同相成分を搬送する。第２乗算器３２６は、第２乗算信号を出力する。
【0191】
プロセス変数識別要素３２０は、第１乗算信号及び第２乗算信号を受信する加算器３３０を含む。加算器３３０は、第１乗算信号と第２乗算信号とを加算して制御信号を出力する。
【0192】
制御信号は、プロセス変数評価器３３４で受信される。プロセス変数評価器３３４は、制御信号を用いて、チャネル信号の周波数（ｆＣＳ）に関連する１つ以上の特性を有する指示信号を出力する。例えば、プロセス変数評価器３３４は、チャネル信号の周波数（ｆＣＳ）に関連する電圧を有する指示信号を出力する時間-デジタル変換器（ＴＤＣ）であってもよい。いくつかの場合では、時間-デジタル変換器(ＴＤＣ)は、チャネル信号の周波数(ｆＣＳ)に比例する電圧を有する指示信号を出力する。指示信号は、レーザー源の周波数を制御する際に使用するために、光制御要素３２２によって受信されることができる。
【0193】
適切なプロセス変数評価器３３４の別の例は、制御信号のベースライン交差（ｄｎ）間の時間を示す指示信号を出力する周波数カウンターである。チャネル信号に対して測定された周波数(ｆＣＳ)は、方程式１によって、ベースライン交差(ｄｎ)間の時間に関連付けることができる：ｆＴＳ＝ｆＬＯ―１／（２＊ｄｎ）、ここで、ｆＬＯはローカル発振器の周波数を表す。プロセス変数評価器３３４は、チャネル信号に対して測定された周波数（ｆＣＳ）の値を示すデータを搬送する指示信号を出力することができる。指示信号は、レーザー源の周波数を制御する際に使用するために、光制御要素３２２によって受信されることができる。
【0194】
ローカル信号は、制御信号の周波数がプロセス変数信号の周波数より高くなるように選択される。制御信号の周波数が増加すると、プロセス変数を正確にサンプリングできる周波数が増加する。このサンプリング周波数を増加すると、制御機構によるプロセス変数の制御がより精確になる。その結果、制御信号の周波数の増加により、制御機構によるプロセス変数の制御が強化される。適切なサンプリング周波数には、変調周波数の１００倍を超えるサンプリング周波数が含まれるが、これに限定されない。ここで、変調周波数は、１／（サイクルの継続時間）である。いくつかの場合では、各サイクルにおけるデータ期間の全部または一部は、データ期間の継続時間あたり３０または１００倍を超えるサンプリング周波数を有する。いくつかの場合では、ローカル信号は、制御信号の周波数がプロセス変数信号の周波数の１００倍を超え、かつ１０，０００倍未満になるように選択される。
【0195】
図９Ｅは、プロセス変数がチャネル信号及び／またはシステム出力信号の周波数である場合に適用した適切なプロセス変数識別要素３２０の別の一例を示している。該プロセス変数識別要素３２０は、加算器３３０から制御信号を受信するアナログ-デジタル変換器（ＡＤＣ）３４０を含む。アナログ-デジタル変換器（ＡＤＣ）３４０は、第１プロセス変数信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、デジタルデータ信号を出力する。デジタルデータ信号は、制御信号のデジタル表現である。
【0196】
プロセス変数識別要素３２０は、デジタルデータ信号を受信する変換要素３４２を含む。変換要素３４２は、デジタルデータ信号に対して数学的変換を実行する。数学的変換は、変換要素３４２が、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数に関連し、それを含み、またはそれを示す変換信号を出力するように選択される。適切な第１数学的変換には、ヒルベルト変換が含まれるが、これに限定されない。ヒルベルト変換は、制御信号の瞬間位相、即ち周波数を示す変換信号を出力する。
【0197】
変換信号は、周波数評価器３４４によって受信される。周波数評価器は、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数に関連し、それを含み、かつ／またはそれを示す指示信号を出力するように構成することができる。例えば、周波数評価器は、次の方程式で瞬間周波数をチャネル信号の周波数(ｆＣＳ)に変換することができる：ｆＣＳ＝(ｆｉｎｓｔ-ｆＬＯ）＊（Ｔ／τ’）。ここで、ｆＬＯはローカル発振器の周波数であり、ｆｉｎｓｔはヒルベルト変換から抽出された瞬間周波数であり、Ｔは三角変調方式におけるデータ期間の継続時間であり、また、τ’は遅延導波路６２と促進導波路６６との間の長さの差から生じる遅延である。従って、指示信号は、チャネル信号の周波数（ｆＣＳ）を定量するデジタル信号であり得る。指示信号は、レーザー源の周波数を制御する際に使用するために、光制御要素３２２によって受信されることができる。
【0198】
指示信号は、チャネル信号の周波数に関するデータを搬送する信号の文脈で記載されているが、指示信号は、チャネル信号の周波数に間接的に関連するデータを搬送することができる。例えば、指示信号は、チャネル信号の周波数を測定するために使用できるデータを搬送することができる。一例として、チャネル信号の周波数 (ｆＴＳ) は、チャネル信号の位相変化率から測定することができる。従って、指示信号は、チャネル信号の位相変化率を示すデータを搬送することができる。
【0199】
プロセス変数識別要素３２０は、任意の時点で同相成分及び直交成分からの情報を結合することによって、チャネル信号の周波数に対する指示信号の感度を高めるため、遅延導波路６２によって生成される必要がある遅延量を減少させる。従来のシステムは、遅延経路の長さを増やすことによって、この感度を高めようとした。プロセス変数識別要素３２０は指示信号の感度を高めるため、遅延経路の長さは、従来のシステムで達成できた量よりも少ない量だけ促進経路の長さを超えることができる。例えば、制御要素７４への経路における時間遅延は、制御要素７４への促進経路における時間遅延を、５０ｐｓ以上かつ１００ｎｓ以下の量だけ超えることができる。一例では、遅延経路の長さは、１０００ｃｍ未満、５００ｃｍ未満、または１００ｃｍ未満、かつ０．０ｃｍまたは０．４ｃｍを超える量だけ促進経路の長さを超える。一例では、同じ制御要素７４への遅延経路及び促進経路は、シリコンを通して光を誘導し、遅延経路の長さは、１０００ｃｍ未満かつ０．０ｃｍまたは０．４ｃｍを超える量だけ促進経路の長さを超える。
【0200】
図９Ａから図９Ｅは、図１Ａから図４の文脈で開示された制御要素７４の全部または一部として使用するのに適した制御要素の一例を示している。上記で論議したように、制御要素７４のそれぞれは、同じチャネルを搬送する遅延経路信号及び促進経路信号を受信する。いくつかの場合では、レーザー源６８は、異なるチャネル信号がそれぞれ異なる１つのチャネルを搬送し、異なるチャネル信号がそれぞれ異なるレーザー源６８から出力されるように構築される。例えば、図１Ｂは、可能な光源１０の構造を示している。ここで、異なるチャネル信号がそれぞれ異なるレーザー源６８から出力される。これらの例では、異なる制御要素７４のそれぞれを使用して、制御要素によって受信されるチャネルを搬送するチャネル信号のソースを制御することができる。例えば、異なる制御要素７４のそれぞれは、制御要素によって受信されるチャネルを搬送するチャネル信号の周波数を制御し、それに応じて、同じチャネルを搬送するシステム出力信号を制御するようにレーザー源を動作させるフィードバック制御ループに含めることができる。電子機器は、フィードバック制御ループを独立して動作させることができ、それに応じて、それらのフィードバック制御ループ内のレーザー源を独立して動作させることができる。
【0201】
上記のＬＩＤＡＲシステムは、各チャネルを搬送する単一のシステム出力信号を示す。その結果、各制御機構は、単一のシステム出力信号の異なるものの周波数対時間のパターンを制御することができる。しかし、ＬＩＤＡＲシステムは、複数の異なるシステム出力信号が同じチャネルを搬送するように構築することができる。例えば、ＬＩＤＡＲ出力信号を、それぞれをシステム出力信号のソースとして使用される複数の異なる信号に分割することができる。この場合、１つ以上の制御機構はそれぞれ、同じチャネルを搬送する複数の異なるシステム出力信号の周波数対時間のパターンを制御することができる。
【0202】
図９Ａから図９Ｅの文脈で開示された制御要素は、プロセス変数信号の同相成分及びプロセス変数信号の直交成分に動作させる。しかし、制御要素は、プロセス変数信号の同相成分に動作させるように構成することができ、プロセス変数信号の直交成分を除外することができる。その結果、制御要素は、第２光結合要素２８６を除外することができる。従って、制御要素は、１つの光学結合器を含むことができ、制御要素への遅延経路及び促進経路は、制御要素内の１つの光学結合器のみに延伸することができる。
【0203】
ＬＩＤＡＲシステムは、それぞれが制御要素７４のうちの１つを含む複数の制御機構を有するものとして開示されているが、ＬＩＤＡＲシステムは、わずか１つの制御機構を含むことができる。例えば、レーザー源６８は、一方のレーザー源６８の周波数を速度αｉで調整すると、他方のレーザー源６８も同じ速度で調整されるように構成することができる。この場合、上記に開示したようにレーザー源６８の１つを制御することにより、各レーザー源に所望の調整が提供され、それに応じて、各システム出力信号に所望の周波数対時間のパターンが提供される。
【0204】
上述したように、遅延導波路６２及び／または第１遅延導波路８０等の遅延導波路は、遅延導波路の長さを促進導波路６６の長さを超えて増加させるために使用できる遅延セクション７０を含むことができる。遅延セクション７０は、遅延導波路６２の螺旋形配置を表すことができる。螺旋形配置は、遅延導波路６２及び／または第１遅延導波路８０のような、より長い導波路が占める空間の量を減少させるために選択される。図１０は、遅延セクション７０として機能する螺旋形配置を有する遅延導波路６２または第１遅延導波路８０の一部を示している。螺旋形配置の中心付近で、該導波路は、向きを変えて元に戻る。螺旋形配置は、導波路の曲率半径が最も小さい部分（図１０においてＲｍｉｎと表記）が曲率閾値を超える曲率半径を有するように選択される。適切な曲率閾値には、０．１ｍｍ、０．２５ｍｍ、及び０．５ｍｍ以上の曲率閾値が含まれるが、これらに限定されない。螺旋形配置は、円に近い幾何学的形状で示されているが、螺旋形配置は、楕円形、長方形、または三角形に近い形状等の他の幾何学的形状であってもよい。その結果、螺旋形配置は、直線の導波路区域及び／または実質的に直線の導波路区域を含むことができる。
【0205】
ＬＩＤＡＲチップ及び走査チップに適したプラットフォームには、シリカ、リン化インジウム、及びシリコン・オン・インシュレーター・ウェーハが含まれるが、これらに限定されない。図１１Ａは、シリコン・オン・インシュレーター・ウェーハから構築されたチップの一部の断面図である。シリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）ウェーハは、基板３１２と光透過媒体３１４との間に埋込層３１０を含む。シリコン・オン・インシュレーター・ウェーハでは、埋込層３１０はシリカであり、また、基板３１２及び光透過媒体３１４はシリコンである。ＳＯＩウェーハ等の光学プラットフォームの基板３１２は、ＬＩＤＡＲチップ全体のベースとして機能することができる。例えば、図１Ａから図４のＬＩＤＡＲチップ上に示される光学構成要素は、基板３１２の上あるいは上面及び／または側面上に配置することができる。
【0206】
図１１Ａは、シリコン・オン・インシュレーター・ウェーハから構築されたＬＩＤＡＲチップに適用した導波路構造を含むＬＩＤＡＲチップの一部の断面図である。光透過媒体のリッジ３１６は、光透過媒体の平板領域３１８から離れる方向に延伸する。光信号は、リッジ３１６の上部と埋込層３１０との間に制限される。
【0207】
リッジ導波路の寸法は、図１１Ａに表記されている。例えば、リッジは、ｗと表記された幅、ｈと表記された高さを有する。平板領域の厚さはＴと表記されている。ＬＩＤＡＲ応用の場合、他の応用で使用されるよりも高いレベルの光パワーを使用する必要があるため、これらの寸法は、他の寸法よりも重要になり得る。リッジ幅（ｗと表記）は１μｍを超え、かつ４μｍ未満であり、リッジ高さ（ｈと表記）は１μｍを超え、かつ４μｍ未満であり、平板領域の厚さは０．５μｍを超え、かつ３μｍ未満である。これらの寸法は、導波路の直線または実質的に直線部分、導波路の湾曲部分、及び導波路のテーパ部分に適用することができる。従って、導波路のこれらの部分は、単一モードになる。しかし、いくつかの場合では、これらの寸法は、導波路の直線または実質的に直線の部分に適用される。さらにまたは代わりに、導波路の湾曲部分における光損失を低減するために、導波路の湾曲部分の平板厚さを薄くすることができる。例えば、導波路の湾曲部分は、厚さが０．０μｍ以上かつ０．５μｍ未満の平板領域から離れる方向に延伸するリッジを有することができる。上記の寸法は一般に、導波路の直線または実質的に直線部分にシングルモード構造を提供するが、結果としてテーパ部分及び／または湾曲部分がマルチモードになり得る。マルチモードジオメトリとシングルモードジオメトリとの間の結合は、高次モードを実質的に励起しないテーパを使用して行うことができる。従って、導波路は、導波路内で搬送される信号が、マルチモード寸法を有する導波路セクション内で搬送される場合でも単一モードで搬送されるように構築することができる。図１１Ａの文脈で開示される導波路構築物は、図１Ａから図４に従って構築されたＬＩＤＡＲチップ上の導波路の全部または一部に適している。
【0208】
図１１Ｂから図１１Ｄは、シリコン・オン・インシュレーター プラットフォーム上に構築され、図２及び図４に従って構築されたＬＩＤＡＲチップ上に適用した帰還装置８２の一例を示している。図１１Ｂは、帰還装置８２を有するＬＩＤＡＲチップの一部の上面図である。図１１Ｃは、図１１ＢにおいてＣと表記された線に沿って作成された帰還装置８２の断面図である。図１１Ｄは、図１１ＢにおいてＣと表記された線に沿って作成された帰還装置８２の断面図である。
【0209】
図示の帰還装置８２は、光透過媒体３１４を部分的にまたは完全に通って延伸する凹部３６０を含む。図示の凹部３６０は、埋込層３１０内まで延伸していないが、図示の凹部３６０は、埋込み層３１０内へ、または埋込層３１０を通って延伸することができる。凹部３６０の表面は、帰還表面３６２として機能する。帰還表面３６２は、光透過媒体３１４から帰還表面３６２に入射する光信号の少なくとも一部が該光透過媒体３１４に帰還するように構成される。帰還が生じるメカニズムは、帰還表面３６２での反射、または帰還表面３６２による反射であり得る。例えば、凹部媒体３６６は、凹部３６０内に配置され、該帰還表面３６２と接触することができる。凹部媒体３６６は、凹部３６０を充填することができ、または帰還表面３６２に接触する材料の層とすることができる。凹部媒体３６６は、流体であっても固体であってもよい。図１１Ｃに示されるように、凹部媒体３６６は、クラッディング３６８としても機能する固体であってもよい。いくつかの場合では、凹部媒体３６６は、光透過媒体３１４よりも低い屈折率を有し、帰還表面３６２での反射を引き起こす。光透過媒体３１４よりも低い屈折率を有する適切な凹部媒体には、空気、エポキシ、二酸化シリコン、及び窒化シリコンが含まれるが、これらに限定されない。クラッディングとしても機能する、光透過媒体３１４よりも低い屈折率を有する適切な凹部媒体には、二酸化シリコン及び窒化シリコンが含まれるが、これらに限定されない。
【0210】
いくつかの場合では、凹部媒体３６６は、出射ＬＩＤＡＲ信号または入力信号を帰還表面３６２で反射させる媒体である。例えば、凹部媒体３６６は、帰還表面３６２に接触する反射材料３７０であってもよい。図１１Ｄは、帰還表面３６２に接触する反射材料３７０の層を示している。図１１Ｄは、クラッディングが凹部媒体３６６上に位置し、凹部３６０内に延伸するように配置されたクラッディングを示しているが、該クラッディングは、任意に選択することができる。適切な反射材料３７０には、二酸化シリコン、酸化ハフニウム、及び酸化アルミニウムを含む多層誘電体膜、及びアルミニウム、ニッケル、及び金等の金属が含まれるが、これらに限定されない。適切なクラッディングには、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び酸化アルミニウムが含まれるが、これらに限定されない。
【0211】
上述したように、分割器１２０は、波長依存型分割器とすることができる。適切な波長依存型分割器には、アレイ導波路回折格子及びエシェル回折格子が含まれるが、これらに限定されない。図１２Ａから図１２Ｄは、シリコン・オン・インシュレーター プラットフォーム上に構築され、ＬＩＤＡＲシステムにおける分割器１２０及び／または波長依存分割器としての使用に適したエシェル格子の一例を示している。説明のため、該エシェル格子は、走査チップ上の分割器１２０の文脈で示されているが、図示のエシェル格子構造は、ＬＩＤＡＲチップまたは走査チップ上の分割器に利用することができる。
【0212】
走査チップは、１つまたは複数の第１分割器導波路４００、第２分割器導波路４０２、及び自由空間領域４０６の周囲に配置された再誘導要素４０４を含む。エシェル格子が分割器１２０として機能する場合、第１分割器導波路はそれぞれ代替導波路１１９の１つとすることができ、第２分割器導波路４０２はそれぞれチャネル出力導波路１２１の１つとすることができる。
【0213】
第１分割器導波路４００はそれぞれ、スイッチ信号を自由空間領域４０６に誘導することができる。スイッチ信号は、自由空間領域４０６を通って再誘導要素４０４に進行し、スイッチ信号からの光を第２分割器導波路４０２に誘導する。その結果、スイッチ信号からの光は、再誘導要素４０４から自由空間領域４０６を通って第２分割器導波路４０２に向かって進行する。
【0214】
再誘導要素４０４は、第２信号で搬送される異なる波長が、自由空間領域４０６から離れて移動するにつれてチャネル出力信号に分離されるように構築される。例えば、図１２Ａは、λ１及びλ２と表記されたチャネルを搬送するチャネル出力信号が、再誘導要素４０４から離れて移動するにつれて分離することを示している。第２分割器導波路４０２は、第２分割器導波路４０２の一部がチャネル出力信号の１つをそれぞれ受信する位置で終端する。チャネル出力信号の１つをそれぞれ受信する第２分割器導波路４０２の部分は、スイッチ信号を搬送する第１分割器導波路４００が変化するにつれて変化する。
【0215】
図１２Ａのエシェル格子は、合波器として逆方向に動作させることができる。例えば、λＡと表記されたチャネル出力信号は、チャネルλＡを搬送するチャネル帰還信号を表し、λＢと表記されたチャネル出力信号は、チャネルλＢを搬送するチャネル帰還信号を表すことができる。チャネル帰還信号は、第２分割器導波路４０２から空間領域４０６を通って再誘導要素４０４に移動することができる。再誘導要素４０４は、チャネル帰還信号からの光を第１分割器導波路４００に誘導することができる。再誘導要素４０４は、チャネル帰還信号からの光が結合してアセンブリ帰還信号を形成するように構成される。アセンブリ帰還信号は、スイッチ信号を出力する第１分割器導波路４００によって受信される。
【0216】
図１２Ａのエシェル格子は、シリコン・オン・インシュレーター プラットフォーム上に構築されたものとして示されているが、他のプラットフォームも使用することができる。第１分割器導波路４００及び／または第２分割器導波路４０２は、図１１Ａの文脈で開示したように構築することができる。例えば、図１１Ａは、図１２ＡにおいてＢと表記された線のいずれかで取った図１２Ａの断面図を表すことができる。
【0217】
図１２Ｂは、図１２ＡにおいてＥと表記された線によって示されるように、再誘導要素４０４を通って作成されたエシェル格子の断面図である。図示の再誘導要素４０４は、光透過媒体３１４を部分的にまたは完全に通って延伸する凹部４１０を含む。図示の凹部４１０は、埋込層３１０内まで延伸していないが、図示の凹部４１０は、埋込層３１０内まで、または埋込層３１０を通って延伸することができる。凹部４１０の表面は、帰還表面３６２として機能する。帰還表面３６２は、光透過媒体３１４から帰還表面３６２に入射するスイッチ信号またはチャネル帰還信号の少なくとも一部が光透過媒体３１４に帰還するように構成される。帰還が生じるメカニズムは、帰還表面３６２での反射、または帰還表面３６２による反射であり得る。例えば、凹部媒体３６６は、凹部４１０内に配置され、該帰還表面３６２と接触することができる。凹部媒体３６６は、凹部４１０を充填することができ、または帰還表面３６２に接触する材料の層とすることができる。凹部媒体３６６は、流体であっても固体であってもよい。図１２Ｂに示されるように、凹部媒体３６６は、ＬＩＤＡＲチップの全部または一部のクラッディング４１６としても機能する固体であってもよい。いくつかの場合では、凹部媒体３６６は、光透過媒体３１４よりも低い屈折率を有し、帰還表面３６２での反射を引き起こす。光透過媒体３１４よりも低い屈折率を有する適切な凹部媒体には、空気、エポキシ、二酸化シリコン、及び窒化シリコンが含まれるが、これらに限定されない。クラッディングとしても機能する、光透過媒体３１４よりも低い屈折率を有する適切な凹部媒体には、二酸化シリコン及び窒化シリコンが含まれるが、これらに限定されない。
【0218】
いくつかの場合では、凹部媒体３６６は、出射ＬＩＤＡＲ信号または入力信号を帰還表面３６２で反射させる媒体である。例えば、凹部媒体３６６は、帰還表面３６２に接触する反射材料３７０であってもよい。図１２Ｃは、帰還表面３６２に接触する反射材料３７０の層を示している。適切な反射材料３７０には、二酸化シリコン、酸化ハフニウム、及び酸化アルミニウムを含む多層誘電体膜、及びアルミニウム、ニッケル、及び金等の金属が含まれるが、これらに限定されない。適切なクラッディングには、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び酸化アルミニウムが含まれるが、これらに限定されない。
【0219】
図１２Ｄは、凹部４１０内に配置された凹部媒体３６６または反射材料３７０のない帰還表面３６２の一部の拡大上面図である。帰還表面３６２は、光学回折格子として機能するように構成される。例えば、帰還表面３６２は、再誘導要素４０４がエシェル格子として機能するように配置された複数の溝４２２を含む。適切な溝４２２の構造には、ステップが含まれるが、これに限定されない。エシェル格子を含む、またはそれからなる光学フィルタのバンド幅は、焦点距離及び／または格子の寸法を変更することによって調整することができる。
【0220】
自由空間領域４０６は、光信号を一方向に制限することができる。例えば、図１２Ａから図１２Ｄの自由空間領域４０６は、光信号を垂直に制限することができる。これらの場合では、光信号は、横方向に拡散することができ、かつ／または横方向により集中することになる。結果として、自由空間領域４０６の全部または一部を平板導波路とすることができる。
【0221】
ＬＩＤＡＲシステムに適用した様々な光学スイッチは、シリコン・オン・インシュレーター プラットフォーム等の平面装置の光プラットフォーム上に構築することができる。シリコン・オン・インシュレーター プラットフォームへの統合に適した光学スイッチの例には、マッハツェンダー干渉計が含まれるが、これに限定されない。図１３は、マッハツェンダー干渉計の概略図である。スイッチは、共通導波路１１７と代替導波路１１９Ａのうちの１つ目と接続する第１スイッチ導波路５００を含む。代替導波路１１９Ｂのうちの２つ目は、第２スイッチ導波路５０２と接続される。第１スイッチ導波路５００及び第２スイッチ導波路５０２は、第１光結合器５０４及び第２光結合器５０６に含まれる。移相器５０８は、第１光結合器５０４と第２光結合器５０６との間で、第１スイッチ導波路５００または第２スイッチ導波路５０２に沿って配置される。適切な移相器には、ＰＩＮダイオード、キャリア空乏モードで動作するＰＮ接合、及びサーマル ヒーターが含まれるが、これらに限定されない。
【0222】
電子機器は、移相器を操作して、パスモードとスイッチモードの間でスイッチを変更することができる。パスモードでは、共通導波路１１７上を搬送されるスイッチ信号は、第１代替導波路１１９Ａを通過する。スイッチモードでは、共通導波路１１７上を搬送されるスイッチ信号は、第２代替導波路１１９Ｂに誘導される。
【0223】
図１３に示される光学スイッチは、スイッチ信号を２つの代替導波路１１９Ａのうちの１つに誘導するＬＩＤＡＲシステムに適しているが、ＬＩＤＡＲシステムは、２つ以上の代替導波路１１９Ａにスイッチ信号を誘導することができる。これらの例では、電子機器がスイッチ信号を２つ以上の代替導波路１１９Ａに誘導できるように、図１３の光学スイッチ等のスイッチをカスケード接続することができる。
【0224】
ＬＩＤＡＲチップ上の導波路と干渉する光センサーは、該チップとは別で、その後該チップに取り付けられる構成要素であってもよい。例えば、光センサーは、フォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオードであってもよい。適切な光センサー要素の例には、日本の浜松市にある浜松社が製造するＩｎＧＡｓ ＰＩＮフォトダイオード、または日本の浜松市にある浜松社が製造するＩｎＧＡｓ ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）が含まれるが、これらに限定されない。これらの光センサーは、ＬＩＤＡＲチップ上の中央に配置することができる。あるいは、光センサーで終端する導波路の全部または一部は、チップの端に位置するファセットで終端することができ、光センサーは、ファセットを通過する光を受信するように、ファセット上のチップの端に取り付けることができる。チップとは別個の構成要素である光センサーの使用は、第１補助光センサー２１８、第２補助光センサー２２０、第１光センサー２２３、及び第２光センサー２２４からなる群から選択される光センサーの全部または一部に適している。
【0225】
別個の構成要素である光センサーの代替として、光センサーの全部または一部をチップと統合することができる。例えば、シリコン・オン・インシュレーター・ウェーハから構築されたチップ上のリッジ導波路と干渉される光センサーの例は、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｖｏｌ．１５、Ｎｏ．２１、１３９６５－１３９７１（２００７）；２０１２年１月１０日に発行された米国特許第８，０９３，０８０号；２０１２年８月１４日に発行された米国特許第８，２４２，４３２号；及び２０００年８月２２日に発行された米国特許第６，１０８，８４７２号に見出すことができる。これらのそれぞれは、その全体が本明細書に組み込まれる。チップと統合された光センサーの使用は、補助光センサー２１８、第２補助光センサー２２０、第１光センサー２２３、及び第２光センサー２２４からなる群から選択される光センサーの全部または一部に適している。
【0226】
適切なレーザー源６８は、ＬＩＤＡＲチップとは別個で、その後ＬＩＤＡＲチップに取り付けられたレーザチップであってもよい。例えば、レーザー源６８は、フリップチップ配置を使用してチップに取り付けられたレーザチップであってもよい。フリップチップ配置の使用は、レーザー源６８がシリコン・オン・インシュレーター・ウェーハから構築されるチップ上のリッジ導波路と干渉される場合に適している。あるいは、ユーティリティ導波路１２は、外部共振器レーザーの反射器として機能するブラッグ格子等の光学格子（図示せず）を含むことができる。これらの例では、レーザー源６８は、ＬＩＤＡＲチップとは別で、その後、フリップチップ配置でＬＩＤＡＲチップに取り付けられる利得要素を含むことができる。フリップチップ利得要素とシリコン・オン・インシュレーター・ウェーハから構築されたチップ上のリッジ導波路との間の適切なインターフェースの例は、２０１７年７月１１日に発行された米国特許第９，７０５，２７８号、及び１９９９年１１月２３日に発行された米国特許第５，９９１，４８４号に見出すことができる。これらのそれぞれは、その全体が本明細書に組み込まれる。レーザー源６８が利得要素またはレーザチップである場合、電子機器６２は、利得要素またはレーザー空洞を通って印加される電流のレベルを変更することによってチャネル信号の周波数を変更することができる。
【0227】
適切な電子機器６２は、アナログ電気回路、デジタル電気回路、プロセッサ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰｓ）、フィールド プログラマブル ゲート アレイ (ＦＰＧＡ)、コンピュータ、マイクロコンピュータ、または上記の操作、監視、及び制御機能を実行するのに適したそれらの組み合わせを含む、またはそれらからなる電子制御装置を含むことができるが、これらに限定されない。いくつかの場合では、電子制御装置は、操作、制御、及び監視機能の実行中に電子制御装置によって実行されるインストラクションを含むメモリにアクセスする。電子機器は、単一の場所にある単一の構成要素として示されているが、電子機器は、互いに独立した、かつ／または異なる場所に配置された複数の異なる構成要素を含むことができる。また、上記したように、開示された電子機器の全部または一部を、チップと統合された電子機器を含めて、チップ上に含めることができる。
【0228】
上記のＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプター、光源、光センサー、導波路、及び増幅器等の複数の光学構成要素を含む。いくつかの場合では、ＬＩＤＡＲシステムは、図示された光学構成要素に加えて、または図示された光学構成要素の代替として、１つ以上の受動光学構成要素を含む。受動光学構成要素は、可動な部品を除いた固体の構成要素であってもよい。適切な受動光学構成要素には、レンズ、ミラー、光学回折格子、反射面、分割器、分波器、合波器、偏光子、偏光分割器、及び偏光回転子が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの場合では、ＬＩＤＡＲシステムは、図示された光学構成要素に加えて、または図示された光学構成要素の代替として、１つ以上の能動光学構成要素を含む。適切な能動光学構成要素には、光学スイッチ、位相チューナー、減衰器、操縦可能なミラー、操縦可能なレンズ、同調可能な分波器、同調可能な合波器が含まれるが、これらに限定されない。
【0229】
当業者は、これらの教示を考慮して本発明の他の実施形態、組合せ、及び改変を容易に行うであろう。従って、本発明は、上記の明細書及び添付の図面と併せて見たとき、そのような実施形態及び改変の全てを含む以下の請求項によってのみ限定されるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図8E】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図13】
【国際調査報告】