ＤＣバイアスを要しない電気光学スイッチング装置
【課題】 電気光学スイッチのＯＮ／ＯＦＦスイッチングの制御を改善する。
【解決手段】 電気光学減衰器／スイッチについて、ＯＦＦ状態である最大減衰レベルは、第１制御電圧又は第２制御電圧のいずれかが制御入力に印加されるときに生じる。制御入力に結合されるＡＣ発生器は、それぞれ、第１制御電圧及び第２制御電圧に対応する最小ピーク電圧及び最大ピーク電圧を生成し、それによって、最小ピーク電圧及び最大ピーク電圧のいずれかが制御入力に印加される間、電気光学減衰器によって、切り換えられる光ビームの最大減衰レベルが提供される。ＯＮ状態は、最小減衰レベルに対応する大きさを有する電圧パルスを導入することによって達成される。ＯＮ電圧パルスは、方形波に付加される。これは、電気光学スイッチを、ＤＣバイアス電圧を必要とすることなく、ノーマリＯＦＦ状態で動作させることを可能にする。
【解決手段】 電気光学減衰器／スイッチについて、ＯＦＦ状態である最大減衰レベルは、第１制御電圧又は第２制御電圧のいずれかが制御入力に印加されるときに生じる。制御入力に結合されるＡＣ発生器は、それぞれ、第１制御電圧及び第２制御電圧に対応する最小ピーク電圧及び最大ピーク電圧を生成し、それによって、最小ピーク電圧及び最大ピーク電圧のいずれかが制御入力に印加される間、電気光学減衰器によって、切り換えられる光ビームの最大減衰レベルが提供される。ＯＮ状態は、最小減衰レベルに対応する大きさを有する電圧パルスを導入することによって達成される。ＯＮ電圧パルスは、方形波に付加される。これは、電気光学スイッチを、ＤＣバイアス電圧を必要とすることなく、ノーマリＯＦＦ状態で動作させることを可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチに関し、より詳細には、電気光学スイッチのＯＮ／ＯＦＦスイッチングの制御に関する。
関連出願の相互参照
本願は、本願と同一譲受人に譲渡された以下の出願に関連する主題を含む。以下に挙げる出願は、参照によりその全体が本明細書に援用される：Ｄｒ デイビットＢ．ホール（Dr. David B. Hall）による、本願と同時に提出された「ON/OFF OPTICAL SWITCHING USING COMBINED ACOUSTO-OPTIC AND ELECTRO-OPTIC SWITCHES」。
【背景技術】
【０００２】
電気光学スイッチは、レーザ光ビームが、オン（ＯＮ）状態／オフ（ＯＦＦ）状態の間で切り換えられる種々のアプリケーションに使用される。たとえば、電気通信システムで利用される電気光学スイッチは、通常、制御入力に、バイアスＤＣ電圧、たとえば、−２ボルトを印加することによって、ＯＦＦ状態に維持され、制御入力に＋２ボルトが印加されるようにすることによって、最大光伝送状態（ＯＮ）に切り換えられる。これは、−２ボルトＤＣバイアスに＋４ボルトパルスを付加することによって達成することができる。こうした電気光学スイッチは、一般に、こうしたアプリケーションでは効果的であることがわかっている。
【０００３】
問題は、スイッチをノーマリＯＦＦ状態に保つために必要な、印加されるＤＣバイアスのドリフトに関連する。光スイッチ内の電荷移動（マイグレーション）作用は、所定時間及び／又は温度にわたってこのドリフトを引き起こす。適切なＤＣバイアス電圧を維持することができないと、電気光学スイッチが完全にＯＦＦでなくなる、すなわち、スイッチが提供することができる最大減衰が得られなくなる。これは、ＯＮとＯＦＦの信号比の減少をもたらし、ＯＦＦ状態の間に、スイッチを通過するブリードスルー光の量を増加させる。したがって、この問題を最小にする電気光学スイッチの制御の改善に対する必要性が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上述の問題を実質的に解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、一実施態様において、或る装置を包含する。装置は、光ビームの制御可能な減衰を提供する電気光学減衰器（スイッチ）を含む。電気光学減衰器は、制御入力を有し、第１制御電圧又は第２制御電圧のいずれかが制御入力に印加されるときに生じる最大減衰レベルを有する。制御入力のドライバはＡＣ発生器を含み、該ＡＣ発生器は、それぞれ、第１制御電圧及び第２制御電圧に対応する最小ピーク電圧及び最大ピーク電圧を生成し、それによって、最小ピーク電圧及び最大ピーク電圧のいずれかが制御入力に印加される間、電気光学減衰器によって、最大減衰レベルが提供されるようにする。これは、ＤＣバイアス電圧を制御入力に提供するＤＣ電圧源を必要とすることなく、電気光学スイッチを、通常状態として最大ＯＦＦ状態に保つ。
【０００６】
本発明の別の実施態様は、制御入力を有する電気光学スイッチを制御し、光ビームをＯＮ状態とＯＦＦ状態との間で切り換える方法を包含する。ＯＮ状態又はＯＦＦ状態は、第１制御電圧又は第２制御電圧のいずれかが制御入力に印加されるときに生じ、他方の状態は、第１電圧又は第２電圧と異なる第３制御電圧が制御入力に印加されるときに生じる。
【０００７】
本発明の例示的な実施態様の特徴は、明細書、特許請求の範囲、及び添付図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の態様の１つは、電気光学スイッチをノーマリＯＮ状態か、ノーマリＯＦＦ状態のいずれかに維持するために、通常使用されるＤＣバイアス電圧を置換するのに、適切なピーク−ピーク電圧を有するＡＣ波形を使用することができるということの認識にある。以下で説明するように、ＤＣ電圧源によって供給されるバイアス電圧の使用を必要とすることなく、電気光学スイッチのノーマリ最大ＯＦＦ（ヌル）状態を提供するために、ＥＯドライバは、適切なピーク−ピーク電圧を有する方形波発生器を含むことができる。
【０００９】
図１は、レーザなどの光源１０が、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１４によってスイッチングする（切り換える）光ビーム１２を生成する例示的なセンサシステムを示す。切り換えられた光ビーム出力１６は、増幅器１８によって増幅され、センサアレイ２２への入力光ビームとして伝送される。センサアレイ２２は、たとえば、光の入力パルスに応答して時分割多重化出力を提供するために一緒に結合される複数の干渉計を備えることができる。センサアレイ２２の出力２４は、センサアレイからＴＤＭパルスのそれぞれに対して符号化された情報を復号する光受信機２６に結合される。このシステムは、本発明によるＯＮ／ＯＦＦスイッチの一実施形態を組み込むのに適した例として提供されるが、他の種々のアプリケーション及び用途が存在することは明らかである。
【００１０】
図２は、光スイッチ１４の例示的な実施形態である。到来する光ビーム１２は、直列の２つの光スイッチによって切り換えられ、切り換えられた出力光ビーム１６が生じる。この例では、電気光学（ＥＯ）スイッチ３２は、光ビーム１２のＯＮ／ＯＦＦ切り換え機能を提供し、音響光学（ＡＯ）スイッチ３６への入力として結合される、切り換えられた出力光ビーム３４を生成する。音響光学スイッチ３６はまた、ＯＮ／ＯＦＦ切り換え機能を提供し、切り換えられた出力光ビーム１６を生成する。それぞれが、同期してＯＮ及びＯＦＦに切り換えられる状態の、直列の２つの光スイッチを使用する理由は、ＯＦＦ状態の間に達成可能な最大減衰を増加させるためである。共にＯＦＦ状態であるときのスイッチ３２及び３６によって提供される減衰の合計は、それぞれのスイッチによって提供される減衰の積である。
【００１１】
コントローラ３８は、入力４０上でクロック情報を受け取り、クロック情報は、動作周波数を規定する周期的な時間フレームを提供する。図示例では、スイッチ１４は、周期的な時間フレームに従ってＯＮに切り換わり、対応する光パルス系列を提供し、光パルスの継続時間は、光パルス間の継続時間に比較して相対的に短い。コントローラ３８は、出力４２をＥＯドライバ４４に、出力４６をＡＯドライバ４８に提供する。ＡＯスイッチ３６は、ブリムローズ社（Brimrose Company）製などの、規格品として市販されている部品で構成し、ＥＯスイッチ３２は、同様に、ＪＤＳユニフェーズ社（JDS Uniphase Company）製などの、規格品として市販されている部品で構成してもよい。スイッチ自体と一体化されてもよい、ＡＯドライバ４８は、ＡＯスイッチ用の既知の駆動構成を備えてもよく、対応するＯＦＦ及びＯＮ状態を規定するための、公称のＴＴＬ出力電圧状態を要求することも可能である。図３に関連して説明するように、ＥＯスイッチ３２は、入力端子を有し、入力端子は、印加された制御電圧に応答して、スイッチが、対応する減衰レベルを提供するようにさせる。
【００１２】
本発明による例示的なＥＯドライバ４４は、好ましくは、方形波信号発生器を含み、方形波のピーク電圧振幅は、それぞれがＥＯスイッチの最大ＯＦＦ状態に関連する、異なる第１電圧及び第２電圧に対応する。もちろん、第１電圧及び第２電圧は、ＥＯスイッチを、ノーマリＯＦＦ状態の代わりに、ノーマリＯＮ状態に維持することが望まれる場合、ＥＯスイッチの最大ＯＮ状態にそれぞれ関連させることができることは、当業者には理解されるであろう。ＥＯドライバ４４は、スイッチのＯＮ状態に対応する電圧パルスを生成する能力をさらに含み、この電圧パルスの大きさは、スイッチの最大ＯＮ状態に対応する。ＥＯスイッチは、ＯＮパルス時間の継続時間に適合する周波数／時間フレームを有するように選択された従来の方形波電圧発生器を備えてもよい。たとえば、０．２マイクロ秒（μｓ）のＯＮパルス継続時間で、１０μｓの期間がＯＮパルス間にある場合、方形波の周期／周波数は、１０μｓ（１００ｋＨｚ）、あるいは、５０又は２５ｋＨｚなどの、１００の何らかの約数であるように選択することができる。
【００１３】
図３は、電気光学スイッチの例示的な制御関数のグラフを示し、スイッチを通過する光の強度は、制御入力電圧の関数６０として示される。この例示的なグラフでは、縦軸は、光強度を表し、ゼロの光強度は、最大減衰を示す、すなわち、最小の光がスイッチを通過する、また、１の光強度は、最小減衰を示す、すなわち、最大の光がスイッチを通過する。横軸上に示す制御電圧の連続体は、ＥＯスイッチを通過する光の減衰が、電圧の関数としてどのように制御されるかを示す。図示例では、最大減衰は、−１．８Ｖの制御電圧及び＋５．４Ｖの制御電圧に応答して起こる。スイッチを通る最大光伝送に対応する最小減衰は、＋１．８Ｖの制御電圧で起こる。この図示例では、３．６ボルトの差が、ＯＦＦ状態とＯＮ状態との間に存在し、既存の制御電圧にプラス又はマイナス７．２Ｖを印加すると、ＥＯスイッチの同じ減衰状態がもたらされることになる。そのため、方形波発生器は、−１．８Ｖ及び＋５．４Ｖのピーク電圧がＥＯスイッチに対する制御電圧として印加されると、両方のピーク電圧についてスイッチをＯＦＦ状態にすることになる。すなわち、ピーク電圧間の遷移時間が、方形波発生器について無視できると仮定すると、ＥＯスイッチは、こうした制御電圧波形を印加することによって、ノーマリＯＦＦ状態に維持されることになる。
【００１４】
ＯＮ／ＯＦＦ電気光学スイッチは、光伝送状態を最小から最大へ移動させる半波電圧Ｖπを特徴とする。２倍のＶπは、スイッチを、或る最小から隣接する最小へ移動させる。一般に、２倍のＶπは、スイッチを、任意の遷移状態から同じ遷移状態へ移動させる。したがって、２倍のＶπのピーク−ピーク振幅を有する方形波によって駆動される電気光学スイッチは、一定の光出力を有する。
【００１５】
デューティサイクルαは、０〜１の間の範囲にすることができ、上方電圧Ｖ＋Ｖπで費やした時間部分を表し、１−αは、下方電圧Ｖ−Ｖπで費やしたとき間部分を表す。ＡＣ結合は、時間平均された電圧がゼロであることを意味するため、以下の式は、こうしたデューティサイクルを記述する。
（１） α（Ｖ＋Ｖπ）＋（１−α）（Ｖ−Ｖπ）＝０
式（１）に対する解は、
（２）上方電圧： Ｖ＋Ｖπ＝２（１−α）Ｖπ
（３）下方電圧： Ｖ−Ｖπ＝２αＶπ
である。
【００１６】
式（２）、（３）からわかるように、５０−５０デューティサイクル、たとえば、α＝０．５は、＋Ｖπの上方電圧及び−Ｖπの下方電圧を与える。デューティサイクルαは０から１に変わるため、上方電圧レベルは、２Ｖπからゼロに変わり、下方電圧レベルは、ゼロから−２Ｖπに変わる。
【００１７】
内蔵式光学バイアスＶＯＢによる、電圧Ｕの関数としての、干渉計スイッチのレイズドコサイン（raised cosine）出力応答は、以下の式で与えられる。
（４） Ｉ（Ｕ）＝０．５Ｉ０＋０．５Ｉ０ｃｏｓ［（π／Ｖπ）（Ｕ＋ＶＯＢ）］
電圧Ｕを、上方電圧レベルＶ＋Ｖπ又は下方電圧レベルＶ−Ｖπのいずれかに設定すると、以下の式が得られる。
（５） Ｉ＝０．５Ｉ０−０．５Ｉ０ｃｏｓ［（π／Ｖπ）（Ｖ＋ＶＯＢ）］
Ｉ＝０．５Ｉ０−０．５Ｉ０ｃｏｓ［（π／Ｖπ）（Ｖπ＋ＶＯＢ−２αＶπ）］
光スイッチ出力をゼロに設定するように、デューティサイクルαを調整することによって、以下のようになる。
（６） α＝（０．５／Ｖπ）（Ｖπ＋ＶＯＢ）
図４は、約１００ｋＨｚのレートで０．２マイクロ秒（Ｔ３）続くＯＮ状態か、又は、１０マイクロ秒（Ｔ１）ごとの１つのＯＮ状態パルスを有する電気光学スイッチ３２についての例示的な波形７０のグラフである。こうしたアプリケーションの場合、可変デューティサイクルを有するＡＣ方形波の周波数は、１００ｋＨｚ、あるいは、５０ｋＨｚ又は２５ｋＨｚなどの約数に設定することができる。１００ｋＨｚ方形波の場合、ＯＮ状態パルスは、方形波サイクルごとに１回起こり、５０ｋＨｚ方形波の場合、２つの方形波サイクルごとに１回起こる。例示するデューティサイクルは２５％、すなわち、Ｔ２＝２．５マイクロ秒に対してＴ１＝１０マイクロ秒である。
【００１８】
方形波上の上方電圧Ｖ＋Ｖπは、１つのＯＦＦ状態に対応し、下方電圧Ｖ−Ｖπは、隣接するＯＦＦ状態に対応する。中央点電圧Ｖは最大ＯＮ状態に対応する。ＯＮ状態パルスは、下方電圧Ｖ−ＶπからのＶπの電圧変位によって生成される。別法として、ＯＮ状態パルスは、上方電圧Ｖ＋Ｖπからの−Ｖπの電圧変位によって生成されることができる。式（１）は、ＯＮ状態パルスを考慮して修正され、デューティサイクルαにわずかのシフトを生じる。
【００１９】
デューティサイクルαが、Ｖ＋Ｖπで費やした時間部分であり、βがＶで費やした時間部分であり、１−α−βがＶ−Ｖπで費やした時間部分であるとすると、以下の式が得られる。
（７） α（Ｖ＋Ｖπ）＋（１−α−β）（Ｖ−Ｖπ）＋βＶ＝０
式（７）に対する解は、以下のようになる。
（８）上方電圧 Ｖ＋Ｖπ＝２（１−α）Ｖπ−βＶπ
（９）中央点電圧 Ｖ＝（１−２α）Ｖπ−βＶπ
（１０）下方電圧 Ｖ−Ｖπ＝−２αＶπ−βＶπ
式（５）及び（９）から、ＯＦＦ状態をゼロに、ＯＮ状態をピーク値に設定するのに必要とされる光学バイアスは、次のようになる。
（１１） ＶＯＢ＝−Ｖ＝（２α−１）Ｖπ＋βＶπ
式（１１）は、付加的な項βＶπが存在する点のみが式（６）と異なる。そのため、ＶＯＢは、ＯＮパルスＴ３の存在によってごくわずかの量（２α−１＋β）／（２α−１）だけ変わる。２５％のデューティサイクル（α＝０．２５）とＴ３＝２％（β＝０．０２）と３．６ボルトの半波電圧Ｖπの場合、ＶＯＢ＝−１．７２８ボルトである、すなわち、ＯＮパルスは、光学バイアス電圧をほんの０．０７２ボルトだけ変化させることになる。
【００２０】
図５は、本発明によるＥＯドライバの一実施形態の例示的な図である。方形波信号発生器８０は、ＥＯスイッチのノーマリＯＦＦ状態を確立するために、本発明に従って設定された所定のピーク電圧を有する。信号発生器８２は、ＥＯスイッチの最大ＯＮ状態を確立するために、本発明に従って設定された所定の大きさを有する０．２μｓパルスを生成する。コントローラ３８から提供されるクロック入力は、発生器８０及び８２のための同期を提供する。発生器８２の出力は、発生器８０の出力と加算するために、ダイオード８４を通して接続される。図４に示すような、結果として得られる波形は、コンデンサ８６を通して出力８８に結合され、出力８８は、ＥＯスイッチの入力制御端子に結合される。コンデンサ９２と直列の抵抗器９０が出力８８とグランドとの間に結合される。
【００２１】
本発明は、種々のアプリケーションに適している。一般に、同じ状態を規定する２つ以上の制御レベルを有する任意のタイプの電気光学減衰器／スイッチは、スイッチを所与の状態に通常維持するためにＤＣバイアス電圧を利用する必要がないことによって利益を得ることができる。本明細書で説明する例示的な実施形態は、ノーマリＯＦＦ状態で動作し、ＯＮ状態に切り換わる。別法として、電気光学スイッチはまた、隣接するＯＮ状態に対応する、ＡＣ波形用の適切な上方電圧レベル及び下方電圧レベルを選択することによって、ノーマリＯＮモードで動作することができる。
【００２２】
光スイッチングデバイスはＯＮ／ＯＦＦモードと対照的に減衰モードで動作することができることが、当業者に明らかであろう。こうした減衰用途は、変調器用などの必要とされるアプリケーションにとって有利である場合がある。こうしたアプリケーションでは、光スイッチングデバイスは、光ビームの減衰が、最大減衰レベル（ＯＦＦ状態）又は最小減衰レベル（ＯＮ状態）以外になるように、動作させることができる。変調器として作用するこうした減衰器は、ＯＦＦ状態、ＯＮ状態、又は中間状態で通常動作し、制御信号に比例して減衰レベルに種々の変化を生じさせることができ、それによって、制御信号による光ビームの振幅（強度）変調が達成される。光スイッチングデバイスがたとえ変調器として動作しても、ＤＣバイアス電圧源を必要とすることなく、規定した通常状態を確立し、維持するために、ＡＣ波形を利用することによって、安定性の利益を得ることができる。
【００２３】
別個のＡＣ発生器８０とＡＣ信号源８２が示されるが、出力は、単一電圧発生器によって生成できることは、理解されるであろう。必要とされる機能を果たすために、ＥＯドライバの他のハードウェア及びソフトウェアベースの実施態様を利用することができる。ＯＮ／ＯＦＦスイッチの１つ又は複数は、必要とされるアプリケーションに応じて利用することができる。図２に示す例では、ＯＦＦ状態で、より大きな減衰を達成するために、２つのスイッチは直列に接続される。より大きなＯＦＦ減衰レベルを生成するために、複数のＥＯスイッチを直列に接続することもできる。
【００２４】
本発明の例示的な実施態様を、本明細書に詳細に示すとともに、説明したが、本発明の精神から逸脱することなく、種々の修正、付加、置換などを行うことができ、したがって、それらは、特許請求の範囲に規定される発明の範囲内に含まれることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による光ＯＮ／ＯＦＦスイッチを採用する例示的なセンサシステムのブロック図である。
【図２】本発明による電気光学スイッチを含む例示的な光スイッチのブロック図である。
【図３】制御電圧の関数としての相対的な光伝送を示す電気光学スイッチの例示的な特性のグラフである。
【図４】本発明による電気光学スイッチを制御するのに適した例示的な電圧波形のグラフである。
【図５】本発明による例示的なＥＯドライバの回路図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチに関し、より詳細には、電気光学スイッチのＯＮ／ＯＦＦスイッチングの制御に関する。
関連出願の相互参照
本願は、本願と同一譲受人に譲渡された以下の出願に関連する主題を含む。以下に挙げる出願は、参照によりその全体が本明細書に援用される：Ｄｒ デイビットＢ．ホール（Dr. David B. Hall）による、本願と同時に提出された「ON/OFF OPTICAL SWITCHING USING COMBINED ACOUSTO-OPTIC AND ELECTRO-OPTIC SWITCHES」。
【背景技術】
【０００２】
電気光学スイッチは、レーザ光ビームが、オン（ＯＮ）状態／オフ（ＯＦＦ）状態の間で切り換えられる種々のアプリケーションに使用される。たとえば、電気通信システムで利用される電気光学スイッチは、通常、制御入力に、バイアスＤＣ電圧、たとえば、−２ボルトを印加することによって、ＯＦＦ状態に維持され、制御入力に＋２ボルトが印加されるようにすることによって、最大光伝送状態（ＯＮ）に切り換えられる。これは、−２ボルトＤＣバイアスに＋４ボルトパルスを付加することによって達成することができる。こうした電気光学スイッチは、一般に、こうしたアプリケーションでは効果的であることがわかっている。
【０００３】
問題は、スイッチをノーマリＯＦＦ状態に保つために必要な、印加されるＤＣバイアスのドリフトに関連する。光スイッチ内の電荷移動（マイグレーション）作用は、所定時間及び／又は温度にわたってこのドリフトを引き起こす。適切なＤＣバイアス電圧を維持することができないと、電気光学スイッチが完全にＯＦＦでなくなる、すなわち、スイッチが提供することができる最大減衰が得られなくなる。これは、ＯＮとＯＦＦの信号比の減少をもたらし、ＯＦＦ状態の間に、スイッチを通過するブリードスルー光の量を増加させる。したがって、この問題を最小にする電気光学スイッチの制御の改善に対する必要性が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上述の問題を実質的に解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、一実施態様において、或る装置を包含する。装置は、光ビームの制御可能な減衰を提供する電気光学減衰器（スイッチ）を含む。電気光学減衰器は、制御入力を有し、第１制御電圧又は第２制御電圧のいずれかが制御入力に印加されるときに生じる最大減衰レベルを有する。制御入力のドライバはＡＣ発生器を含み、該ＡＣ発生器は、それぞれ、第１制御電圧及び第２制御電圧に対応する最小ピーク電圧及び最大ピーク電圧を生成し、それによって、最小ピーク電圧及び最大ピーク電圧のいずれかが制御入力に印加される間、電気光学減衰器によって、最大減衰レベルが提供されるようにする。これは、ＤＣバイアス電圧を制御入力に提供するＤＣ電圧源を必要とすることなく、電気光学スイッチを、通常状態として最大ＯＦＦ状態に保つ。
【０００６】
本発明の別の実施態様は、制御入力を有する電気光学スイッチを制御し、光ビームをＯＮ状態とＯＦＦ状態との間で切り換える方法を包含する。ＯＮ状態又はＯＦＦ状態は、第１制御電圧又は第２制御電圧のいずれかが制御入力に印加されるときに生じ、他方の状態は、第１電圧又は第２電圧と異なる第３制御電圧が制御入力に印加されるときに生じる。
【０００７】
本発明の例示的な実施態様の特徴は、明細書、特許請求の範囲、及び添付図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の態様の１つは、電気光学スイッチをノーマリＯＮ状態か、ノーマリＯＦＦ状態のいずれかに維持するために、通常使用されるＤＣバイアス電圧を置換するのに、適切なピーク−ピーク電圧を有するＡＣ波形を使用することができるということの認識にある。以下で説明するように、ＤＣ電圧源によって供給されるバイアス電圧の使用を必要とすることなく、電気光学スイッチのノーマリ最大ＯＦＦ（ヌル）状態を提供するために、ＥＯドライバは、適切なピーク−ピーク電圧を有する方形波発生器を含むことができる。
【０００９】
図１は、レーザなどの光源１０が、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１４によってスイッチングする（切り換える）光ビーム１２を生成する例示的なセンサシステムを示す。切り換えられた光ビーム出力１６は、増幅器１８によって増幅され、センサアレイ２２への入力光ビームとして伝送される。センサアレイ２２は、たとえば、光の入力パルスに応答して時分割多重化出力を提供するために一緒に結合される複数の干渉計を備えることができる。センサアレイ２２の出力２４は、センサアレイからＴＤＭパルスのそれぞれに対して符号化された情報を復号する光受信機２６に結合される。このシステムは、本発明によるＯＮ／ＯＦＦスイッチの一実施形態を組み込むのに適した例として提供されるが、他の種々のアプリケーション及び用途が存在することは明らかである。
【００１０】
図２は、光スイッチ１４の例示的な実施形態である。到来する光ビーム１２は、直列の２つの光スイッチによって切り換えられ、切り換えられた出力光ビーム１６が生じる。この例では、電気光学（ＥＯ）スイッチ３２は、光ビーム１２のＯＮ／ＯＦＦ切り換え機能を提供し、音響光学（ＡＯ）スイッチ３６への入力として結合される、切り換えられた出力光ビーム３４を生成する。音響光学スイッチ３６はまた、ＯＮ／ＯＦＦ切り換え機能を提供し、切り換えられた出力光ビーム１６を生成する。それぞれが、同期してＯＮ及びＯＦＦに切り換えられる状態の、直列の２つの光スイッチを使用する理由は、ＯＦＦ状態の間に達成可能な最大減衰を増加させるためである。共にＯＦＦ状態であるときのスイッチ３２及び３６によって提供される減衰の合計は、それぞれのスイッチによって提供される減衰の積である。
【００１１】
コントローラ３８は、入力４０上でクロック情報を受け取り、クロック情報は、動作周波数を規定する周期的な時間フレームを提供する。図示例では、スイッチ１４は、周期的な時間フレームに従ってＯＮに切り換わり、対応する光パルス系列を提供し、光パルスの継続時間は、光パルス間の継続時間に比較して相対的に短い。コントローラ３８は、出力４２をＥＯドライバ４４に、出力４６をＡＯドライバ４８に提供する。ＡＯスイッチ３６は、ブリムローズ社（Brimrose Company）製などの、規格品として市販されている部品で構成し、ＥＯスイッチ３２は、同様に、ＪＤＳユニフェーズ社（JDS Uniphase Company）製などの、規格品として市販されている部品で構成してもよい。スイッチ自体と一体化されてもよい、ＡＯドライバ４８は、ＡＯスイッチ用の既知の駆動構成を備えてもよく、対応するＯＦＦ及びＯＮ状態を規定するための、公称のＴＴＬ出力電圧状態を要求することも可能である。図３に関連して説明するように、ＥＯスイッチ３２は、入力端子を有し、入力端子は、印加された制御電圧に応答して、スイッチが、対応する減衰レベルを提供するようにさせる。
【００１２】
本発明による例示的なＥＯドライバ４４は、好ましくは、方形波信号発生器を含み、方形波のピーク電圧振幅は、それぞれがＥＯスイッチの最大ＯＦＦ状態に関連する、異なる第１電圧及び第２電圧に対応する。もちろん、第１電圧及び第２電圧は、ＥＯスイッチを、ノーマリＯＦＦ状態の代わりに、ノーマリＯＮ状態に維持することが望まれる場合、ＥＯスイッチの最大ＯＮ状態にそれぞれ関連させることができることは、当業者には理解されるであろう。ＥＯドライバ４４は、スイッチのＯＮ状態に対応する電圧パルスを生成する能力をさらに含み、この電圧パルスの大きさは、スイッチの最大ＯＮ状態に対応する。ＥＯスイッチは、ＯＮパルス時間の継続時間に適合する周波数／時間フレームを有するように選択された従来の方形波電圧発生器を備えてもよい。たとえば、０．２マイクロ秒（μｓ）のＯＮパルス継続時間で、１０μｓの期間がＯＮパルス間にある場合、方形波の周期／周波数は、１０μｓ（１００ｋＨｚ）、あるいは、５０又は２５ｋＨｚなどの、１００の何らかの約数であるように選択することができる。
【００１３】
図３は、電気光学スイッチの例示的な制御関数のグラフを示し、スイッチを通過する光の強度は、制御入力電圧の関数６０として示される。この例示的なグラフでは、縦軸は、光強度を表し、ゼロの光強度は、最大減衰を示す、すなわち、最小の光がスイッチを通過する、また、１の光強度は、最小減衰を示す、すなわち、最大の光がスイッチを通過する。横軸上に示す制御電圧の連続体は、ＥＯスイッチを通過する光の減衰が、電圧の関数としてどのように制御されるかを示す。図示例では、最大減衰は、−１．８Ｖの制御電圧及び＋５．４Ｖの制御電圧に応答して起こる。スイッチを通る最大光伝送に対応する最小減衰は、＋１．８Ｖの制御電圧で起こる。この図示例では、３．６ボルトの差が、ＯＦＦ状態とＯＮ状態との間に存在し、既存の制御電圧にプラス又はマイナス７．２Ｖを印加すると、ＥＯスイッチの同じ減衰状態がもたらされることになる。そのため、方形波発生器は、−１．８Ｖ及び＋５．４Ｖのピーク電圧がＥＯスイッチに対する制御電圧として印加されると、両方のピーク電圧についてスイッチをＯＦＦ状態にすることになる。すなわち、ピーク電圧間の遷移時間が、方形波発生器について無視できると仮定すると、ＥＯスイッチは、こうした制御電圧波形を印加することによって、ノーマリＯＦＦ状態に維持されることになる。
【００１４】
ＯＮ／ＯＦＦ電気光学スイッチは、光伝送状態を最小から最大へ移動させる半波電圧Ｖπを特徴とする。２倍のＶπは、スイッチを、或る最小から隣接する最小へ移動させる。一般に、２倍のＶπは、スイッチを、任意の遷移状態から同じ遷移状態へ移動させる。したがって、２倍のＶπのピーク−ピーク振幅を有する方形波によって駆動される電気光学スイッチは、一定の光出力を有する。
【００１５】
デューティサイクルαは、０〜１の間の範囲にすることができ、上方電圧Ｖ＋Ｖπで費やした時間部分を表し、１−αは、下方電圧Ｖ−Ｖπで費やしたとき間部分を表す。ＡＣ結合は、時間平均された電圧がゼロであることを意味するため、以下の式は、こうしたデューティサイクルを記述する。
（１） α（Ｖ＋Ｖπ）＋（１−α）（Ｖ−Ｖπ）＝０
式（１）に対する解は、
（２）上方電圧： Ｖ＋Ｖπ＝２（１−α）Ｖπ
（３）下方電圧： Ｖ−Ｖπ＝２αＶπ
である。
【００１６】
式（２）、（３）からわかるように、５０−５０デューティサイクル、たとえば、α＝０．５は、＋Ｖπの上方電圧及び−Ｖπの下方電圧を与える。デューティサイクルαは０から１に変わるため、上方電圧レベルは、２Ｖπからゼロに変わり、下方電圧レベルは、ゼロから−２Ｖπに変わる。
【００１７】
内蔵式光学バイアスＶＯＢによる、電圧Ｕの関数としての、干渉計スイッチのレイズドコサイン（raised cosine）出力応答は、以下の式で与えられる。
（４） Ｉ（Ｕ）＝０．５Ｉ０＋０．５Ｉ０ｃｏｓ［（π／Ｖπ）（Ｕ＋ＶＯＢ）］
電圧Ｕを、上方電圧レベルＶ＋Ｖπ又は下方電圧レベルＶ−Ｖπのいずれかに設定すると、以下の式が得られる。
（５） Ｉ＝０．５Ｉ０−０．５Ｉ０ｃｏｓ［（π／Ｖπ）（Ｖ＋ＶＯＢ）］
Ｉ＝０．５Ｉ０−０．５Ｉ０ｃｏｓ［（π／Ｖπ）（Ｖπ＋ＶＯＢ−２αＶπ）］
光スイッチ出力をゼロに設定するように、デューティサイクルαを調整することによって、以下のようになる。
（６） α＝（０．５／Ｖπ）（Ｖπ＋ＶＯＢ）
図４は、約１００ｋＨｚのレートで０．２マイクロ秒（Ｔ３）続くＯＮ状態か、又は、１０マイクロ秒（Ｔ１）ごとの１つのＯＮ状態パルスを有する電気光学スイッチ３２についての例示的な波形７０のグラフである。こうしたアプリケーションの場合、可変デューティサイクルを有するＡＣ方形波の周波数は、１００ｋＨｚ、あるいは、５０ｋＨｚ又は２５ｋＨｚなどの約数に設定することができる。１００ｋＨｚ方形波の場合、ＯＮ状態パルスは、方形波サイクルごとに１回起こり、５０ｋＨｚ方形波の場合、２つの方形波サイクルごとに１回起こる。例示するデューティサイクルは２５％、すなわち、Ｔ２＝２．５マイクロ秒に対してＴ１＝１０マイクロ秒である。
【００１８】
方形波上の上方電圧Ｖ＋Ｖπは、１つのＯＦＦ状態に対応し、下方電圧Ｖ−Ｖπは、隣接するＯＦＦ状態に対応する。中央点電圧Ｖは最大ＯＮ状態に対応する。ＯＮ状態パルスは、下方電圧Ｖ−ＶπからのＶπの電圧変位によって生成される。別法として、ＯＮ状態パルスは、上方電圧Ｖ＋Ｖπからの−Ｖπの電圧変位によって生成されることができる。式（１）は、ＯＮ状態パルスを考慮して修正され、デューティサイクルαにわずかのシフトを生じる。
【００１９】
デューティサイクルαが、Ｖ＋Ｖπで費やした時間部分であり、βがＶで費やした時間部分であり、１−α−βがＶ−Ｖπで費やした時間部分であるとすると、以下の式が得られる。
（７） α（Ｖ＋Ｖπ）＋（１−α−β）（Ｖ−Ｖπ）＋βＶ＝０
式（７）に対する解は、以下のようになる。
（８）上方電圧 Ｖ＋Ｖπ＝２（１−α）Ｖπ−βＶπ
（９）中央点電圧 Ｖ＝（１−２α）Ｖπ−βＶπ
（１０）下方電圧 Ｖ−Ｖπ＝−２αＶπ−βＶπ
式（５）及び（９）から、ＯＦＦ状態をゼロに、ＯＮ状態をピーク値に設定するのに必要とされる光学バイアスは、次のようになる。
（１１） ＶＯＢ＝−Ｖ＝（２α−１）Ｖπ＋βＶπ
式（１１）は、付加的な項βＶπが存在する点のみが式（６）と異なる。そのため、ＶＯＢは、ＯＮパルスＴ３の存在によってごくわずかの量（２α−１＋β）／（２α−１）だけ変わる。２５％のデューティサイクル（α＝０．２５）とＴ３＝２％（β＝０．０２）と３．６ボルトの半波電圧Ｖπの場合、ＶＯＢ＝−１．７２８ボルトである、すなわち、ＯＮパルスは、光学バイアス電圧をほんの０．０７２ボルトだけ変化させることになる。
【００２０】
図５は、本発明によるＥＯドライバの一実施形態の例示的な図である。方形波信号発生器８０は、ＥＯスイッチのノーマリＯＦＦ状態を確立するために、本発明に従って設定された所定のピーク電圧を有する。信号発生器８２は、ＥＯスイッチの最大ＯＮ状態を確立するために、本発明に従って設定された所定の大きさを有する０．２μｓパルスを生成する。コントローラ３８から提供されるクロック入力は、発生器８０及び８２のための同期を提供する。発生器８２の出力は、発生器８０の出力と加算するために、ダイオード８４を通して接続される。図４に示すような、結果として得られる波形は、コンデンサ８６を通して出力８８に結合され、出力８８は、ＥＯスイッチの入力制御端子に結合される。コンデンサ９２と直列の抵抗器９０が出力８８とグランドとの間に結合される。
【００２１】
本発明は、種々のアプリケーションに適している。一般に、同じ状態を規定する２つ以上の制御レベルを有する任意のタイプの電気光学減衰器／スイッチは、スイッチを所与の状態に通常維持するためにＤＣバイアス電圧を利用する必要がないことによって利益を得ることができる。本明細書で説明する例示的な実施形態は、ノーマリＯＦＦ状態で動作し、ＯＮ状態に切り換わる。別法として、電気光学スイッチはまた、隣接するＯＮ状態に対応する、ＡＣ波形用の適切な上方電圧レベル及び下方電圧レベルを選択することによって、ノーマリＯＮモードで動作することができる。
【００２２】
光スイッチングデバイスはＯＮ／ＯＦＦモードと対照的に減衰モードで動作することができることが、当業者に明らかであろう。こうした減衰用途は、変調器用などの必要とされるアプリケーションにとって有利である場合がある。こうしたアプリケーションでは、光スイッチングデバイスは、光ビームの減衰が、最大減衰レベル（ＯＦＦ状態）又は最小減衰レベル（ＯＮ状態）以外になるように、動作させることができる。変調器として作用するこうした減衰器は、ＯＦＦ状態、ＯＮ状態、又は中間状態で通常動作し、制御信号に比例して減衰レベルに種々の変化を生じさせることができ、それによって、制御信号による光ビームの振幅（強度）変調が達成される。光スイッチングデバイスがたとえ変調器として動作しても、ＤＣバイアス電圧源を必要とすることなく、規定した通常状態を確立し、維持するために、ＡＣ波形を利用することによって、安定性の利益を得ることができる。
【００２３】
別個のＡＣ発生器８０とＡＣ信号源８２が示されるが、出力は、単一電圧発生器によって生成できることは、理解されるであろう。必要とされる機能を果たすために、ＥＯドライバの他のハードウェア及びソフトウェアベースの実施態様を利用することができる。ＯＮ／ＯＦＦスイッチの１つ又は複数は、必要とされるアプリケーションに応じて利用することができる。図２に示す例では、ＯＦＦ状態で、より大きな減衰を達成するために、２つのスイッチは直列に接続される。より大きなＯＦＦ減衰レベルを生成するために、複数のＥＯスイッチを直列に接続することもできる。
【００２４】
本発明の例示的な実施態様を、本明細書に詳細に示すとともに、説明したが、本発明の精神から逸脱することなく、種々の修正、付加、置換などを行うことができ、したがって、それらは、特許請求の範囲に規定される発明の範囲内に含まれることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による光ＯＮ／ＯＦＦスイッチを採用する例示的なセンサシステムのブロック図である。
【図２】本発明による電気光学スイッチを含む例示的な光スイッチのブロック図である。
【図３】制御電圧の関数としての相対的な光伝送を示す電気光学スイッチの例示的な特性のグラフである。
【図４】本発明による電気光学スイッチを制御するのに適した例示的な電圧波形のグラフである。
【図５】本発明による例示的なＥＯドライバの回路図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームをスイッチングする装置であって、
前記光ビームの制御された減衰を提供するように適応され、制御入力を有し、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態を有する電気光学減衰器であって、前記ＯＮ状態及びＯＦＦ状態の一方は、第１又は第２のいずれかの制御電圧が前記制御入力に印加されるときに生じ、前記第１制御電圧及び前記第２制御電圧は異なる電圧であり、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の他方は、第３制御電圧が前記制御入力に印加されるときに生じる、電気光学減衰器と、
前記制御入力に結合し、第１電圧、第２電圧、及び第３電圧を生成する電圧発生器であって、前記第１電圧又は前記第２電圧のいずれかが前記制御入力に印加される間に、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の前記一方が、前記電気光学減衰器によって提供されるように、前記第１電圧及び前記第２電圧は、それぞれ、前記第１制御電圧及び前記第２制御電圧に実質上等しく、前記第３電圧は、前記第３制御電圧に実質上等しく、前記制御入力に印加される前記第３電圧が、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の前記他方にする、電圧発生器と、
を備えた光ビームスイッチング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ビームスイッチング装置において、前記電圧発生器は方形波出力電圧を生成する、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光ビームスイッチング装置において、前記電圧発生器は、前記電気光学減衰器が、前記制御入力に結合したＤＣバイアス源を使用することなく、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の前記一方になるようにさせる、装置。
【請求項４】
請求項１記載の光スイッチング装置において、前記電圧発生器は、或る時間フレーム内で、対応する第１時間間隔、第２時間間隔、及び第３時間間隔の間、前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧を生成し、前記時間フレームと比較した前記第１時間間隔のパーセンテージを前記第１電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第２時間間隔のパーセンテージを前記第２電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第３時間間隔のパーセンテージを前記第３電圧に乗じた値との和は、実質上ゼロに等しい、装置。
【請求項５】
請求項１記載の光スイッチング装置において、前記電気光学減衰器は、Ｖπの半波電圧及び内蔵式光学バイアスＶＯＢを有し、前記電圧発生器は、式（１１）に従って選択されるデューティサイクルαを有する、装置。
【請求項６】
請求項１記載の光スイッチング装置において、前記一方の状態はＯＦＦであり、前記他方の状態はＯＮである、装置。
【請求項７】
請求項４記載の光スイッチング装置において、前記電圧発生器は、前記電気光学減衰器の前記制御入力に前記時間フレームの反復列を提供する、装置。
【請求項８】
請求項１記載の光スイッチング装置において、前記電気光学減衰器と直列に結合され、同じＯＮ状態及びＯＦＦ状態になるように前記電気光学減衰器と同期して切り換えられる少なくとも１つの付加的な光ビーム減衰器をさらに備える、装置。
【請求項９】
光ビームの制御可能なＯＮ及びＯＦＦスイッチングを提供する光スイッチング装置であって、
制御入力と、ＯＦＦ状態（最大第１減衰レベル）であって、第１制御電圧と第２制御電圧は異なり、前記第１制御電圧又は第２制御電圧のいずれかが前記制御入力に印加されるときに生じるＯＦＦ状態と、第３制御電圧が前記制御入力に印加されるときに生じるＯＮ状態と、を有する電気光学スイッチと、
前記制御入力に結合され、それぞれ、第１制御電圧及び第２制御電圧に実質上等しい最小電圧及び最大電圧を生成し、それによって、前記最小ピーク電圧及び前記最大ピーク電圧のいずれかが、前記制御入力に印加される間に、前記光ビームの前記第１減衰レベルが前記電気光学スイッチによって提供されるようにする電圧発生器であって、前記第３制御電圧に実質上等しい中間電圧を生成し、前記制御入力に印加される前記中間電圧が、前記ＯＮ状態をもたらす、電圧発生器と、
を備えた光スイッチング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光スイッチング装置において、前記電圧発生器は方形波出力電圧を生成する、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光スイッチング装置において、前記電圧発生器は、前記電気光学減衰器を、前記制御入力に結合するＤＣバイアス源を使用することなく、前記ＯＦＦ状態にさせる、装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の光スイッチング装置において、前記電気光学スイッチは、Ｖπの半波電圧及び内蔵式光学バイアスＶＯＢを有し、前記電圧発生器は、式（６）に従って選択されるデューティサイクルαを有する、装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の光スイッチング装置において、前記電圧発生器は、或る時間フレーム内で、対応する第１時間間隔、第２時間間隔、及び第３時間間隔の間、前記最小電圧、前記最大電圧、及び前記中間電圧を生成し、前記時間フレームと比較した前記第１時間間隔のパーセンテージを前記最小電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第２時間間隔のパーセンテージを前記最大電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第３時間間隔のパーセンテージを前記中間電圧に乗じた値との和は、実質上ゼロに等しい、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光スイッチング装置において、制御入力電圧の周期的フレームは、前記最大電圧レベルの継続時間、前記最小電圧レベルの継続時間、及び前記中間電圧レベルの継続時間の和からなり、該累積和は各周期的フレームの時間の１００％である、装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の光スイッチング装置において、制御入力電圧の周期的フレームは、前記最大電圧レベルの継続時間、前記最小電圧レベルの継続時間、及び前記中間電圧レベルの継続時間の和からなり、該累積和は各周期的フレームの時間の１００％である、装置。
【請求項１６】
制御入力を有し、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との間で光ビームを切り換えるように適応される電気光学スイッチを制御する方法であって、
それぞれ、第１制御電圧及び第２制御電圧に対応する所定の上方電圧レベル及び下方電圧レベルを有する３つのレベルの電圧出力を生成するステップであって、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の一方は、前記第１制御電圧又は前記第２制御電圧のいずれかが前記制御入力に印加されるときに生じ、前記３つのレベルの電圧出力は、第３制御電圧に対応する中間電圧レベルを有し、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の他方は、前記第３制御電圧が前記制御入力に印加されるときに生じる、ステップと、
前記電気光学スイッチを、通常、前記一方の状態に維持するために、前記上方電圧レベル及び前記下方電圧レベルのいずれかが前記制御入力に印加される間に、前記一方の状態が前記電気光学スイッチによって提供されるように、前記３つのレベルの電圧出力を前記制御入力に結合するステップであって、前記一方の状態は、通常、前記制御入力に対するＤＣ電圧の印加を必要とすることなく前記出力に応答して維持され、前記他方の状態は、前記中間電圧レベルが前記制御入力に印加される間に、前記電気光学スイッチによって提供される、ステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記生成するステップは、或る時間フレーム内で、対応する第１時間間隔、第２時間間隔、及び第３時間間隔の間、前記最小電圧、前記最大電圧、及び前記中間電圧を有する前記３つのレベルの電圧出力を生成し、前記時間フレームと比較した前記第１時間間隔のパーセンテージを前記最小電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第２時間間隔のパーセンテージを前記最大電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第３時間間隔のパーセンテージを前記中間電圧に乗じた値との和は、実質上ゼロに等しい、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法において、３つのレベルの電圧出力の反復フレーム列の１つのフレームは、継続時間Ｔを有し、前記最大電圧レベルの継続時間、前記最小電圧レベルの継続時間、及び前記中間電圧レベルの継続時間の和はＴの１００％に等しい、方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、３つのレベルの電圧出力の反復フレーム列の１つのフレームは、継続時間Ｔを有し、前記最大電圧レベルの継続時間、前記最小電圧レベルの継続時間、及び前記中間電圧レベルの継続時間の和はＴの１００％に等しい、方法。
【請求項１】
光ビームをスイッチングする装置であって、
前記光ビームの制御された減衰を提供するように適応され、制御入力を有し、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態を有する電気光学減衰器であって、前記ＯＮ状態及びＯＦＦ状態の一方は、第１又は第２のいずれかの制御電圧が前記制御入力に印加されるときに生じ、前記第１制御電圧及び前記第２制御電圧は異なる電圧であり、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の他方は、第３制御電圧が前記制御入力に印加されるときに生じる、電気光学減衰器と、
前記制御入力に結合し、第１電圧、第２電圧、及び第３電圧を生成する電圧発生器であって、前記第１電圧又は前記第２電圧のいずれかが前記制御入力に印加される間に、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の前記一方が、前記電気光学減衰器によって提供されるように、前記第１電圧及び前記第２電圧は、それぞれ、前記第１制御電圧及び前記第２制御電圧に実質上等しく、前記第３電圧は、前記第３制御電圧に実質上等しく、前記制御入力に印加される前記第３電圧が、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の前記他方にする、電圧発生器と、
を備えた光ビームスイッチング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ビームスイッチング装置において、前記電圧発生器は方形波出力電圧を生成する、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光ビームスイッチング装置において、前記電圧発生器は、前記電気光学減衰器が、前記制御入力に結合したＤＣバイアス源を使用することなく、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の前記一方になるようにさせる、装置。
【請求項４】
請求項１記載の光スイッチング装置において、前記電圧発生器は、或る時間フレーム内で、対応する第１時間間隔、第２時間間隔、及び第３時間間隔の間、前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧を生成し、前記時間フレームと比較した前記第１時間間隔のパーセンテージを前記第１電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第２時間間隔のパーセンテージを前記第２電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第３時間間隔のパーセンテージを前記第３電圧に乗じた値との和は、実質上ゼロに等しい、装置。
【請求項５】
請求項１記載の光スイッチング装置において、前記電気光学減衰器は、Ｖπの半波電圧及び内蔵式光学バイアスＶＯＢを有し、前記電圧発生器は、式（１１）に従って選択されるデューティサイクルαを有する、装置。
【請求項６】
請求項１記載の光スイッチング装置において、前記一方の状態はＯＦＦであり、前記他方の状態はＯＮである、装置。
【請求項７】
請求項４記載の光スイッチング装置において、前記電圧発生器は、前記電気光学減衰器の前記制御入力に前記時間フレームの反復列を提供する、装置。
【請求項８】
請求項１記載の光スイッチング装置において、前記電気光学減衰器と直列に結合され、同じＯＮ状態及びＯＦＦ状態になるように前記電気光学減衰器と同期して切り換えられる少なくとも１つの付加的な光ビーム減衰器をさらに備える、装置。
【請求項９】
光ビームの制御可能なＯＮ及びＯＦＦスイッチングを提供する光スイッチング装置であって、
制御入力と、ＯＦＦ状態（最大第１減衰レベル）であって、第１制御電圧と第２制御電圧は異なり、前記第１制御電圧又は第２制御電圧のいずれかが前記制御入力に印加されるときに生じるＯＦＦ状態と、第３制御電圧が前記制御入力に印加されるときに生じるＯＮ状態と、を有する電気光学スイッチと、
前記制御入力に結合され、それぞれ、第１制御電圧及び第２制御電圧に実質上等しい最小電圧及び最大電圧を生成し、それによって、前記最小ピーク電圧及び前記最大ピーク電圧のいずれかが、前記制御入力に印加される間に、前記光ビームの前記第１減衰レベルが前記電気光学スイッチによって提供されるようにする電圧発生器であって、前記第３制御電圧に実質上等しい中間電圧を生成し、前記制御入力に印加される前記中間電圧が、前記ＯＮ状態をもたらす、電圧発生器と、
を備えた光スイッチング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光スイッチング装置において、前記電圧発生器は方形波出力電圧を生成する、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光スイッチング装置において、前記電圧発生器は、前記電気光学減衰器を、前記制御入力に結合するＤＣバイアス源を使用することなく、前記ＯＦＦ状態にさせる、装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の光スイッチング装置において、前記電気光学スイッチは、Ｖπの半波電圧及び内蔵式光学バイアスＶＯＢを有し、前記電圧発生器は、式（６）に従って選択されるデューティサイクルαを有する、装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の光スイッチング装置において、前記電圧発生器は、或る時間フレーム内で、対応する第１時間間隔、第２時間間隔、及び第３時間間隔の間、前記最小電圧、前記最大電圧、及び前記中間電圧を生成し、前記時間フレームと比較した前記第１時間間隔のパーセンテージを前記最小電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第２時間間隔のパーセンテージを前記最大電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第３時間間隔のパーセンテージを前記中間電圧に乗じた値との和は、実質上ゼロに等しい、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光スイッチング装置において、制御入力電圧の周期的フレームは、前記最大電圧レベルの継続時間、前記最小電圧レベルの継続時間、及び前記中間電圧レベルの継続時間の和からなり、該累積和は各周期的フレームの時間の１００％である、装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の光スイッチング装置において、制御入力電圧の周期的フレームは、前記最大電圧レベルの継続時間、前記最小電圧レベルの継続時間、及び前記中間電圧レベルの継続時間の和からなり、該累積和は各周期的フレームの時間の１００％である、装置。
【請求項１６】
制御入力を有し、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との間で光ビームを切り換えるように適応される電気光学スイッチを制御する方法であって、
それぞれ、第１制御電圧及び第２制御電圧に対応する所定の上方電圧レベル及び下方電圧レベルを有する３つのレベルの電圧出力を生成するステップであって、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の一方は、前記第１制御電圧又は前記第２制御電圧のいずれかが前記制御入力に印加されるときに生じ、前記３つのレベルの電圧出力は、第３制御電圧に対応する中間電圧レベルを有し、前記ＯＮ状態及び前記ＯＦＦ状態の他方は、前記第３制御電圧が前記制御入力に印加されるときに生じる、ステップと、
前記電気光学スイッチを、通常、前記一方の状態に維持するために、前記上方電圧レベル及び前記下方電圧レベルのいずれかが前記制御入力に印加される間に、前記一方の状態が前記電気光学スイッチによって提供されるように、前記３つのレベルの電圧出力を前記制御入力に結合するステップであって、前記一方の状態は、通常、前記制御入力に対するＤＣ電圧の印加を必要とすることなく前記出力に応答して維持され、前記他方の状態は、前記中間電圧レベルが前記制御入力に印加される間に、前記電気光学スイッチによって提供される、ステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記生成するステップは、或る時間フレーム内で、対応する第１時間間隔、第２時間間隔、及び第３時間間隔の間、前記最小電圧、前記最大電圧、及び前記中間電圧を有する前記３つのレベルの電圧出力を生成し、前記時間フレームと比較した前記第１時間間隔のパーセンテージを前記最小電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第２時間間隔のパーセンテージを前記最大電圧に乗じた値と、前記時間フレームと比較した前記第３時間間隔のパーセンテージを前記中間電圧に乗じた値との和は、実質上ゼロに等しい、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法において、３つのレベルの電圧出力の反復フレーム列の１つのフレームは、継続時間Ｔを有し、前記最大電圧レベルの継続時間、前記最小電圧レベルの継続時間、及び前記中間電圧レベルの継続時間の和はＴの１００％に等しい、方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、３つのレベルの電圧出力の反復フレーム列の１つのフレームは、継続時間Ｔを有し、前記最大電圧レベルの継続時間、前記最小電圧レベルの継続時間、及び前記中間電圧レベルの継続時間の和はＴの１００％に等しい、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２５９７４１（Ｐ２００６−２５９７４１Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７３８６４（Ｐ２００６−７３８６４）
【出願日】平成１８年３月１７日（２００６．３．１７）
【出願人】（５０３１２３１５２）ノースロップ・グラマン・コーポレーション (31)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＴＨＲＯＰ ＧＲＵＭＭＡＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１７日（２００６．３．１７）
【出願人】（５０３１２３１５２）ノースロップ・グラマン・コーポレーション (31)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＴＨＲＯＰ ＧＲＵＭＭＡＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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