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公開番号2025064911
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2024110250
出願日2024-07-09
発明の名称光注入同期装置
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H01S 5/06 20060101AFI20250410BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】より嵩張り且つより高価なファラデーアイソレータを必要とせずに、位相リターダのみを使用して後方反射を緩和する。
【解決手段】レーザ注入同期装置400であって、第1の偏光の光を放出するように構成された一次レーザ402と、一次レーザからの光によって注入されるように構成された二次レーザ404と、二次レーザは、光路によって一次レーザに接続されており、一次レーザと二次レーザとの間の光路において設けられた位相リターダ410と、を備えるレーザ注入同期装置。位相リターダは、第1の偏光の光を第2の偏光の光に変換するように構成されている。第1の偏光は、直線偏光及び円偏光の一方であり、第2の偏光は、他方である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１の偏光の光を放出するように構成された一次レーザと、
前記一次レーザからの光によって注入されるように構成された二次レーザと、前記二次レーザは、光路によって前記一次レーザに接続されており、
前記一次レーザと前記二次レーザとの間の前記光路において設けられた一次位相リターダと、前記一次位相リターダ（retarder）は、前記第１の偏光の前記光を第２の偏光の光に変換するように構成されている、
を備え、
前記第１の偏光は、直線偏光及び円偏光の一方であり、前記第２の偏光は、他方である、レーザ注入同期装置。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記二次レーザは、前記二次レーザに到達する前記第２の偏光の前記光の一部を反射するように動作可能な入力を備え、
前記一次位相リターダは、前記入力によって前記光路に沿って後方反射された光が、前記一次位相リターダを再度通過し、前記第１の偏光に直交する第３の偏光の光に変換されるように位置決めされている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の偏光は、前記直線偏光であり、前記一次位相リターダは、１／４波長板を備え、前記１／４波長板の軸が、前記第１の偏光に対して４５°に位置合わせされている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記１／４波長板は、アクロマチック（achromatic）１／４波長板である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記一次位相リターダは、フレネル菱面体を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記一次レーザと前記一次位相リターダとの間に位置決めされた偏光子をさらに備え、前記偏光子は、前記第１の偏光の前記光を透過するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記一次レーザ及び前記二次レーザは、複数のパルスレーザとして動作するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記一次レーザ及び前記二次レーザの少なくとも一方は、利得スイッチングを使用して動作するように構成されている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記一次レーザ及び前記二次レーザの少なくとも一方は、可変レーザである、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記一次レーザによって放出された前記光の偏光消光比は、前記第１の偏光が優先され、少なくとも２０ｄＢである、請求項１に記載の装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の実施形態は、一般に、光注入同期のための技法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
光注入同期は、量子通信を含む分野では、レーザシステムにおいて広く用いられている技法である。光注入同期は、一般に、一次レーザ及び二次レーザを伴う。例えば、一次レーザからの光は、二次レーザによって出力されるパルス間の位相を定義するために使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
図１は、ファラデーアイソレータを示す。
図２Ａは、光注入同期のための装置の略図である。
図２Ｂ～図２Ｄは、図２Ａの装置の挙動を例示する。
図３Ａは、光注入同期のための装置のブロック図である。
図３Ｂは、図３Ａの装置の挙動を例示する。
図４は、一実施形態に係る光注入同期装置を示す。
図５は、更なる実施形態に係る更なる光注入同期装置を示す。
図６は、更なる実施形態に係る更なる光注入同期装置を示す。
図７は、一実施形態に係る光注入同期の方法を例示するフローチャートである。
図８Ａは、量子鍵配送（ＱＫＤ）システムの送信機を示す。
図８Ｂは、量子鍵配送（ＱＫＤ）システムの受信機を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
一実施形態では、
第１の偏光の光を放出するように構成された一次レーザと、
一次レーザからの光によって注入されるように構成された二次レーザと、二次レーザは、光路によって一次レーザに接続されており、
一次レーザと二次レーザとの間の光路において設けられた一次位相リターダと、一次位相リターダは、第１の偏光の光を第２の偏光の光に変換するように構成されている、
を備え、
第１の偏光は、直線偏光及び円偏光の一方であり、第２の偏光は、他方である、レーザ注入同期装置が提供される。
【０００５】
上記装置は、例えば、後方反射に関連したレーザの乱れの抑制によって、後方反射の影響の緩和を可能にする。注入同期システムでは、他の多くの光システムと同様に、後方反射を防止することが望ましい。例えば、一次レーザによって放出された光の一部が、二次レーザの入力において後方反射され得る。この光が一次レーザに再び入る場合、それは、一次レーザの動作に干渉し得、これは、例えば、パルス間の所望の位相関係を妨害し得る。
【０００６】
反射防止コーティングが、このようなシステムにおいて使用され得る。しかしながら、二次レーザがレーザとして動作するためには反射キャビティを形成しなければならないので、二次レーザの入力は、完全には反射防止にできないことに留意されたく、したがって、反射防止コーティングは、この場合、完全には有効にできない。
【０００７】
図１は、後方反射をブロックするためのファラデーアイソレータ１００の使用を示す。例えば、このようなアイソレータ１００は、光注入同期装置の一次及び二次レーザの間に挿入され得る。ファラデーアイソレータ１００は、ファラデー回転子１０６の両側に２つの偏光子１０２及び１０４を備える。入射光１０８は、第１の偏光子１０２によって偏光されて、特定の直線偏光（例えば、水平偏光）を有し、次いで、ファラデー回転子１０６を通過し、そこで、偏光は、４５°回転される。第２の偏光子１０４は、この斜めの光１１０をファラデーアイソレータ１００の外に透過するように配向されている。同じ対角偏光を有する後方反射された光１１２は、第２の偏光子１０４を通過することによって、ファラデーアイソレータ１００に再び入り得る。ファラデー回転子１０６を逆に通過すると、後方反射された光の偏光は、さらに４５°回転され、垂直偏光を生じることになる。第１の偏光子１０２は、水平な光を透過するように配向されているので、垂直な後方反射された光は、第１の偏光子１０２によって除去されることになり、ファラデーアイソレータ１００の外に出て戻るように通過することができない。このようにして、ファラデーアイソレータ１００は、後方反射がビーム経路におけるより前の方の（earlier）任意の光構成要素に戻ることを防止する。
【０００８】
ファラデーアイソレータ１００は、ファラデー回転子１０６による非相反回転（non-reciprocal rotation）に依存する。これは、図１に示すように、ファラデー回転子１０６内の強力な永久磁場Ｂを使用して達成される。
【０００９】
偏光子１０２及び１０４の存在により、ファラデーアイソレータは、いずれの方向からの入射光１０８、１１２の偏光にかかわらず動作することに留意されたく、これは、光がそれぞれの偏光子１０２、１０４によって最初に偏光されるからである。
【００１０】
次に、図２Ａ～図２Ｄ並びに図３Ａ及び図３Ｂを使用して、超小型で高性能の量子鍵配送（ＱＫＤ）送信機の形成を可能にする特定のタイプの光源を説明する。図２Ａに示すこの光源２００は、利得スイッチング及び光注入同期を使用してパルスを直接的に位相変調しており、外部の位相変調器を必要としない。
（【００１１】以降は省略されています）

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