Система и способ для увеличения длины пути волнового сигнала с использованием углового мультиплексирования - RU2769839C2

Чертежи

Описание

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая непредварительная заявка на патент заявляет преимущество приоритета предварительной заявки на патент США № 62/717,107, поданной 10 августа 2018 года, полное содержание которой включено в настоящую заявку по ссылке.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение относится к системе и способу для увеличения длины пути волнового сигнала.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Распространение центров обработки данных, широкополосной связи и вычислительно-интенсивной обработки сигналов стимулируют спрос на системы хранения данных большой емкости, которые потребляют меньше энергии. Современные центры обработки данных также часто нуждаются в быстром доступе к одним и тем же данным, хранимым на одном и том же общем накопителе, для выполнения, например, высокопроизводительных вычислений (high performance computing - HPC). Дополнительно, среди многих субъектов, действующих в сфере хранения данных и информационных технологий (information technology - IT) (например, конечных пользователей, центров обработки данных, внутрисистемных программистов (in-system programmer - ISP), внутрисхемных программистов (in-circuit programmer - ICP) и т.д.), растет интерес к возможности полностью и окончательно стирать уязвимые данные (например, государственные данные, военные данные) в прямом режиме.

[0004] В настоящее время, твердотельные накопители (solid state drive - SSD), такие как энергонезависимые накопители на основе NAND-флэш-памяти и накопители на жестких дисках (hard disk drive - HDD), являются примерами запоминающих устройств, используемых для хранения данных в центрах обработки данных. Общепринятые центры обработки данных, основанные на этих твердотельных запоминающих устройствах, имеют множество недостатков. Например, система хранения данных, использующая эти общепринятые запоминающие устройства, потребляет большое количество энергии и требует дорогого технического обслуживания. Дополнительно, система хранения данных, включающая в себя многие из этих общепринятых запоминающих устройств, генерирует большое количество тепла и нуждается в системах охлаждения, которые, в свою очередь, требуют дополнительных затрат и потребляют дополнительную энергию. Кроме того, скорость, с которой данные могут считываться с этих общепринятых электромагнитных волновых запоминающих устройств или записываться на них, ограничена скоростью электроники, например, несколькими Гбит/с. Дополнительно, когда данные стираются из общепринятой энергонезависимой твердотельной памяти, отпечаток стираемых данных обычно остается, и с помощью соответствующих умений и технологий можно восстановить стертые данные. Дополнительно, для пропорционального увеличения центра обработки данных с использованием этих общепринятых запоминающих устройств, необходимо либо покупать больше запоминающих устройств, либо заменять текущие запоминающие устройства более эффективными запоминающими устройствами. Соответственно, создание и обновление центров обработки данных является дорогостоящим и длительным процессом.

[0005] Таким образом, существует потребность в устройстве и способе хранения данных, которые устраняют один или более вышеупомянутых или других недостатков системы хранения данных, использующей общепринятые запоминающие устройства.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Было продемонстрировано, что альтернативный подход к хранению данных состоит в хранении данных в движении в контуре хранения данных.

[0007] Было обнаружено, что вышеупомянутые и связанные объекты настоящего изобретения могут быть получены в форме нескольких связанных аспектов, включающих в себя систему и способ для увеличения длины пути волнового сигнала с использованием углового мультиплексирования.

[0008] Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе для увеличения длины пути электромагнитного волнового сигнала, причем система содержит N массивов, имеющих от М₁ до M_N включительно апертур, соответственно, причем N ≥ 2, М₁ ≥ 2, и каждое число от М₂ до M_N включительно ≥ 1, значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве выполнено с возможностью отправлять электромагнитный волновой сигнал значительному количеству апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, причем значительное количество апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, принимающее электромагнитный волновой сигнал от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, выполнено с возможностью перенаправлять принимаемый электромагнитный волновой сигнал обратно значительному количеству апертур из М₁ апертур в первом массиве, и значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве дополнительно выполнено с возможностью отправлять электромагнитный волновой сигнал другой апертуре из М₁ апертур в первом массиве после приема перенаправленного электромагнитного волнового сигнала от M_N-ой апертуры в N-ом массиве.

[0009] По меньшей мере в одном варианте осуществления, другая одна апертура из М₁ апертур в первом массиве смежна с апертурой из М₁ апертур в первом массиве, которая принимает перенаправленный электромагнитный волновой сигнал от M_N-ой апертуры в N-ом массиве.

[0010] По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве включает в себя каждую одну апертуру из М₁ апертур. По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно включает в себя каждую одну апертуру от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно.

[0011] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал имеет единственную длину волны.

[0012] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал содержит множество сигналов, каждый из которых имеет отличную длину волны в системе с множественными длинами волн.

[0013] По меньшей мере в одном варианте осуществления, система дополнительно содержит устройство компенсации дисперсии, выполненное с возможностью направлять по существу все множество сигналов от одной апертуры к другой апертуре.

[0014] По меньшей мере в одном варианте осуществления, устройство компенсации дисперсии содержит устройство направления лучей с множественными длинами волн, использующее ахроматическую линзу преобразования Фурье.

[0015] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве содержат объемные голографические решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0016] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно содержат объемные голографические решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0017] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве расположены в одном или более наборах одного или более спутников, и апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно расположены в одном или более наборах одного или более спутников.

[0018] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в массивах от первого массива до N-ого массива включительно расположены в по существу герметизированной полости.

[0019] Настоящее изобретение также относится к системе для увеличения длины пути электромагнитного волнового сигнала, причем система содержит N массивов, имеющих от М₁ до M_N включительно апертур, соответственно, причем N ≥ 2, М₁ ≥ 2, и каждое число из апертур от М₂ до M_N включительно ≥ 1, значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве выполнено с возможностью отправлять электромагнитный волновой сигнал значительному количеству апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, причем значительное количество апертур от первой апертуры во втором массиве до (M_N-1)-ой апертуры в N-ом массиве включительно, если M_N ≥ 2, и до M_N-1-ой апертуры в (N-1)-ом массиве включительно, если M_N=1, принимающее электромагнитный волновой сигнал от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, выполнено с возможностью перенаправлять принимаемый электромагнитный волновой сигнал обратно значительному количеству апертур из М₁ апертур в первом массиве, и M_N-ая апертура в N-ом массиве выполнена с возможностью отправлять электромагнитный волновой сигнал другой апертуре из М₁ апертур в первом массиве после приема электромагнитного волнового сигнала от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве.

[0020] По меньшей мере в одном варианте осуществления, другая одна апертура из М₁ апертур в первом массиве смежна со значительным количеством апертур из М₁ апертур в первом массиве.

[0021] По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве включает в себя каждую одну апертуру из М₁ апертур. По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно включает в себя каждую одну апертуру от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно.

[0022] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал имеет единственную длину волны.

[0023] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал содержит множество сигналов, каждый из которых имеет отличную длину волны в системе с множественными длинами волн.

[0024] По меньшей мере в одном варианте осуществления, система дополнительно содержит устройство компенсации дисперсии, выполненное с возможностью направлять по существу все множество сигналов от одной апертуры к другой апертуре.

[0025] По меньшей мере в одном варианте осуществления, устройство компенсации дисперсии содержит устройство направления лучей с множественными длинами волн, использующее ахроматическую линзу преобразования Фурье.

[0026] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве содержат объемные голографические решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0027] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно содержат объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0028] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве расположены в одном или более наборах одного или более спутников, и апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно расположены в одном или более наборах одного или более спутников.

[0029] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в массивах от первого массива до N-ого массива включительно расположены в по существу герметизированной полости.

[0030] Настоящее изобретение дополнительно относится к системе для увеличения длины пути электромагнитного волнового сигнала, причем система содержит N массивов, имеющих от М₁ до M_N включительно апертур, соответственно, причем N ≥ 2, М₁ ≥ 2, и каждое число от М₂ до M_N включительно ≥ 1, первая апертура во втором массиве выполнена с возможностью отправлять электромагнитный волновой сигнал первой апертуре в первом массиве, значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве выполнено с возможностью отправлять электромагнитный волновой сигнал значительному количеству апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, за исключением того, что первая апертура в первом массиве не может отправлять электромагнитный волновой сигнал первой апертуре во втором массиве, причем значительное количество апертур от первой апертуры во втором массиве до (M_N-1)-ой апертуры в N-ом массиве включительно, если M_N ≥ 2, и до M_N-1-ой апертуры в (N-1)-ом массиве включительно, если M_N=1, принимающее электромагнитный волновой сигнал от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, выполнено с возможностью перенаправлять принимаемый электромагнитный волновой сигнал обратно значительному количеству апертур из М₁ апертур в первом массиве, и M_N-ая апертура в N-ом массиве выполнена с возможностью отправлять электромагнитный волновой сигнал другой апертуре из М₁ апертур в первом массиве после приема электромагнитного волнового сигнала от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве.

[0031] По меньшей мере в одном варианте осуществления, другая одна апертура из М₁ апертур в первом массиве смежна со значительным количеством апертур из М₁ апертур в первом массиве.

[0032] По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве включает в себя каждую одну апертуру из М₁ апертур. По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно включает в себя каждую апертуру от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно.

[0033] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал имеет единственную длину волны.

[0034] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал содержит множество сигналов, каждый из которых имеет отличную длину волны в системе с множественными длинами волн.

[0035] По меньшей мере в одном варианте осуществления, система дополнительно содержит устройство компенсации дисперсии, выполненное с возможностью направлять по существу все множество сигналов от одной апертуры к другой апертуре.

[0036] По меньшей мере в одном варианте осуществления, устройство компенсации дисперсии содержит устройство направления лучей с множественными длинами волн, использующее ахроматическую линзу преобразования Фурье.

[0037] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве содержат объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0038] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно содержат объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0039] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве расположены в одном или более наборах одного или более спутников, и апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно расположены в одном или более наборах одного или более спутников.

[0040] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в массивах от первого массива до N-ого массива включительно расположены в по существу герметизированной полости.

[0041] Дополнительно, настоящее изобретение также относится к способу увеличения длины пути электромагнитного волнового сигнала, проходящего между N массивами, имеющими от М₁ до M_N включительно апертур, соответственно, причем N ≥ 2, М₁ ≥ 2, и каждое число от М₂ до M_N включительно ≥ 1, причем способ содержит этапы, на которых отправляют, посредством значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал значительному количеству апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, принимают, посредством значительного количества апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, электромагнитный волновой сигнал от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, перенаправляют, посредством значительного количества апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, принимаемый электромагнитный волновой сигнал обратно значительному количеству апертур из М₁ апертур в первом массиве, и, после приема, посредством значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, перенаправленного электромагнитного волнового сигнала от M_N-ой апертуры в N-ом массиве, отправляют, посредством значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал другой апертуре из М₁ апертур в первом массиве.

[0042] По меньшей мере в одном варианте осуществления, другая апертура из М₁ апертур в первом массиве смежна с апертурой из М₁ апертур в первом массиве, которая принимает перенаправленный электромагнитный волновой сигнал от M_N-ой апертуры в N-ом массиве.

[0043] По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве включает в себя каждую апертуру из М₁ апертур. По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно включает в себя каждую апертуру от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно.

[0044] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал имеет единственную длину волны.

[0045] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал содержит множество сигналов, каждый из которых имеет отличную длину волны в системе с множественными длинами волн.

[0046] По меньшей мере в одном варианте осуществления, способ дополнительно содержит этап, на котором направляют, посредством использования устройства компенсации дисперсии, по существу все множество сигналов от одной апертуры к другой апертуре.

[0047] По меньшей мере в одном варианте осуществления, устройство компенсации дисперсии содержит устройство направления лучей с множественными длинами волн, использующее ахроматическую линзу преобразования Фурье.

[0048] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве содержат объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0049] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно содержат объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0050] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве расположены в одном или более наборах одного или более спутников, и апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно расположены в одном или более наборах одного или более спутников.

[0051] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в массивах от первого массива до N-ого массива включительно расположены в по существу герметизированной полости.

[0052] Настоящее изобретение дополнительно относится к способу увеличения длины пути электромагнитного волнового сигнала, проходящего между N массивами, имеющими от М₁ до M_N включительно апертур, соответственно, причем N ≥ 2, М₁ ≥ 2, и каждое число от М₂ до M_N включительно ≥ 1, причем способ содержит этапы, на которых отправляют, посредством значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал значительному количеству апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, принимают, посредством значительного количества апертур от первой апертуры во втором массиве до (M_N-1)-ой апертуры в N-ом массиве включительно, если M_N ≥ 2, и до M_N-1-ой апертуры в (N-1)-ом массиве включительно, если M_N=1, электромагнитный волновой сигнал от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, перенаправляют, посредством значительного количества апертур от первой апертуры во втором массиве до (M_N-1)-ой апертуры в N-ом массиве включительно, если M_N ≥ 2, и до M_N-1-ой апертуры в (N-1)-ом массиве включительно, если M_N=1, принимаемый электромагнитный волновой сигнал обратно значительному количеству апертур из М₁ апертур в первом массиве, и, после приема, посредством M_N-ой апертуры в N-ом массиве, электромагнитного волнового сигнала от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, отправляют, посредством M_N-ой апертуры в N-ом массиве, электромагнитный волновой сигнал другой апертуре из М₁ апертур в первом массиве.

[0053] По меньшей мере в одном варианте осуществления, другая апертура из М₁ апертур в первом массиве смежна со значительным количеством апертур из М₁ апертур в первом массиве.

[0054] По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве включает в себя каждую апертуру из М₁ апертур. По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно включает в себя каждую апертуру от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно.

[0055] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал имеет единственную длину волны.

[0056] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал содержит множество сигналов, каждый из которых имеет отличную длину волны в системе с множественными длинами волн.

[0057] По меньшей мере в одном варианте осуществления, способ дополнительно содержит этап, на котором направляют, посредством устройства компенсации дисперсии, по существу все множество сигналов от одной апертуры к другой апертуре.

[0058] По меньшей мере в одном варианте осуществления, устройство компенсации дисперсии содержит устройство направления лучей с множественными длинами волн, использующее ахроматическую линзу преобразования Фурье.

[0059] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве содержат объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0060] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно содержат объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0061] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве расположены в одном или более наборах одного или более спутников, и апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно расположены в одном или более наборах одного или более спутников.

[0062] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в массивах от первого массива до N-ого массива включительно расположены в по существу герметизированной полости.

[0063] Дополнительно, настоящее изобретение относится к способу увеличения длины пути электромагнитного волнового сигнала, проходящего между N массивами, имеющими от М₁ до M_N включительно апертур, соответственно, причем N ≥ 2, М₁ ≥ 2, и каждое число от М₂ до M_N включительно ≥ 1, причем способ содержит этапы, на которых отправляют, посредством первой апертуры во втором массиве, электромагнитный волновой сигнал первой апертуре в первом массиве, отправляют, посредством значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал значительному количеству апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, за исключением того, что первая апертура в первом массиве не отправляет электромагнитный волновой сигнал первой апертуре во втором массиве, принимают, посредством значительного количества апертур от первой апертуры во втором массиве до (M_N-1)-ой апертуры в N-ом массиве включительно, если M_N ≥ 2, и до M_N-1-ой апертуры в (N-1)-ом массиве включительно, если M_N=1, электромагнитный волновой сигнал от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, за исключением того, что первая апертура во втором массиве не принимает электромагнитный волновой сигнал от первой апертуры в первом массиве, перенаправляют, посредством значительного количества апертур от первой апертуры во втором массиве до (M_N-1)-ой апертуры в N-ом массиве включительно, если M_N ≥ 2, и до M_N-1-ой апертуры в (N-1)-ом массиве включительно, если M_N=1, принимаемый электромагнитный волновой сигнал обратно значительному количеству апертур из М₁ апертур в первом массиве, и, после приема, посредством M_N-ой апертуры в N-ом массиве, электромагнитного волнового сигнала от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, отправляют, посредством M_N-ой апертуры в N-ом массиве, электромагнитный волновой сигнал другой апертуре из М₁ апертур в первом массиве.

[0064] По меньшей мере в одном варианте осуществления, другая апертура из М₁ апертур в первом массиве смежна со значительным количеством апертур из М₁ апертур в первом массиве.

[0065] По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве включает в себя каждую апертуру из М₁ апертур. По меньшей мере в одном варианте осуществления, значительное количество апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно включает в себя каждую апертуру от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно.

[0066] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал имеет единственную длину волны.

[0067] По меньшей мере в одном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал содержит множество сигналов, каждый из которых имеет отличную длину волны в системе с множественными длинами волн.

[0068] По меньшей мере в одном варианте осуществления, способ дополнительно содержит этап, на котором направляют, посредством устройства компенсации дисперсии, по существу все множество сигналов от одной апертуры к другой апертуре.

[0069] По меньшей мере в одном варианте осуществления, устройство компенсации дисперсии содержит устройство направления лучей с множественными длинами волн, использующее ахроматическую линзу преобразования Фурье.

[0070] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве содержат объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0071] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно содержат объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, дифракционные решетки, зеркала, частичные регенераторы, или полные регенераторы.

[0072] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в первом массиве расположены в одном или нескольких наборах одного или более спутников, и апертуры по меньшей мере в одном массиве от второго массива до N-ого массива включительно расположены в одном или более наборах одного или более спутников.

[0073] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры в массивах от первого массива до N-ого массива включительно расположены в по существу герметизированной полости.

[0074] По меньшей мере в одном варианте осуществления, апертуры могут быть расположены в космическом пространстве, в свободном пространстве, либо в атмосфере, либо в частичном или глубоком вакууме.

[0075] Хотя выше были перечислены конкретные признаки, возможности и преимущества, различные варианты осуществления могут включать в себя некоторые или все перечисленные признаки, возможности и преимущества или могут не включать в себя никакие из них. Эти и другие технические признаки, возможности и преимущества раскрытого объекта изобретения, вместе с самими изобретением, станут более понятны после рассмотрения нижеследующих фигур, подробного описания и формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0076] Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на сопутствующие фигуры, в которых:

[0077] Фиг. 1 является схематическим изображением частичной реализации углового мультиплексирования согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0078] Фиг. 2 является схематическим изображением частичной реализации углового мультиплексирования согласно другому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0079] Фиг. 3 является схематическим изображением частичной реализации углового мультиплексирования согласно еще одному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0080] Фиг. 4 является схематическим изображением частичной реализации углового мультиплексирования для электромагнитных волновых сигналов с множественными длинами волн согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0081] Информация или любой вид данных могут храниться в виде электромагнитных волн (например, генерируемых лазерами, оптическим лучом, радиочастотными (radio frequency - RF) сигналами, другими типами электромагнитных волновых сигналов и т.д.), которые могут передаваться и/или отражаться между структурами или внутри структур в различных средах передачи (например, в космическом пространстве, вакууме, кристаллах, нелинейных средах, оптических волноводах, оптических волокнах и т.д.). Термины «электромагнитный волновой сигнал» и «электромагнитный волновой луч» используются здесь взаимозаменяемо. Электромагнитное излучение или электромагнитный луч, используемые здесь, могут включать в себя любой вид электромагнитного сигнала, в том числе лазерный луч или сигнал, мазерный луч или сигнал, оптический луч или сигнал, или любой тип проводного или беспроводного сигнала, в том числе акустические волны, радиоволны, инфракрасное (IR) излучение, ультрафиолетовое (UV) излучение, передачи СВЧ-диапазона, или любую комбинацию двух или более из вышеупомянутого. Также предполагается, что упоминание здесь иногда просто лазерного луча или сигнала включает в себя другие типы оптических сигналов и другие типы электромагнитных излучательных передач, в том числе радиоволны, СВЧ-волны, IR, UV и комбинации диапазонов длин волн электромагнитного излучения, независимо от того, являются ли они или нет направленными, сформированными или фазированными.

[0082] Рециркуляционная цепь может быть использована для хранения «данных в движении» посредством поддержания электромагнитных волновых сигналов, которые могут нести данные, в непрерывном движении, когда они передаются и/или отражаются между структурами или внутри них и регенерируются (например, посредством усиления или регенерации сигналов) при необходимости. Рециркуляционная цепь может быть образована, например, спутниками или другими летательными аппаратами, которые отражают или, иначе, ретранслируют данные в свободном пространстве. Рециркуляционная цепь может содержать волновод, такой как оптическое волокно. Различные системы и способы хранения данных в движении в рециркуляционной цепи описаны в заявке на патент США № 15/465,356, которая была опубликована в виде документа US 2017/0280211 A1 и полностью включена в настоящую заявку по ссылке.

[0083] В вариантах осуществления, системы для хранения электромагнитных волновых сигналов в рециркуляционной цепи могут быть выполнены с возможностью гасить или «выключать» электромагнитные волновые сигналы, хранимые в них. Когда электромагнитные волновые сигналы гасятся, данные, хранимые в них, окончательно и мгновенно теряются и не могут быть восстановлены, в отличие от данных, стираемых из твердотельной памяти.

[0084] Для увеличения времени хранения данных и емкости таких систем, электромагнитные волновые сигналы должны как можно дольше удерживаться или «задерживаться» в рециркуляционной цепи. Могут существовать другие применения для задержки электромагнитных сигналов, например, возможность использования задающего генератора с меньшей длиной когерентности в лидаре или радаре дальнего действия.

[0085] Длина пути электромагнитного волнового сигнала является расстоянием, проходимым электромагнитным волновым сигналом в рециркуляционной цепи, и время хранения электромагнитного волнового сигнала является длиной пути электромагнитного волнового сигнала, деленой на скорость света или электромагнитного волнового сигнала в среде или вакууме. Посредством увеличения длины пути электромагнитного волнового сигнала и, таким образом, увеличения времени хранения электромагнитного волнового сигнала можно хранить большее количество данных в движении без необходимости большей скорости передачи данных.

[0086] Раскрываются системы и способы для увеличения длины пути электромагнитного волнового сигнала посредством использования технологии мультиплексирования с пространственным разделением, называемой «угловым мультиплексированием». Используемый здесь термин «угловое мультиплексирование» относится к технологии увеличения длины пути электромагнитного волнового сигнала посредством увеличения (например, умножения) числа и/или длин путей между апертурами или между наборами апертур, которые электромагнитный волновой сигнал использует для прохождения рециркуляционной цепи (например, проходя рециркуляционную цепь только частично, один раз, или много раз). Например, технология углового мультиплексирования может увеличивать длину пути электромагнитного волнового сигнала посредством создания пути электромагнитного волнового сигнала, который проходит от первой апертуры в первом наборе апертур к каждой апертуре или большому количеству апертур и от них во втором наборе апертур и затем от второй апертуры в первом наборе апертур к каждой апертуре или большому количеству апертур и от них во втором наборе апертур и т.д. Поскольку электромагнитный волновой сигнал проходит туда и обратно через одну и ту же область много раз, длина пути электромагнитного волнового сигнала в данном пространстве может быть увеличена.

[0087] Порядок прохождения электромагнитного волнового сигнала от одной апертуры или массива апертур к другой апертуре или массиву апертур может быть настраиваемым, поскольку он может быть выбран проектировщиком этого конкретного варианта осуществления. Дополнительно, число апертур может быть настраиваемым, поскольку оно может быть выбрано проектировщиком этого конкретного варианта осуществления. В вариантах осуществления могут быть использованы все доступные апертуры в используемых массивах. В альтернативных вариантах осуществления может быть использовано значительное количество доступных апертур.

[0088] Используемый здесь термин «апертура» относится к любому оптическому/фотонному/электромагнитному (в том числе к определенному здесь акустическому) элементу или устройству, выполненному с возможностью принимать, отправлять, отражать, перенаправлять и/или ретранслировать электромагнитный волновой сигнал. Примеры апертур включают в себя, но не ограничены этим, зеркала, решетки, такие как, например, дифракционные решетки или объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, фотонную кристаллическую структуру, оптические устройства, содержащие материалы с градиентными показателями, частичные регенераторы, полные регенераторы и любые подходящие комбинации этого. Термин «набор апертур» относится к дискретному набору апертур (например, произвольному количеству массивов, каждый из которых имеет произвольное количество апертур) или ограниченному количеству апертур, которые могут быть длинными в одном направлении, причем участки длинной апертуры могут действовать в качестве независимых апертур. Например, на фиг. 4, каждый из верхнего и нижнего набора элементов 401, 402 иллюстрирует единственную, длинную апертуру. Таким образом, в вариантах осуществления, некоторое количество дискретных апертур может функционировать в качестве единственной апертуры, и массивы апертур могут быть подразделены на множественные подапертуры.

[0089] Например, в системе, имеющей два массива апертур, обращенных друг к другу, длина пути электромагнитного волнового сигнала может быть увеличена посредством прохождения электромагнитного волнового сигнала по всем возможным путям или по значительному количеству возможных путей между каждой из апертур в первом массиве и каждой из апертур во втором массиве. В вариантах осуществления, это может быть обобщено для системы, имеющей произвольное количество массивов, каждый из которых имеет произвольное количество апертур.

[0090] Технология углового мультиплексирования может значительно увеличить длину пути электромагнитного волнового сигнала среди множественных апертур, что приводит к большему расстоянию, проходимому электромагнитным волновым сигналом, и, следовательно, к большему времени хранения электромагнитного волнового сигнала в рециркуляционной цепи. При данной скорости передачи данных, такое увеличение времени хранения электромагнитного волнового сигнала может увеличить количество данных в движении, которые могут храниться рециркуляционной цепью.

[0091] Со ссылкой теперь на чертежи и, в частности, на фиг. 1-3, обеспечены схематические изображения, показывающие частичную реализацию углового мультиплексирования между множественными апертурами согласно иллюстративным вариантам осуществления. В то время как каждая из этих фигур на чертежах показывает три массива, каждый из которых содержит три, четыре, или пять апертур, количество массивов и количество апертур в каждом массиве не ограничиваются настоящим изобретением. Дополнительно, в то время как фиг. 1-3 показывают использование всех доступных путей между доступными апертурами, данная реализация может использовать только значительное количество доступных путей. Технология углового мультиплексирования может быть применена к системе, имеющей любое количество массивов, например, два или более массивов, и любое количество апертур, например, одну или более апертур, в каждом массиве, при обеспечении того, чтобы электромагнитный волновой сигнал мог проходить между массивами и апертурами. Технология углового мультиплексирования может быть также применена к системе, имеющей любые виды физических или геометрических расположений массивов и апертур (например, линейное, круговое, плоское, или случайное расположение апертур, и т.д.). Дополнительно, положение каждого массива относительно каждого из других массивов может быть настраиваемым и не ограничивается настоящим изобретением при условии, что электромагнитный волновой сигнал может проходить между массивами. Дополнительно, положение каждой апертуры в одном массиве относительно каждой из других апертур в том же массиве может быть настраиваемым и не ограничивается настоящим изобретением при условии, что электромагнитный волновой сигнал может проходить между апертурами. Подобным образом, положение каждой апертуры в одном массиве относительно каждой из апертур в других массивах может быть настраиваемым и не ограничивается настоящим изобретением при условии, что электромагнитный волновой сигнал может проходить между апертурами. Например, угловое мультиплексирование может быть реализовано на расстояниях от всего лишь одного метра или меньше до 100000 км или больше. В другом примере, массив апертур длиной 60 метров может быть использован на каждой из двух сторон системы хранения для реализации углового мультиплексирования. В вариантах осуществления, электромагнитный волновой сигнал может проходить между апертурами через волновод или оптическое волокно. В вариантах осуществления, использующих спутники, массив может относиться к апертурам на множественных спутниках, причем только единственная апертура или больше одной апертуры в массиве находится на данном спутнике. Соответственно, схематические изображения на фиг. 1-3 не обязательно отражают фактические физические расположения массивов и апертур в каждом массиве и не обязательно вычерчены в масштабе.

[0092] Технология углового мультиплексирования может быть применена к массивам апертур, размещенным в любом местоположении при условии, что электромагнитный волновой сигнал может проходить между апертурами. Например, апертуры в одном или более массивах могут быть расположены в одном или более наборах одного или более спутников в космическом пространстве, и апертуры по меньшей мере в одном из других массивов могут быть расположены в одном или более наборах одного или более спутников в космическом пространстве. В вариантах осуществления, апертуры могут быть расположены в космическом пространстве, в свободном пространстве, и могут быть расположены в атмосфере, в частичном вакууме, или в глубоком вакууме.

[0093] В другом примере, массивы апертур могут быть расположены в частично открытой или в по существу герметизированной полости любого размера или формы. Используемый здесь термин «полость» относится к любой структуре, которая включает в себя по меньшей мере одно частично или полностью закрытое пространство (например, частично открытую или полностью герметизированную оболочку) любого размера или формы, где может проходить электромагнитный волновой сигнал. Закрытое пространство в полости может быть пустым, и такое пустое пространство в условиях, близких к вакууму, имеет показатель преломления, приблизительно равный одному, что позволяет электромагнитным волновым сигналам проходить со скоростью, близкой к скорости света в вакууме. Альтернативно, закрытое пространство в полости может быть заполнено материалом (например, твердым, кристаллическим, аморфным материалом, жидкостью, и т.д.), имеющим показатель преломления, больший одного, где электромагнитные волновые сигналы проходят медленнее, чем в вакууме. В другом примере, полость может быть твердым материалом (например, кристаллическим, аморфным твердым материалом, и т.д.), окруженным своей собственной внутренней и внешней поверхностями. Предпочтительно, чтобы такой материал, заполняющий полость, был выполнен с возможностью позволять электромагнитным волновым сигналам проходить с малыми потерями. Иллюстративные геометрические формы полости включают в себя кубическую полость, прямоугольную полость, трубчатую полость, торообразную полость, сферическую полость, многогранную полость, полость в форме параллелограмма, призматическую полость и яйцеобразную полость и т.д. Например, массивы апертур, реализующие угловое мультиплексирование, могут быть расположены в прямоугольной камере, имеющей длину 100 м, ширину 30 м и высоту 2 м. В вариантах осуществления, массивы апертур, реализующие угловое мультиплексирование, могут быть расположены в герметизированной полости по существу в условиях вакуума.

[0094] Фиг. 1 показывает систему 100 из трех массивов, причем первый массив имеет три апертуры 111, 112 и 113, второй массив имеет пять апертур 121, 122, 123, 124 и 125, и третий массив имеет четыре апертуры 131, 132, 133 и 134, согласно иллюстративному варианту осуществления. Фиг. 1 схематично показывает частичную реализацию углового мультиплексирования, в которой электромагнитный волновой сигнал 101 может проходить по следующим путям согласно иллюстративному варианту осуществления: начиная с первой апертуры 111 в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал 101 проходит последовательно к каждой из апертур 121, 122, 123, 124 и 125 во втором массиве и обратно к первой апертуре 111 в первом массиве. После попадания в каждую из апертур во втором массиве, электромагнитный волновой сигнал 101 затем проходит последовательно от первой апертуры 111 в первом массиве к каждой из апертур 131, 132, 133 и 134 в третьем массиве и обратно к первой апертуре 111 в первом массиве. После возвращения из последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 134 в третьем массиве) к первой апертуре 111 в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал 101 может быть затем отправлен от первой апертуры 111 к смежной апертуре в том же самом массиве (например, ко второй апертуре 112 в первом массиве). От второй апертуры 112 в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал 101 проходит последовательно к каждой из апертур 121, 122, 123, 124, 125, 131, 132, 133 и 134 во втором и третьем массивах и обратно ко второй апертуре 112 в первом массиве. Для упрощения фигуры, на фиг. 1 показаны только проходы электромагнитного волнового сигнала 101 вплоть до и включая круговой проход от апертуры 112 к апертуре 121 и обратно к апертуре 112, и последующие проходы электромагнитного волнового сигнала 101 не показаны на фиг. 1. После возвращения от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 134 в третьем массиве) ко второй апертуре 112 в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал 101 может быть затем отправлен от апертуры 112 к смежной апертуре в том же самом массиве (например, к третьей апертуре 113). Аналогичные процессы могут повторяться до тех пор, пока электромагнитный волновой сигнал 101 не возвратится от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 134 в третьем массиве) к последней апертуре в первом массиве (например, апертуре 113).

[0095] В вариантах осуществления, оптический путь для электромагнитного волнового сигнала 101 может закончиться в этой точке (например, электромагнитный волновой сигнал 101 выводится). В альтернативных вариантах осуществления, электромагнитный волновой сигнал 101 может быть отправлен от последней апертуры 113 в первом массиве обратно к первой апертуре 111 в первом массиве, и весь процесс может быть повторен сначала. Еще в одном альтернативном варианте осуществления, весь процесс может быть проведен в обратном порядке от этой точки посредством отправки электромагнитного волнового сигнала 101 от последней апертуры в первом массиве (например, апертуры 113) к предпоследней апертуре в первом массиве (например, апертуре 112) и затем, в конце концов, к первой апертуре 111 в первом массиве, от которой весь процесс может быть повторен снова в прямом порядке. Еще в одном альтернативном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал 101 может быть отправлен от последней апертуры 113 в первом массиве к первой апертуре 121 во втором массиве. Начиная с первой апертуры 121 во втором массиве, апертуры во втором массиве могут проводить процессы, которые аналогичны процессам, проводившимся сначала посредством апертур в первом массиве.

[0096] В вариантах осуществления, электромагнитный волновой сигнал может проходить по всем или некоторым из путей между отличными апертурами и отличными массивами в любом заданном, переупорядочиваемом, настраиваемом, и/или реконфигурируемом режиме, который отличается от иллюстративных процессов, описанных выше в отношении фиг. 1 и ниже в отношении фиг. 2-4. Например, в вариантах осуществления, после возвращения электромагнитного волнового сигнала от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 134 в третьем массиве на фиг. 1) к первой апертуре в первом массиве (например, первой апертуре 111 на фиг. 1), электромагнитный волновой сигнал может быть затем отправлен от первой апертуры (например, апертуры 111) к любой другой апертуре в первом массиве (например, апертуре 113 на фиг. 1). В альтернативных вариантах осуществления, эта другая апертура смежна с первой апертурой.

[0097] Фиг. 2 показывает систему 200 из трех массивов, причем первый массив имеет три апертуры 211, 212 и 213, второй массив имеет пять апертур 221, 222, 223, 224 и 225, и третий массив имеет четыре апертуры 231, 232, 233 и 234, согласно иллюстративному варианту осуществления. Фиг. 2 схематично показывает частичную реализацию углового мультиплексирования, в которой электромагнитный волновой сигнал 201 может проходить по следующим путям согласно иллюстративному варианту осуществления: начиная с первой апертуры 211 в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал 201 проходит последовательно к каждой из апертур 221, 222, 223, 224 и 225 во втором массиве и обратно к первой апертуре 211 в первом массиве. После попадания в каждую из апертур во втором массиве, электромагнитный волновой сигнал 201 затем проходит последовательно от первой апертуры 211 в первом массиве к каждой апертуре 231, 232, и 233 от первой апертуры до предпоследней апертуры включительно в третьем массиве и обратно к первой апертуре 211 в первом массиве. После возвращения электромагнитного волнового сигнала 201 от предпоследней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 233 в третьем массиве) к первой апертуре 211 в первом массиве, первая апертура 211 в первом массиве может затем отправить электромагнитный волновой сигнал 201 к последней апертуре в последнем массиве (например, апертуре 234 в третьем массиве), которая может затем перенаправить электромагнитный волновой сигнал 201 к апертуре в первом массиве (например, апертуре 212), которая смежна с первой апертурой 211 в первом массиве. От второй апертуры 212 в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал 201 проходит последовательно к каждой из апертур 221, 222, 223, 224, 225, 231, 232 и 233 во втором и третьем массивах и обратно ко второй апертуре 212 в первом массиве. Для упрощения фигуры, на фиг. 2 показаны только проходы электромагнитного волнового сигнала 201 вплоть до и включая круговой проход от апертуры 212 к апертуре 221 и обратно к апертуре 212, и последующие проходы электромагнитного волнового сигнала 201 не показаны на фиг. 2. После возвращения электромагнитного волнового сигнала 201 от предпоследней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 233 в третьем массиве) ко второй апертуре 212 в первом массиве, вторая апертура 212 в первом массиве может отправить электромагнитный волновой сигнал 201 к последней апертуре в последнем массиве (например, к апертуре 234 в третьем массиве), которая может перенаправить электромагнитный волновой сигнал 201 к апертуре в первом массиве (например, апертуре 213), которая смежна со второй апертурой 212 в первом массиве. Аналогичные процессы могут повторяться до тех пор, пока электромагнитный волновой сигнал 201 не будет отправлен от последней апертуры в первом массиве (например, апертуры 213) к последней апертуре в последнем массиве (например, апертуре 234).

[0098] В вариантах осуществления, оптический путь для электромагнитного волнового сигнала 201 может закончиться в этой точке (например, электромагнитный волновой сигнал 201 выводится). В альтернативных вариантах осуществления, электромагнитный волновой сигнал 201 может быть отправлен от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 234) обратно к первой апертуре 211 в первом массиве, и весь процесс может быть повторен сначала. Еще в одном альтернативном варианте осуществления, весь процесс может быть проведен в обратном порядке от этой точки посредством отправки электромагнитного волнового сигнала 201 от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 234 в третьем массиве) к предпоследней апертуре в первом массиве (например, апертуре 212) и затем, в конце концов, обратно к первой апертуре 211 в первом массиве, от которой весь процесс может быть повторен снова в прямом порядке. Еще в одном альтернативном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал 201 может быть отправлен от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 234) к первой апертуре 221 во втором массиве. Начиная с первой апертуры 221 во втором массиве, апертуры во втором и третьем массивах могут проводить процессы, которые аналогичны процессам, проводившимся сначала посредством апертур в первом и третьем массивах.

[0099] В вариантах осуществления, электромагнитный волновой сигнал может проходить по всем или некоторым из путей между отличными апертурами и отличными массивами в любом заданном, переупорядочиваемом, настраиваемом, и/или реконфигурируемом режиме, который отличается от иллюстративных процессов, описанных выше в отношении фиг. 2. Например, в вариантах осуществления, после возвращения электромагнитного волнового сигнала от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 234 в третьем массиве на фиг. 2) в первый массив, он может быть возвращен к любой другой апертуре в первом массиве (например, апертуре 213). В альтернативных вариантах осуществления, эта другая апертура смежна с первой апертурой.

[0100] Фиг. 3 показывает систему 300 из трех массивов, причем первый массив имеет три апертуры 311, 312 и 313, второй массив имеет пять апертур 321, 322, 323, 324 и 325, и третий массив имеет четыре апертуры 331, 332, 333 и 334, согласно иллюстративному варианту осуществления. Фиг. 3 схематично показывает частичную реализацию углового мультиплексирования, в которой электромагнитный волновой сигнал 301 может проходить по следующим путям согласно иллюстративному варианту осуществления: начиная с первой апертуры 321 во втором массиве, электромагнитный волновой сигнал 301 сначала отправляется к первой апертуре 311 в первом массиве. От первой апертуры 311 в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал 301 затем проходит последовательно к каждой апертуре 322, 323, 324 и 325 от второй апертуры до последней апертуры включительно во втором массиве и обратно к первой апертуре 311 в первом массиве. Электромагнитный волновой сигнал 301 затем проходит последовательно от первой апертуры 311 в первом массиве к каждой апертуре 331, 332, и 333 от первой апертуры до предпоследней апертуры включительно в третьем массиве и обратно к первой апертуре 311 в первом массиве. После возвращения электромагнитного волнового сигнала 301 из предпоследней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 333 в третьем массиве) к первой апертуре 311 в первом массиве, первая апертура 311 в первом массиве может затем отправить электромагнитный волновой сигнал 301 к последней апертуре в последнем массиве (например, апертуре 334 в третьем массиве), которая может затем перенаправить электромагнитный волновой сигнал 301 к апертуре в первом массиве (например, апертуре 312), которая смежна с первой апертурой 311 в первом массиве. От второй апертуры 312 в первом массиве, электромагнитный волновой сигнал 301 проходит последовательно к каждой из апертур 321, 322, 323, 324, 325, 331, 332 и 333 во втором и третьем массивах и обратно ко второй апертуре 312 в первом массиве. Для упрощения фигуры, на фиг. 2 показаны только проходы электромагнитного волнового сигнала 301 вплоть до и включая круговой проход от апертуры 312 к апертуре 321 и обратно к апертуре 312, и последующие проходы электромагнитного волнового сигнала 301 не показаны на фиг. 3. После возвращения электромагнитного волнового сигнала 301 от предпоследней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 333 в третьем массиве) ко второй апертуре 312 в первом массиве, вторая апертура 312 в первом массиве может отправить электромагнитный волновой сигнал 301 к последней апертуре в последнем массиве (например, к апертуре 334 в третьем массиве), которая может затем перенаправить электромагнитный волновой сигнал 301 к апертуре в первом массиве (например, апертуре 313), которая смежна со второй апертурой 312 в первом массиве. Аналогичные процессы могут повторяться до тех пор, пока электромагнитный волновой сигнал 301 не будет отправлен от последней апертуры в первом массиве (например, апертуры 313) к последней апертуре в последнем массиве (например, апертуре 334).

[0101] В вариантах осуществления, оптический путь для электромагнитного волнового сигнала 301 может закончиться в этой точке (например, электромагнитный волновой сигнал 301 выводится). В альтернативных вариантах осуществления, электромагнитный волновой сигнал 301 может быть отправлен от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 334) обратно к первой апертуре 311 в первом массиве, и весь процесс может быть повторен сначала, за исключением того, что он будет теперь включать в себя круговой проход от первой апертуры 311 в первом массиве к первой апертуре 321 во втором массиве и обратно к первой апертуре 311 в первом массиве. Еще в одном альтернативном варианте осуществления, весь процесс может быть проведен в обратном порядке от этой точки посредством отправки электромагнитного волнового сигнала 301 от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 334 в третьем массиве) к предпоследней апертуре в первом массиве (например, апертуре 312) и затем, в конце концов, обратно к первой апертуре 311 в первом массиве, от которой весь процесс может быть повторен снова в прямом порядке за исключением того, что он будет теперь включать в себя круговой проход от первой апертуры 311 в первом массиве к первой апертуре 321 во втором массиве и обратно к первой апертуре 311 в первом массиве. Еще в одном альтернативном варианте осуществления, электромагнитный волновой сигнал 301 может быть отправлен от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 334) к первой апертуре 321 во втором массиве. Начиная с первой апертуры 321 во втором массиве, апертуры во втором и третьем массивах могут проводить процессы, которые аналогичны процессам, проводившимся сначала посредством апертур в первом и третьем массивах.

[0102] В вариантах осуществления, электромагнитный волновой сигнал может проходить по всем или некоторым из путей между отличными апертурами и отличными массивами в любом заданном, переупорядочиваемом, настраиваемом, и/или реконфигурируемом режиме, который отличается от иллюстративных процессов, описанных выше в отношении фиг. 3. Например, в вариантах осуществления, после возвращения электромагнитного волнового сигнала от последней апертуры в последнем массиве (например, апертуры 334 в третьем массиве на фиг. 3) в первый массив, он может быть возвращен к любой другой апертуре в первом массиве (например, апертуре 313). В альтернативных вариантах осуществления, эта другая апертура смежна с первой апертурой.

[0103] В вариантах осуществления, угловое мультиплексирование может быть использовано само по себе или может быть использовано в комбинации с другими типами способов мультиплексирования, такими как мультиплексирование с разделением по длинам волн, мультиплексирование по пространственным модам и т.д., для увеличения емкости для хранения данных для рециркуляционной цепи. Например, угловое мультиплексирование может быть использовано в комбинации с множественными каналами для отличных длин волн и множественными каналами для отличных пространственных мод (например, орбитальных пространственных мод (orbital angular mode - OAM)) для каждой длины волны.

[0104] Апертуры, которые могут быть использованы для реализации углового мультиплексирования, включают в себя, но не ограничены этим, зеркала, решетки, такие как, например, дифракционные решетки или объемные голографические дифракционные решетки, кубические уголковые отражатели, фотонную кристаллическую структуру, оптические устройства, содержащие материалы с градиентными показателями, частичные регенераторы, полные регенераторы и любые подходящие комбинации этого.

[0105] В вариантах осуществления, угловое мультиплексирование может быть реализовано посредством использования объемных голографических дифракционных решеток (volume holographic grating - VHG), которые содержат оптические элементы, выполненные с возможностью выполнять более одной функции. VHG являются дифракционными оптическими элементами, обеспечивающими периодическое отклонение фазы или поглощения на протяжении всего объема этих элементов. Когда падающий электромагнитный волновой луч удовлетворяет условию согласования фаз Брэгга, он дифрагируется этим периодическим отклонением. Для объемных фазовых голограмм, можно дифрагировать приблизительно 100% входного эталонного света в сигнальную волну, т.е. может быть обеспечена полная дифракция электромагнитного волнового луча. Этот высокий процент отклонения делает VHG особенно полезными для углового мультиплексирования. Для VHG, падающий электромагнитный волновой луч дифрагируется только тогда, когда удовлетворяется условие согласования фаз Брэгга. Следовательно, VHG могут быть сделаны прозрачными для света, падающего под некоторыми углами. Вследствие ограниченного диапазона длин волн и углов, при которых происходит дифракция, можно иметь множественные VHG внутри одного и того же объема, которые работают независимо и не создают помехи друг другу. Например, если две VHG записаны в одном и том же устройстве для двух отличных брэгговских длин волн при одном и том же угле падения, устройство может дифрагировать две выбранные длины волны по отличным выходным направлениям с ограниченными перекрестными искажениями. В вариантах осуществления, такие признаки и возможности VHG могут быть использованы в реализации углового мультиплексирования.

[0106] В вариантах осуществления, угловое мультиплексирование может быть реализовано посредством использования электромагнитного волнового сигнала, имеющего единственную длину волны, и использования апертур, содержащих, например, комбинацию кубических уголковых отражателей, отражающих поверхностей и VHG.

[0107] В вариантах осуществления, углового мультиплексирования может быть реализовано посредством электромагнитного волнового сигнала, содержащего множество сигналов, каждый из которых имеет отличную длину волны, в системе с множественными длинами волн. В таких вариантах осуществления, может быть использовано устройство или способ компенсации дисперсии. Устройство или способ компенсации дисперсии могут быть выполнены с возможностью направлять по существу все множество сигналов от одной апертуры к другой апертуре таким образом, чтобы все сигналы могли одновременно следовать по одному и тому же пути между апертурами. Согласно уравнению дифракционных решеток, дифракционные решетки направляют по углу, пропорциональному длине волны, при направлении под малыми углами. Следовательно, сигнал с большей длиной волны направляется под большим углом, в то время как сигнал с меньшей длиной волны направляется под меньшим углом. Если для углового мультиплексирования требуется, чтобы весь свет проходил от одной конкретной апертуры к другой конкретной апертуры, то должно быть предотвращено распространение света от дифракционных решеток на основе величины длины волны (т.е. должны быть скомпенсированы эффекты дисперсии). Например, компенсация дисперсии может быть обеспечена посредством устройства направления лучей с множественными длинами волн, использующего одну или более ахроматических линз преобразования Фурье. Даже когда эти линзы имеют переменное фокусное расстояние, так что их фокусное расстояние может изменяться, они имеют постоянное заднее фокусное расстояние, так что они могут фокусировать в одно и то же пятно.

[0108] В вариантах осуществления, угловое мультиплексирование может быть реализовано посредством использования электромагнитных волновых сигналов, имеющих отличные длины волн, и допущения их излучения из апертуры (например, рассеивающих элементов) под отличными углами и прохождения по отличным оптическим путям в рециркуляционной цепи, как показано на фиг. 4. Фиг. 4 схематично показывает частичную реализацию углового мультиплексирования, причем каждый из электромагнитных волновых сигналов с отличными длинами волн проходит по отличному пути, согласно иллюстративному варианту осуществления. На фиг. 4, электромагнитные волновые сигналы 403, 404, 405, имеющие отличные длины волн, излучаются из непрерывных дифракционных решеток 402 под отличными углами и направляются к отличным апертурам 401 на противоположной стороне. В вариантах осуществления, апертуры 401 на противоположной стороне могут содержать непрерывные кубические уголковые отражатели.

[0109] В вариантах осуществления, один или более усилителей и/или регенераторов могут быть использованы для восстановления некоторых или всех аспектов электромагнитного волнового сигнала до их исходного или предыдущего состояния. В вариантах осуществления могут быть также использованы дополнительные устройства, выполненные с возможностью очищать электромагнитный волновой сигнал. Электромагнитный волновой сигнал, проходящий в системе с множественными апертурами, может испытывать потери в интенсивности и амплитуде, уширение сигнала и/или добавление шума и ошибок вследствие, например, множественных отражений от апертур, различных рассеивающих и нелинейных эффектов, различных событий рассеяния и/или спонтанного излучения света. Соответственно, электромагнитный волновой сигнал может нуждаться в усилении и/или регенерации в различные моменты времени или в различных точках пространства при прохождении между множественными апертурами.

[0110] В вариантах осуществления, усилители и/или регенераторы могут быть размещены внутри некоторых или всех апертур. В вариантах осуществления, усилители и/или регенераторы могут быть размещены снаружи апертур и вдоль пути электромагнитного волнового луча между апертурами. Усилители и/или регенераторы выполнены с возможностью восстанавливать проходящий электромагнитный волновой сигнал до его исходного или предыдущего состояния и/или компенсировать любую деградацию. Усилитель может быть любым устройством, выполненным с возможностью усиливать электромагнитный волновой сигнал. В вариантах осуществления, усилитель может содержать кристаллы или оптические волокна. В вариантах осуществления, кристаллы и оптические волокна может быть легированы флуоресцентными элементами. В вариантах осуществления, оптическое волокно, используемое в усилителе, может включать в себя дополнительные устройства на входе для ввода электромагнитного волнового сигнала в оптическое волокно и другие устройства на выходе для восстановления электромагнитного волнового луча до его исходной формы и размера.

[0111] Полная регенерация сигнала обычно называется процессом «3R», который включает в себя восстановление временных интервалов (retiming - R) сигнала, восстановление формы (reshaping - R) сигнала, и повторное усиление (reamplification - R) (или усиление) сигнала. Регенератор может быть выполнен с возможностью проводить полную регенерацию электромагнитного волнового сигнала. Альтернативно, регенератор может быть выполнен с возможностью восстанавливать только некоторые аспекты электромагнитного волнового сигнала посредством частичного восстановления временных интервалов и/или восстановления формы и/или повторного усиления электромагнитного волнового сигнала. В вариантах осуществления, регенератор может быть также выполнен с возможностью осуществлять исправление ошибок для восстановления потерянной информации или исправление ошибок, вводимых в данные в движении. Количество регенераторов может зависеть от количества и конструкции апертур, среды передачи, через которую проходит электромагнитный волновой сигнал, и/или эффективности углового мультиплексирования, и может находиться в диапазоне от нуля до очень большого числа.

[0112] Любое устройство, выполненное с возможностью повторно усиливать, восстанавливать форму, и/или восстанавливать временные интервалы электромагнитного волнового сигнала полностью или частично, может быть использовано для создания регенераторов. Регенераторы могут быть реализованы несколькими путями. В вариантах осуществления, регенератор может быть полностью оптическим или оптоэлектронным регенератором, причем полностью оптический регенератор выполнен с возможностью регенерировать электромагнитный волновой сигнал полностью оптически в оптической области, в то время как оптоэлектронный регенератор выполнен с возможностью преобразовывать некоторые или все электромагнитные волновые сигналы в соответствующий электрический сигнал в электрической области, регенерировать преобразованный электрический сигнал электрически и преобразовывать регенерированный электрический сигнал в соответствующий электромагнитный волновой сигнал в оптической области. В вариантах осуществления, регенератор может содержать по меньшей мере один усилитель и по меньшей мере один поглотитель. В вариантах осуществления, регенератор может содержать по меньшей мере один усилитель, выполненный с возможностью работать в режиме насыщения. В вариантах осуществления, регенератор может содержать нелинейный фильтр, выполненный с возможностью обеспечивать стабилизацию коэффициента усиления и уменьшать шум в электромагнитном волновом сигнале. В вариантах осуществления, регенератор может содержать кристаллы или оптические волокна. В вариантах осуществления, регенератор может содержать кристаллы или оптические волокна, легированные флуоресцентными элементами. В вариантах осуществления, оптическое волокно, используемое в регенераторе, может содержать дополнительные устройства на входе для ввода электромагнитного волнового сигнала в оптическое волокно и другие устройства на выходе для восстановления электромагнитного волнового луча до его исходной формы и размера.

[0113] В то время как это изобретение было описано вместе с иллюстративными вариантами осуществления, описанными выше и показанными на чертежах, очевидно, что принципы настоящего изобретения могут быть реализованы с использованием любого количества технологий, независимо от того, известны ли они в настоящее время или нет, и многие альтернативы, модификации и изменения в форме и деталях будут понятны специалистам в данной области техники. Модификации, дополнения, или опущения могут быть реализованы в отношении систем, устройств, и способов, описанных здесь, не выходя за рамки объема настоящего изобретения. Например, компоненты систем и устройств могут объединяться или разделяться. Дополнительно, функционирование систем и устройств, раскрытых здесь, может быть реализовано большим количеством компонентов, меньшим количеством компонентов, или другими компонентами, и описанные способы могут включать в себя больше этапов, меньше этапов, или другие этапы. Дополнительно, этапы могут выполняться в любом пригодном порядке.

[0114] Как определено здесь, электромагнитные волны включают в себя акустические волны. Соответственно, хранение в движении информации или любого вида данных также может быть реализовано с использованием акустических (т.е. звуковых) волн. Репрезентативные значения для скорости звука включают в себя около 1500 м/с в воде, около 330 м/с в воздухе, и около 6000 м/с в стали (в каждом случае имеется некоторый диапазон скоростей). В терминах частоты, звуковые волны могут находиться в области десятков МГц. Например, некоторые медицинские ультразвуковые устройства работают в областях десятков МГц. Обычно, звук меньшей частоты также имеет меньшее затухание на расстоянии.

[0115] В этой связи, если волновой сигнал, несущий информацию или любой вид данных в движении, является акустической волной, то значительно меньшая скорость звука (по сравнению со скоростью света) позволяет хранить большее количество данных в движении без необходимости более высокой скорости передачи данных, с которой данные вводятся.

[0116] Информация или любой вид данных могут быть переданы и/или отражены между структурами или внутри структур с использованием акустических волн в различных средах передачи (например, в воздухе и стали и т.д.). Варианты осуществления хранения в движении с использованием акустических волн могут быть созданы с использованием таких сред. Для стали, железнодорожные пути могут быть средой с большой протяженностью. Акустические волны могут быть сгенерированы с использованием различных источников колебаний, в том числе кристаллических преобразователей и громкоговорителей и т.д. Микрофоны детектируют акустические волны. Имеется значительная основа акустической технологии в звуковых системах, в системах для устранения колебаний, и в системах для измерения колебаний. Эта технология устройств может быть использована в разработке систем хранения данных в движении, использующих акустические волны согласно принципам, используемым в вариантах осуществления, раскрытых в настоящей заявке.

[0117] Соответственно, предполагается, что иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения, изложенные выше, являются иллюстративными, а не ограничивающими, и сущность и объем настоящего изобретения следует толковать широко, и они ограничены только прилагаемой формулой изобретения, а не приведенным выше описанием изобретения.

[0118] Дополнительно, если конкретно не указано иное, то изделия, показанные на чертежах, не обязательно вычерчены в масштабе.

Реферат

Изобретение относится к области беспроводной связи. Техническим результатом является увеличение длины пути электромагнитного волнового сигнала, проходящего между апертурами. Упомянутый технический результат достигается тем, что система содержит N массивов, имеющих от М₁ до M_N включительно апертур, соответственно, причем N ≥ 2, М₁ ≥ 2, и каждое число от М₂ до M_N включительно ≥ 1, значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве выполнено с возможностью отправлять электромагнитный волновой сигнал значительному количеству апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, значительное количество апертур от М₂ апертур во втором массиве до M_N апертур в N-ом массиве включительно, принимающее электромагнитный волновой сигнал от значительного количества апертур из М₁ апертур в первом массиве, выполнено с возможностью перенаправлять принимаемый электромагнитный волновой сигнал обратно значительному количеству апертур из М₁ апертур в первом массиве, и значительное количество апертур из М₁ апертур в первом массиве дополнительно выполнено с возможностью отправлять электромагнитный волновой сигнал другой апертуре из М₁ апертур в первом массиве после приема перенаправленного электромагнитного волнового сигнала от M_N-ой апертуры в N-ом массиве. 6 н. и 54 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула