JPH02220037A - Optical flip-flop and optical flip-flop array - Google Patents
Optical flip-flop and optical flip-flop arrayInfo
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- JPH02220037A JPH02220037A JP4216889A JP4216889A JPH02220037A JP H02220037 A JPH02220037 A JP H02220037A JP 4216889 A JP4216889 A JP 4216889A JP 4216889 A JP4216889 A JP 4216889A JP H02220037 A JPH02220037 A JP H02220037A
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- light
- optical
- bistable element
- gate
- flop
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、光信号によって駆動及び制御される光フリッ
プフロップ及び光フリップフロップアレイに関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical flip-flop and an optical flip-flop array that are driven and controlled by optical signals.
(従来の技術)
従来の技術においては、光電変換を行わずに光フリツプ
フロツプ動作を行う装置は知られていない。従来の技術
を用いて等価な動作を行う場合の構成としては第2図に
示すような構成が考えられる。即ち、外部からの光セッ
トパルスSと光リセットパルスRのそれぞれをフォトダ
イオード等の光検出器DETI、DET2によって検出
し、これらの光検出器DETI、DET2のそれぞれの
出力信号を信号増幅器AMI、AM2により増幅して、
電子回路により構成されるRSフリップフロップEFF
を駆動する。更に、その出力信号を半導体レーザ等の発
光素子Ll、L2を発光させるドライバー回路Di、D
2に印加して光フッツブフロップ動作を行うものである
。(Prior Art) In the prior art, there is no known device that performs an optical flip-flop operation without performing photoelectric conversion. A configuration shown in FIG. 2 can be considered as a configuration for performing an equivalent operation using conventional technology. That is, each of the optical set pulse S and the optical reset pulse R from the outside is detected by photodetectors DETI and DET2 such as photodiodes, and the respective output signals of these photodetectors DETI and DET2 are sent to signal amplifiers AMI and AM2. amplified by
RS flip-flop EFF composed of electronic circuit
to drive. Furthermore, driver circuits Di and D cause the output signals to cause light emitting elements Ll and L2 such as semiconductor lasers to emit light.
2 to perform an optical foot-flop operation.
あるいは、第3図に示すように、光学的に出力を帰還さ
せて、光フリップフロップを構成することも考えられる
。図において、PDa、PDbはフォトダイオード、L
la、Llb、L2a。Alternatively, as shown in FIG. 3, it is also possible to optically feed back the output to form an optical flip-flop. In the figure, PDa and PDb are photodiodes, L
la, Llb, L2a.
L2bは半導体レーザ等の発光素子、Rla。L2b is a light emitting element such as a semiconductor laser, and Rla.
Rlb、R2a、R2bは光フリップフロップとして動
作させるための調整用抵抗器、HMI〜HM4はハーフ
ミラ−である。Rlb, R2a, and R2b are adjustment resistors for operating as an optical flip-flop, and HMI to HM4 are half mirrors.
前記フォトダイオードPDaのアノードは発光素子Ll
aのアノードと抵抗器R1aの一端側に接続され、発光
素子Llaのカソードは直流電源V−に接続され、抵抗
器R1aの他端側は接地されている。フォトダイオード
PDaのカソードは発光素子L2gのアノードに接続さ
れると共に抵抗器R2aを介して直流電源■+に接続さ
れ、発光素子L2aのカソードは接地されている。フォ
トダイオードPDbのアノードは発光素子L 1 bの
アノードと抵抗器R1bの一端側に接続され、発光素子
Llbのカソードは直流電RV−に接続され、抵抗器R
1bの他端側は接地されている°。The anode of the photodiode PDa is the light emitting element Ll.
The anode of the light emitting element Lla is connected to one end of the resistor R1a, the cathode of the light emitting element Lla is connected to the DC power supply V-, and the other end of the resistor R1a is grounded. The cathode of the photodiode PDa is connected to the anode of the light emitting element L2g, and also to the DC power supply (+) via the resistor R2a, and the cathode of the light emitting element L2a is grounded. The anode of the photodiode PDb is connected to the anode of the light emitting element L1b and one end of the resistor R1b, and the cathode of the light emitting element Llb is connected to the DC current RV-, and the resistor R1b is connected to the anode of the photodiode PDb.
The other end of 1b is grounded.
フォトダイオードPDbのカソードは発光素子L2bの
アノードに接続されると共に、抵抗器R2bを介して直
流電源V+に接続され、発光素子L2bのカソードは接
地されている。The cathode of the photodiode PDb is connected to the anode of the light emitting element L2b, and also to the DC power supply V+ via the resistor R2b, and the cathode of the light emitting element L2b is grounded.
また、光セットパルスSはハーフミラ−HM2を介して
フォトダイオードPDbに入射され、光リセットパルス
Rはハーフミラ−HM4を介してフォトダイオードPD
aに入射される。発光素子Llaの出射光はフォトダイ
オードPDaに入射され、発光素子Llbの出射光はフ
ォトダイオードPDbに入射される。発光素子L2aの
出射光はハーフミラ−HMIを透過して光出力Qになる
と共に、ハーフミラ−HMIとハーフミラ−HM2とを
介してフォトダイオードI’Dbに入射される。発光素
子L2bの出射光はハーフミラ−HM 3を透過して光
出力Q′になると共に、ハーフミラ−HM3とハーフミ
ラ−I(M4とを介してフォトダイオードPDaに入射
されるようになっている。Further, the optical set pulse S is inputted to the photodiode PDb via the half mirror HM2, and the optical reset pulse R is inputted to the photodiode PDb via the half mirror HM4.
is incident on a. The light emitted from the light emitting element Lla is incident on the photodiode PDa, and the light emitted from the light emitting element Llb is incident on the photodiode PDb. The light emitted from the light emitting element L2a passes through the half mirror HMI and becomes a light output Q, and is input to the photodiode I'Db via the half mirror HMI and the half mirror HM2. The light emitted from the light emitting element L2b is transmitted through the half mirror HM3 to become a light output Q', and is also incident on the photodiode PDa via the half mirror HM3 and the half mirror I (M4).
前述の構成からなる光フリップフロップに光セットパル
スSが入射されると、フォトダイオードPDbの逆バイ
アス電流が増加するため発光素子L2bの発光が停止し
て光出力Q′がローレベルになり、フォトダイオードP
Daへの入射光強度が低下する。これによりフォトダイ
オードPDaの逆バイアス電流が低下するので発光素子
L2aが発光して光出力Qがハイレベルになる。この構
成は対称なので、次に光リセットパルスRを入射すれば
光出力Qがローレベルになり、光出力Q′がハイレベル
となる。When the optical set pulse S is input to the optical flip-flop having the above-mentioned configuration, the reverse bias current of the photodiode PDb increases, so the light emitting element L2b stops emitting light, and the optical output Q' becomes low level, and the photo Diode P
The intensity of light incident on Da decreases. As a result, the reverse bias current of the photodiode PDa decreases, so that the light emitting element L2a emits light and the optical output Q becomes high level. Since this configuration is symmetrical, the next time the optical reset pulse R is input, the optical output Q becomes low level and the optical output Q' becomes high level.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、従来技術による光フリップフロップでは
、動作時間が電子回路の動作速度の上限によって決まる
ので、光本来の特徴である高速性を十分に利用すること
ができず、光−電気あるいは電気−光の変換処理が必要
になり、同時に多数の信号を処理することが困難である
などの欠点がある。(Problem to be Solved by the Invention) However, in optical flip-flops according to the prior art, the operating time is determined by the upper limit of the operating speed of the electronic circuit, so the high speed that is the inherent characteristic of light cannot be fully utilized. , it requires optical-to-electrical or electrical-to-optical conversion processing, and has drawbacks such as difficulty in processing a large number of signals at the same time.
本発明の目的は上記問題点に鑑み、光の高速性を活かし
た光フリップフロップと、同時に多数の信号を処理でき
る光フリップフロップアレイとを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide an optical flip-flop that takes advantage of the high-speed nature of light and an optical flip-flop array that can simultaneously process a large number of signals.
(課題を解決するための手段)
本発明は上記の目的を達成するために請求項り1)では
、一対の光双安定素子をホールド光、リセット光及びセ
ット光により駆動し、フリップフロップ動作を行う光フ
リップフロップにおいて、ホールド光とリセット光を入
射し、該リセット光の入射状態により出射光の状態が変
化するエタロン型光双安定素子を有する第1の光ゲート
と、セット光と前記第1の光ゲートの出射光を入射し、
前記セット光及び前記出射光の入射状態により透過光及
び反射光の状態が変化するエタロン型光双安定素子を有
する第2の光ゲートとを備えた光フリップフロップを構
成した。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention in claim 1) drives a pair of optical bistable elements with a hold light, a reset light, and a set light to perform a flip-flop operation. In an optical flip-flop, a first optical gate has an etalon-type optical bistable element into which a hold light and a reset light are input, and the state of output light changes depending on the input state of the reset light; Enter the output light of the light gate,
An optical flip-flop was constructed, including a second optical gate having an etalon-type optical bistable element in which the states of transmitted light and reflected light change depending on the incident state of the set light and the emitted light.
また、請求項(2)では、光双安定素子を有する複数の
光フリップフロップからなる光フリップフロップアレイ
において、エタロン型光双安定素子を有する複数の光ゲ
ーとからなり、該複数の光ゲートのそれぞれに対応する
複数のホールド光と複数のリセット光を入射し、該複数
のリセット光のそれぞれの入射状態により該複数のリセ
ット光に対応した光ゲートからの出射光の状態が変化す
る第1の光ゲートアレイと、エタロン型光双安定素子を
有する複数の光ゲートからなり、該複数の光ゲートのそ
れぞれに対応する複数のセット光と前記第1の光ゲート
アレイの複数の出射光を入射し、前記セット光及び前記
出射光の入射状態により、前記セット光または前記出射
光に対応する光ゲートの透過光及び反射光の状態が変化
する第2の光ゲートアレイとを備えた光フリップフロッ
プアレイを構成した。Further, in claim (2), an optical flip-flop array consisting of a plurality of optical flip-flops having optical bistable elements includes a plurality of optical gates having etalon-type optical bistable elements; A first method in which a plurality of hold lights and a plurality of reset lights corresponding to each of the plurality of hold lights and a plurality of reset lights are inputted, and the state of the light emitted from the light gate corresponding to the plurality of reset lights changes depending on the incident state of each of the plurality of reset lights. It consists of an optical gate array and a plurality of optical gates each having an etalon-type optical bistable element, and receives a plurality of set lights corresponding to each of the plurality of optical gates and a plurality of output lights of the first optical gate array. , a second optical gate array in which states of transmitted light and reflected light of the optical gate corresponding to the set light or the emitted light change depending on the incident state of the set light and the emitted light. was configured.
(作 用)
本発明の請求項(1)によれば、例えば、ホールド光が
常に第1の光ゲートに入射されているときに、リセット
光が第1の光ゲートに入射されると、該第1の光ゲート
の光双安定素子への入射光は高レベルになり、該光双安
定素子の光透過率が増加する。これにより、前記第1の
光ゲートにおいて、ホールド光は、はとんど減衰するこ
となく光双安定素子を透過するため、該光双安定素子に
よる前記ホールド光の反射光は減衰する。また、リセッ
ト光が入射されなくなると、前記光双安定素子の光透過
率は減少し、前記ホールド光は前記光双安定素子により
反射される。(Function) According to claim (1) of the present invention, for example, when the hold light is always input to the first light gate and the reset light is input to the first light gate, the reset light is input to the first light gate. The light incident on the optical bistable element of the first optical gate will be at a high level, and the light transmittance of the optical bistable element will increase. Thereby, in the first optical gate, the hold light passes through the optical bistable element without being attenuated, so that the reflected light of the hold light by the optical bistable element is attenuated. Furthermore, when the reset light is no longer incident, the light transmittance of the optical bistable element decreases, and the hold light is reflected by the optical bistable element.
ここで、第1の光ゲートから出射される前記ホールド光
の反射光が第2の光ゲートに入射されていると、第1の
光ゲートにリセット光が入射された際に第2の光ゲート
の光双安定素子への入射光は低レベルになり、該光双安
定素子の光反射率が増加する。また、前記第1の光ゲー
トへのリセット光の入射が断たれた後も、第2の光ゲー
トの光双安定素子の光反射率は増加した状態に保たれる
ため、第2の光ゲートに入射される第1の光ゲートから
出射された前記ホールド光の反射光は第2の光ゲートの
光双安定素子により反射され、この状態が保持される。Here, if the reflected light of the hold light emitted from the first light gate is incident on the second light gate, when the reset light is incident on the first light gate, the second light gate The incident light on the optical bistable element becomes low level, and the light reflectance of the optical bistable element increases. Furthermore, even after the input of the reset light to the first optical gate is cut off, the optical reflectance of the optical bistable element of the second optical gate is maintained in an increased state. The reflected light of the hold light emitted from the first light gate is reflected by the optical bistable element of the second light gate, and this state is maintained.
この後、セット光が第2の光ゲートに入射されると、該
第2の光ゲートの光双安定素子への入射光は高レベルに
なり、該光双安定素子の光反射率が減少し、該光双安定
素子に入射される第1の光ゲートから出射された前記ホ
ールド光の反射光は、はとんど減衰することなく第2の
光ゲートの光双安定素子を透過し、セット光の入射が断
たれた後もこの状態が保持される。これによりフリ・ノ
ブフロップ動作が行われることになる。After this, when the set light is incident on the second optical gate, the incident light on the optical bistable element of the second optical gate becomes high level, and the optical reflectance of the optical bistable element decreases. , the reflected light of the hold light emitted from the first optical gate enters the optical bistable element, passes through the optical bistable element of the second optical gate without attenuation, and is set. This state is maintained even after the incidence of light is cut off. This results in a free-knob flop operation.
また、請求項(2)によれば、第1の光ゲートアレイの
複数の光ゲートに対応したホールド光が常に該複数の光
ゲートのそれぞれに入射されているときに、例えば第1
の光ゲートアレイの第1の光ゲートに対応したリセット
光が第1の光ゲートアレイに入射されると、前記第1の
光ゲートの光双安定素子への入射光は高レベルになり、
該光双安定素子の光透過率が増加する。これにより、リ
セット光が入射された第1の光ゲートアレイの第1の光
ゲートにおいて、ホールド光はほとんど減衰することな
く、光双安定素子を透過するため、該光双安定素子によ
る前記ホールド光の反射光は減衰する。また、前記第1
の光ゲートにリセット光が入射されなくなると、光双安
定素子の光透過率は減少し、ホールド光は光双安定素子
により反射される。According to claim (2), when the hold light corresponding to the plurality of optical gates of the first optical gate array is always incident on each of the plurality of optical gates, for example, the first
When the reset light corresponding to the first optical gate of the optical gate array is incident on the first optical gate array, the incident light on the optical bistable element of the first optical gate becomes high level,
The light transmittance of the optically bistable element increases. Thereby, in the first optical gate of the first optical gate array into which the reset light is incident, the hold light is transmitted through the optical bistable element with almost no attenuation, so that the hold light is transmitted by the optical bistable element. The reflected light of is attenuated. In addition, the first
When the reset light is no longer incident on the optical gate, the light transmittance of the optical bistable element decreases, and the hold light is reflected by the optical bistable element.
ここで、第1の光ゲートアレイから出射される前記第1
の光ゲートによる前記ホールド光の反射光が、対応する
第2の光ゲートアレイの第1の光ゲートに入射されてい
ると、前記第1の光ゲートアレイの第1の光ゲートにリ
セット光が入射された際に、対応する第2の光ゲートア
レイの第1の光ゲートの光双安定素子への入射光は低レ
ベルになり、該光双安定素子の光反射率が増加する。ま
た、前記第1の光ゲートアレイの第1の光ケートへのリ
セット光の入射が断たれた後も、対応する第2の光ゲー
トア1ノイの第1の光ゲートの光双安定素子の光反射率
は増加した状態に保たれるため、該光双安定素子に入射
きれる第1の光ゲートアレイから出射された前記第1の
光ゲートによるホールド光の反射光は、対応する第2の
光ゲートアレイの第1の光ゲートの光双安定素子により
反射され、この状態が保持される。Here, the first light emitted from the first light gate array
When the reflected light of the hold light by the light gate is incident on the first light gate of the corresponding second light gate array, the reset light is applied to the first light gate of the first light gate array. When incident, the incident light on the optical bistable element of the first optical gate of the corresponding second optical gate array will be at a low level, and the optical reflectance of the optical bistable element will increase. Furthermore, even after the input of the reset light to the first optical gate of the first optical gate array is cut off, the light of the optical bistable element of the first optical gate of the corresponding second optical gate array is Since the reflectance is maintained in an increased state, the reflected light of the hold light by the first light gate, which is emitted from the first light gate array and can enter the optical bistable element, is reflected by the corresponding second light. It is reflected by the optical bistable element of the first optical gate of the gate array and this state is maintained.
この後、第2の光ゲートアレイの第1の光ゲートにセッ
ト光が入射されると、該第1の光ゲートの光双安定素子
への入射光は高レベルになり、該光双安定素子の光反射
率が減少し、該光双安定素子に入射される第1の光ゲー
トアレイから出射された第1の光ゲートアレイの第1の
光ゲートによるホールド光の反射光は、はとんど減衰す
ることなく対応する第2の光ゲートアレイの第1の光ゲ
ートの光双安定素子を透過し、該第2の光ゲートアレイ
の第1の光ゲートへのセット光の入射が断たれた後もこ
の状態が保持される。これにより複数のフリップフロッ
プ動作が独立して行われる。After this, when the set light is incident on the first optical gate of the second optical gate array, the incident light on the optical bistable element of the first optical gate becomes high level, and the optical bistable element The light reflectance of the light reflected by the first light gate of the first light gate array, which is emitted from the first light gate array and enters the optical bistable element, is greatly reduced. The set light is transmitted through the optical bistable element of the first light gate of the corresponding second light gate array without attenuation, and the incidence of the set light to the first light gate of the second light gate array is cut off. This state is maintained even after This allows multiple flip-flop operations to be performed independently.
(実施例)
第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図である。図
において、Fはシングルモード光ファイバ(以下単に光
ファイバ) 、FCMI a−FCMldはファイバコ
リメータ、HMI、HM2はハーフミラ−である。また
PBSI〜PBS3は偏光面が水平な直線偏光を透過す
る偏光ビームスプリッタ、QPLI、QPL2は四分の
一波長板、RLI、RL2a、RL2b、RL3はロッ
ド1/ンズ、BODI、BOD2は光双安定素子、OG
l、OG2は光ゲート、spは光遮蔽板、LAは半導体
レーザである。また、入力光はセット光Sとリセット光
Rと定常的なホールド光Hであり、セット光Sとリセッ
ト光Rは無偏光とし、ホールド光Hはその偏光面が水平
となるように半導体レーザLAにより発生される。(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, F is a single mode optical fiber (hereinafter simply referred to as an optical fiber), FCMI a-FCMld is a fiber collimator, and HMI and HM2 are half mirrors. In addition, PBSI to PBS3 are polarizing beam splitters that transmit linearly polarized light with a horizontal polarization plane, QPLI and QPL2 are quarter-wave plates, RLI, RL2a, RL2b, and RL3 are rod 1/ns, and BODI and BOD2 are optical bistable. Motoko, OG
1 and OG2 are optical gates, sp is a light shielding plate, and LA is a semiconductor laser. The input lights are a set light S, a reset light R, and a steady hold light H. The set light S and the reset light R are non-polarized, and the hold light H is connected to the semiconductor laser LA so that its polarization plane is horizontal. is generated by
前記リセット光Rは、光ファイバF1ファイバコリメー
タFCM1aを介して偏光ビームスプリッタPBSIに
入射されるようになっている。また、偏光ビームスプリ
ッタPBSIのリセット光Rと直交する光入射側には半
導体レーザLAから出射されているホールド光Hがロッ
ドレンズRL3を介して入射されている。偏光ビームス
プリッタPBSIから出射されたリセット光Rとホール
ド光Hの結合光は、ハーフミラ−HMIにより反射され
て光ゲートOGIのロッドレンズRLIを介して光双安
定素子BODIに入射される。The reset light R is made to enter the polarizing beam splitter PBSI via the optical fiber F1 fiber collimator FCM1a. Furthermore, hold light H emitted from the semiconductor laser LA is incident on the light incidence side of the polarization beam splitter PBSI orthogonal to the reset light R via a rod lens RL3. The combined light of the reset light R and the hold light H emitted from the polarizing beam splitter PBSI is reflected by the half mirror HMI and enters the optical bistable element BODI via the rod lens RLI of the optical gate OGI.
また、光ゲートOG1の側からハーフミラ−HMIに入
射され、該ハーフミラ−HMIを透過した光は偏光ビー
ムスプリッタPBS2と四分の一波長板QPLIとを透
過して光ゲートOG2の一端側に入射され、さらにロッ
ドレンズRL2aを介して光双安定素子BOD2に入射
される。光ゲートOG2の他端側から出射する光は、四
分の一波長板QPL2を介して偏光ビームスプリッタP
BS3に入射され、該偏光ビームスプリッタPBS3に
より反射される光はファイバコリメータFCM1dを介
して光ファイバFに光出力Qとして出射される。In addition, the light that enters the half mirror HMI from the side of the optical gate OG1 and passes through the half mirror HMI passes through the polarizing beam splitter PBS2 and the quarter-wave plate QPLI and enters one end side of the optical gate OG2. , and further enters the optical bistable element BOD2 via the rod lens RL2a. The light emitted from the other end of the optical gate OG2 is sent to the polarizing beam splitter P via the quarter-wave plate QPL2.
The light incident on BS3 and reflected by the polarizing beam splitter PBS3 is output as optical output Q to the optical fiber F via the fiber collimator FCM1d.
前記偏光ビームスプリッタPBS2に四分の一波長板Q
PLIの側から入射され、かつ偏光ビームスプリッタP
BS2により入射方向に対して直交する方向に反射され
る光は、偏光ビームスプリッタPBSIに光遮蔽板SP
を介して並設されたハーフミラ−HM2に入射される。A quarter wavelength plate Q is attached to the polarizing beam splitter PBS2.
incident from the PLI side, and the polarizing beam splitter P
The light reflected by BS2 in a direction perpendicular to the incident direction is sent to a polarizing beam splitter PBSI and a light shielding plate SP.
The light is incident on the half mirror HM2 which is arranged in parallel.
偏光ビームスプリッタPBS2の側からハーフミラ−H
M2に入射され、該ハーフミラ−HM2により反射され
る光はファイバコリメータFCM1cを介して光ファイ
バFに光出力Q′として出射される。また、セット光S
は、光ファイバF5ファイバコリメータFCM1b、ハ
ーフミラ−HM2、偏光ビームスプリッタPBS2及び
四分の一波長板QPL1を介して光ゲートOG2に入射
されるようになっている。Half mirror H from the polarizing beam splitter PBS2 side
The light incident on M2 and reflected by half mirror HM2 is emitted to optical fiber F as optical output Q' via fiber collimator FCM1c. Also, set light S
is incident on the optical gate OG2 via the optical fiber F5 fiber collimator FCM1b, the half mirror HM2, the polarizing beam splitter PBS2, and the quarter-wave plate QPL1.
第4図は第1図の構成例における光ゲートOG2の拡大
図である。Mはミラー NLは非線形媒質層で、非線形
媒質層NLと両側のミラーMとでエタロン型光双安定素
子BOD2が構成され、ロッドレンズRL2a、RL2
bの間に光双安定素子BOD2を配置して、全体として
光ゲートOG2を構成している。ロッドレンズRL2a
は光双安定素子BOD2上で平行光が焦点を結ぶような
ものを、ロッドレンズRL2bは光双安定素子BOD2
からの出射光が平行光となるようなものをそれぞれ用い
ている。FIG. 4 is an enlarged view of the optical gate OG2 in the configuration example of FIG. 1. M is a mirror, NL is a nonlinear medium layer, and the nonlinear medium layer NL and the mirrors M on both sides constitute an etalon type optical bistable element BOD2, and the rod lenses RL2a, RL2
An optical bistable element BOD2 is placed between the two sides of the optical gate OG2, thereby configuring the optical gate OG2 as a whole. Rod lens RL2a
is such that parallel light is focused on the optical bistable element BOD2, and the rod lens RL2b is the optical bistable element BOD2.
Each type uses one in which the light emitted from it becomes parallel light.
次に、この光ゲートOG2の作成方法を説明する。Next, a method for creating this optical gate OG2 will be explained.
まず、別に用意したGaAs基板上にA、QGa
Asを0.2μmsついで、75AO,330,87
のA、17 Ga As層と75AのGaAs
層0.33 0.87
を交互に100層ずつ積層する。このGaAsとAp
Ga Asを交互に積層した部分かい0.33
0.87
わゆるM Q W (Multfpfe Quantu
m Well)で、この構成の場合の非線形媒質層NL
となる。そして、97AのTie”層及び150AのS
iO層を交互に8層ずつ積層し、片側の反射率98%の
ミラーMとする。この片側のミラーMと非線形媒質層N
Lの積層されたGaAs基板をミラーMのある面を下に
して、ロッドレンズRL2aに接!する。First, A and QGa were placed on a separately prepared GaAs substrate.
As was added for 0.2 μms, then 75AO, 330, 87A, 17GaAs layer and 75A GaAs layer.
100 layers of 0.33 and 0.87 are stacked alternately. This GaAs and Ap
The part where GaAs is alternately laminated is 0.33
0.87 So-called M Q W (Multfpfe Quantu
m Well), the nonlinear medium layer NL in this configuration is
becomes. Then, 97A Tie” layer and 150A S
Eight iO layers are alternately stacked to form a mirror M with a reflectance of 98% on one side. The mirror M on one side and the nonlinear medium layer N
Place the stacked GaAs substrate L on the rod lens RL2a with the side with the mirror M facing down! do.
次に余分なGaAs基板をエツチングし、保護層である
0、2μmのAil G a A s層を露0
.33 0.87
出させる。この上に再び、97AのT l 02層及び
150AのS I O2層を交互に8層ずつ積層し、反
対側のミラーMとする。さらに、もう一つ用意した、ロ
ッドレンズRL2bにロッドレンズRL2aの光軸が一
致するように接着して光ゲー)OG2が完成する。この
場合の動作波長は0,87μmである。光ゲートOG1
の作製方法も同様である。Next, the excess GaAs substrate is etched, and the Ail GaAs layer with a thickness of 0.2 μm, which is a protective layer, is exposed.
.. 33 0.87 Let it come out. On top of this, eight 97A T l 02 layers and 150A S I O2 layers are alternately laminated to form the mirror M on the opposite side. Furthermore, the rod lens RL2a is glued to another prepared rod lens RL2b so that its optical axis is aligned with the rod lens RL2b, thereby completing the optical game OG2. The operating wavelength in this case is 0.87 μm. light gate OG1
The manufacturing method is also similar.
このように作製した光ゲートOG2.OG1の前後に第
1図に示したような各光部品を光軸が一致するように接
着して、光フリップフロップを構成することができる。The optical gate OG2 produced in this way. An optical flip-flop can be constructed by bonding each optical component as shown in FIG. 1 before and after OG1 so that their optical axes coincide.
尚、水弟1の実施例では、ミラーMをT iO2/ S
iO2の誘電体多層膜ミラーにより構成したが、これ
に限定されるものではなく、他にも、Zn5e/NaF
・3A、9 F3の組合わせ等の誘電体多層ミラーある
いはCr、Aj7.Au、Ag等の金属あるいはそれら
の複合膜を用いて構成できることは言うまでもない。ま
た、非線形媒質層NLをGaAs/AJ2GaAs系物
質で形成したが、これに限定されるものではなく、Ga
InAs/A、QInAs等の組合せのMQW、GaA
s、I nP、I nSb、I nAs等の■−V族化
合物半導体、Zn5e、ZnS、CdS、CdTe等の
■−■族化合物半導体、Te、CdHgTe、CuC,
17等の半導体、CdS Se 等1−x
X
の半導体の直径100A程度の微粒子をガラス中に分散
して作製した半導体ドープガラス、ポリジアセチレン、
2−メチレン拳4ニトロアニリン等の非線形定数の大き
い有機材料を用いて構成できることは言うまでもない。In addition, in the example of Mizui 1, the mirror M is TiO2/S
Although it was constructed using an iO2 dielectric multilayer mirror, it is not limited to this, and Zn5e/NaF
・Dielectric multilayer mirror such as a combination of 3A, 9 F3 or Cr, Aj7. Needless to say, it can be constructed using metals such as Au and Ag, or composite films thereof. In addition, although the nonlinear medium layer NL is formed of GaAs/AJ2GaAs-based material, it is not limited to this.
MQW, GaA, combinations of InAs/A, QInAs, etc.
■-V group compound semiconductors such as s, InP, InSb, InAs, ■-■ group compound semiconductors such as Zn5e, ZnS, CdS, CdTe, Te, CdHgTe, CuC,
Semiconductors such as 17, CdS Se etc. 1-x
Semiconductor-doped glass, polydiacetylene, made by dispersing fine particles of X semiconductor with a diameter of about 100A in glass;
It goes without saying that it can be constructed using an organic material with a large nonlinear constant, such as 2-methylene or 4-nitroaniline.
第5図に光双安定素子BODIの入射光強度−反射光強
度特性を、第6図(a)に光双安定素子BOD2の入射
光強度−透過光強度特性を、第6図(b)に光双安定素
子BOD2の入射光強度−返討光強度特性をそれぞれ示
すと共に、光フリップフロップとして動作させるための
入射光強度の設定の割合いを示す。Figure 5 shows the incident light intensity vs. reflected light intensity characteristics of the optical bistable element BODI, Figure 6 (a) shows the incident light intensity vs. transmitted light intensity characteristics of the optical bistable element BOD2, and Figure 6 (b) shows the incident light intensity vs. reflected light intensity characteristics of the optical bistable element BODI. The incident light intensity-return light intensity characteristics of the optical bistable element BOD2 are shown, as well as the setting ratio of the incident light intensity for operation as an optical flip-flop.
第5図において、横軸は入射光強度Pinを表わし、縦
軸は反射光強度Prを表わしている。またPOは光双安
定素子BOD1の双安定しきい値、Hは定常的なホール
ド光の光強度、T1はリセット光の光強度、Prhlは
高反射状態における光双安定素子BOD1のホールド光
に対する反射光強度、Pr、91は低反射状態における
光双安定素子BODIのホールド光とリセット光の結合
光に対する反射光強度である。光双安定素子BODIは
入射光強度が、その双安定しきい値POを越えると低反
射状態になり、双安定しきい値POより低いと高反射状
態になる。In FIG. 5, the horizontal axis represents the incident light intensity Pin, and the vertical axis represents the reflected light intensity Pr. In addition, PO is the bistable threshold of the optical bistable element BOD1, H is the optical intensity of the steady hold light, T1 is the optical intensity of the reset light, and Prhl is the reflection of the optical bistable element BOD1 against the hold light in a high reflection state. The light intensity Pr, 91 is the reflected light intensity of the optical bistable element BODI in a low reflection state with respect to the combined light of the hold light and reset light. The optical bistable element BODI enters a low reflection state when the incident light intensity exceeds its bistable threshold PO, and enters a high reflection state when it is lower than the bistable threshold PO.
第6図(a)において、横軸は入射光強度Pinを表わ
し、縦軸は透過光強度Ptを表わしている。In FIG. 6(a), the horizontal axis represents the incident light intensity Pin, and the vertical axis represents the transmitted light intensity Pt.
第6図(b)において、横軸は入射光強度P1nを表わ
し、縦軸は反射光強度P「を表わしている。第6図(a
)及び第6図(b)において、P3.P4は光双安定素
子BOD2の双安定しきい値、PrR1は前述したよう
に光双安定素子BODIが低反射状態のときのホールド
光とリセット光との結合光に対する反射光強度、Prh
lは光双安定素子BOD1が高反射状態のときのホール
ド光に対する反射光強度である。また、T2はセット光
の光強度、Pth2は高透過状態(−低反射状態)にお
いて、入射光が光強度Prhlを有するときの光双安定
素子BOD2における透過光強度、pth2″は高透過
状態における光双安定素子BOD2のセット光子反射光
強度Prhlに対する透過光強度、Ptj!2は低透過
状態(−高反射状態)における入射光が光強度Prhl
を有するときの透過光強度、Pt、I)2−は低透過状
態における入射光が光強度PrfIlを有するときの透
過光強度である。さらに、Pr h2は高反射状態にお
ける入射光が光強度Prhlを有するときの反射光強度
、Prh2−は高反射状態における入射光が光強度Pr
11を有するときの反射光強度、PrfI2は低反射状
態における入射光が光強度Prh、1を有するときの反
射光強度、PrJ72−は低反射状態における光双安定
素子BOD2のセット光子反射光強度Prhlに対する
反射光強度である。In FIG. 6(b), the horizontal axis represents the incident light intensity P1n, and the vertical axis represents the reflected light intensity P''.
) and FIG. 6(b), P3. P4 is the bistable threshold of the optical bistable element BOD2, PrR1 is the reflected light intensity for the combined light of the hold light and reset light when the optical bistable element BODI is in a low reflection state as described above, and Prh
1 is the reflected light intensity with respect to the hold light when the optical bistable element BOD1 is in a high reflection state. In addition, T2 is the light intensity of the set light, Pth2 is the transmitted light intensity in the optical bistable element BOD2 when the incident light has light intensity Prhl in the high transmission state (-low reflection state), and pth2'' is the light intensity in the high transmission state. The transmitted light intensity for the set photon reflected light intensity Prhl of the optical bistable element BOD2, Ptj!2 is the light intensity Prhl of the incident light in the low transmission state (-high reflection state).
The transmitted light intensity when Pt,I)2- is the transmitted light intensity when the incident light in the low transmission state has a light intensity PrfIl. Further, Pr h2 is the reflected light intensity when the incident light in the high reflection state has the light intensity Prhl, and Prh2- is the reflected light intensity when the incident light in the high reflection state has the light intensity Pr.
11, PrfI2 is the reflected light intensity when the incident light in the low reflection state has a light intensity Prh of 1, PrJ72- is the set photon reflected light intensity Prhl of the optical bistable element BOD2 in the low reflection state. is the reflected light intensity for
前記光双安定素子BOD2は入射光強度P1nがその双
安定しきい値P4を越えると低反射状態になり、双安定
しきい値P3より低いと高反射状態になる。The optical bistable element BOD2 enters a low reflection state when the incident light intensity P1n exceeds its bistable threshold P4, and enters a high reflection state when it is lower than the bistable threshold P3.
本節1の実施例では、ホールド光の光強度Hとリセット
光の光強度T1との和が双安定しきい値POより大きく
なり、ホールド光の光強度Hが双安定しきい値POより
小さくなり、更に、反射光強度Prhlとセット光の光
強度T2との和が双安定しきい値P4よりも大きくなり
、反射光強度Prhlが双安定しきい値P4よりも小さ
く、かつ双安定しきい値P3より大きくなり、反射光強
度Prj71が双安定しきい値P3より小さくなるよう
に、各入射光強度を設定しである。In the embodiment of Section 1, the sum of the light intensity H of the hold light and the light intensity T1 of the reset light is greater than the bistable threshold PO, and the light intensity H of the hold light is smaller than the bistable threshold PO. , Furthermore, the sum of the reflected light intensity Prhl and the light intensity T2 of the set light is larger than the bistable threshold P4, and the reflected light intensity Prhl is smaller than the bistable threshold P4, and the bistable threshold Each incident light intensity is set so that the reflected light intensity Prj71 becomes larger than P3 and the reflected light intensity Prj71 becomes smaller than the bistable threshold P3.
次に、前述の構成からなる第1の実施例の動作を第7図
(a)及び(b)に基づいて説明する。図において、P
1nl 、 P ln2はそれぞれ光双安定素子B
ODI、BOD2に入射される光強度を示し、Pout
lは光双安定素子BOD2を透過し、四分の一波長板Q
PL2、偏光ビームスプリッタPBS3及びファイバコ
リメータFCM1dを介して光ファイバFに出射される
光強度を示し、Pout2は光双安定素子BOD2によ
り反射され、四分の一波長板QPLI、偏光ビームスプ
リッタPBS2、ハーフミラ−HM2及びファイバコリ
メータFCM1cを介して光ファイバFに出射される光
強度を示している。Next, the operation of the first embodiment having the above-described configuration will be explained based on FIGS. 7(a) and 7(b). In the figure, P
1nl and P ln2 are optical bistable elements B, respectively.
Indicates the light intensity incident on ODI and BOD2, Pout
l is transmitted through the optical bistable element BOD2, and the quarter-wave plate Q
PL2 shows the light intensity emitted to the optical fiber F via the polarizing beam splitter PBS3 and the fiber collimator FCM1d, Pout2 is reflected by the optical bistable element BOD2, and is reflected by the quarter-wave plate QPLI, the polarizing beam splitter PBS2, and the half mirror. -The intensity of light emitted to the optical fiber F via HM2 and the fiber collimator FCM1c is shown.
例えば、初期状態が、Pout 1 (Q)がハイレベ
ル、Pout 2 (Q−)がローレベルであるとする
。ここで、リセット光Rを光強度T1で入射すると、偏
光ビームスプリッタPBS 1によりリセット光Rの偏
光面が垂直な直線偏光成分とホールド光Hとが結合され
、この結合光がハーフミラ−HMIに入射され、該ハー
フミラ−HMIにて反射されて光双安定素子BODIに
入射される。これにより、光双安定素子BODIはスイ
ッチング時間経過後に、高反射状態から低反射状態に変
化し、それに伴って光双安定素子BOD2への入射光強
度P 1n2が低下する。この値は双安定しきい値P3
よりも低いのでスイッチング時間経過後に、光双安定素
子BOD2は高反射状態に変化する。For example, assume that the initial state is that Pout 1 (Q) is at high level and Pout 2 (Q-) is at low level. Here, when the reset light R is incident with light intensity T1, the linearly polarized component of the reset light R whose polarization plane is perpendicular is combined with the hold light H by the polarizing beam splitter PBS1, and this combined light is incident on the half mirror HMI. The light is reflected by the half mirror HMI and enters the optical bistable element BODI. As a result, the optical bistable element BODI changes from a high reflection state to a low reflection state after the switching time has elapsed, and the intensity of light P 1n2 incident on the optical bistable element BOD2 decreases accordingly. This value is the bistable threshold P3
After the switching time has elapsed, the optical bistable element BOD2 changes to a high reflection state.
この後にリセット光Rの入射を断つと、光双安定素子B
OD1はスイッチング時間経過後に高反射状態に変化す
る。これによりホールド光Hが光双安定素子BODIに
より反射されて、ハーフミラ−HMl、偏光ビームスプ
リッタPBS2及び四分の一波長板QPLIを透過して
光双安定素子BOD2に入射される。このときの入射光
は四分の一波長板QPL 1により円偏光になっている
。After that, when the incidence of the reset light R is cut off, the optical bistable element B
OD1 changes to a high reflection state after the switching time has elapsed. As a result, the hold light H is reflected by the optical bistable element BODI, passes through the half mirror HMl, the polarizing beam splitter PBS2, and the quarter-wave plate QPLI, and enters the optical bistable element BOD2. The incident light at this time is circularly polarized by the quarter wavelength plate QPL1.
また、このときの光双安定素子BOD2への入射光の光
強度Prhlは双安定しきい値P3とP4の間にあるた
め、光双安定素子BOD2は高反射状態を保持する。こ
れにより光双安定素子BOD2による反射光強度Pou
t 2 (Q ” )がハイレベルになり、光双安定素
子BOD2の透過光強度Pout 1 (Q)がローレ
ベルになる。この状態において、セット光Sを光強度T
2で入射すると、セット光Sはハーフミラ−HM2を透
過して偏光ビームスプリッタPBS2に入射される。さ
らに、偏光ビームスプリッタPB82により光双安定素
子BODIの反射光と結合され、四分の一波長板QPL
Iに入射され、該四分の一波長板QPLIにより円偏光
されて光双安定素子BOD2に入射される。これにより
、光双安定素子BOD2はスイッチング時間経過後に高
反射状態から低反射状態に変化し、光双安定素子BOD
2の透過光強度Pout 1 (Q)がハイレベルにな
り、反射光強度Pout 2 (Q −)がローレベル
になる。ここで、ファイバコリメータFCM1dからの
光出力Qは、四分の一波長板QPL1.QPL2及び偏
光ビームスプリッタPBS2.PBS3によってホール
ド光Hの成分のみとなる。この後にセット光Sの入射を
断つと光双安定素子BOD2への入射光強度は減少する
が、この入射光は双安定しきい値P3よりも大きい光強
度Prhlを有しているため、光双安定素子BOD2は
低反射状態を保持する。Further, since the light intensity Prhl of the light incident on the optical bistable element BOD2 at this time is between the bistable thresholds P3 and P4, the optical bistable element BOD2 maintains a high reflection state. As a result, the reflected light intensity Pou by the optical bistable element BOD2
t 2 (Q ”) becomes a high level, and the transmitted light intensity Pout 1 (Q) of the optical bistable element BOD2 becomes a low level. In this state, the set light S is changed to a light intensity T
2, the set light S passes through the half mirror HM2 and enters the polarizing beam splitter PBS2. Furthermore, the polarizing beam splitter PB82 combines the reflected light from the optical bistable element BODI, and the quarter-wave plate QPL
The light is incident on I, is circularly polarized by the quarter-wave plate QPLI, and is incident on the optical bistable element BOD2. As a result, the optical bistable element BOD2 changes from the high reflection state to the low reflection state after the switching time has elapsed, and the optical bistable element BOD
The transmitted light intensity Pout 1 (Q) of 2 becomes a high level, and the reflected light intensity Pout 2 (Q −) becomes a low level. Here, the optical output Q from the fiber collimator FCM1d is the quarter-wave plate QPL1. QPL2 and polarizing beam splitter PBS2. Due to the PBS3, only the hold light H component is present. After this, when the incidence of the set light S is cut off, the intensity of the light incident on the optical bistable element BOD2 decreases, but since this incident light has a light intensity Prhl greater than the bistable threshold P3, Stable element BOD2 maintains a low reflection state.
前述した入出力の関係は電気回路のRSフリップフロッ
プと同じになる。The input/output relationship described above is the same as that of an RS flip-flop in an electric circuit.
第8図は本発明の第2の実施例を示す構成図である。図
において、Fはシングルモードの光ファイバ、F CM
1 a = F CM 1 eはファイバコリメータ
、MPIは内部に反射ミラーMla、Mlbを有する複
合プリズム、MP2は内部に反射ミラーM2aを有する
複合プリズム、OGI、OG2は光ゲートである。FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, F is a single mode optical fiber, F CM
1 a = F CM 1 e is a fiber collimator, MPI is a composite prism having reflective mirrors Mla and Mlb inside, MP2 is a composite prism having a reflective mirror M2a inside, and OGI and OG2 are optical gates.
光ゲートOGI、OG2は前述した第1の実施例と同様
にして作成される。ここで、ロッドレンズRL1a、R
L1b、RL2a、RL2bは半径方向に屈折率二乗分
布を有し、端面が光学軸に対して垂直な形状を有するも
のである。また、光ゲートOGI、OG2の光双安定素
子BODI。The optical gates OGI and OG2 are created in the same manner as in the first embodiment described above. Here, the rod lenses RL1a, R
L1b, RL2a, and RL2b have a squared refractive index distribution in the radial direction, and have end faces perpendicular to the optical axis. In addition, the optical bistable element BODI of the optical gates OGI and OG2.
BOD2は第1の実施例と同様の特性を有するものであ
る。また、入力光はセット光Sとリセット光Rと定常的
なホールド光Hである。7本第2の実施例と第1の実施
例との相違点は、ホールド光Hとリセット光Rをそれぞ
れ光双安定素子BOD1の対向する側より入射し、光双
安定素子BOD1によるホールド光Hの反射光とセット
光Sをそれぞれ光双安定素子BOD2の対向する側より
入射すると共に、各光成分の分離を光学系の軸ずらしに
よって行っている点にある。この軸ずらし光学系は、屈
折率二乗分布を有するロッドレンズRL1a、RL1b
、RL2a、RL2bを用いて、軸に平行にロッドレン
ズRL1a。BOD2 has the same characteristics as the first embodiment. The input lights are a set light S, a reset light R, and a steady hold light H. 7 The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the hold light H and the reset light R are respectively incident on opposite sides of the optical bistable element BOD1, and the hold light H by the optical bistable element BOD1 is The reflected light and the set light S are respectively incident on opposite sides of the optical bistable element BOD2, and the respective light components are separated by shifting the axis of the optical system. This axis-shifting optical system includes rod lenses RL1a and RL1b having a squared refractive index distribution.
, RL2a, RL2b, and the rod lens RL1a parallel to the axis.
RLlb、RL2a、RL2bの一端側の端面に入射し
た光はすべて他端側の端面の中心(−軸心)に集光する
ように構成されている。即ち、光ファイバFを導波し、
ファイバコリメータFCM1aで平行光とされたリセッ
ト光Rは、ロッドレンズRL1aにより光双安定素子B
ODIの一方の面の中心に集光される。また、光ファイ
バFを導波し、ファイバコリメータFCM1bで平行光
とされたホールド光Hは複合プリズムMPIを透過し、
ロッドレンズRL1bにより光双安定素子BOD1の他
方の面の中心に集光される。さらに、光双安定素子BO
DIにより反射されたホールド光Hは複合プリズムMP
1の反射ミラーMla、Mlbにより反射された後、光
ゲー)OG2のロッドレンズRL2aにより光双安定素
子BOD2の一方の面の中心に集光される。このとき、
光双安定素子BOD2の一方の面にてホールド光Hが反
射されると、このホールド光Hは複合プリズムMP1を
透過し、ファイバコリメータFCM1cを介して光出力
Q′として光ファイバFに出射される。All the light incident on the end faces on one end side of RLlb, RL2a, and RL2b is condensed at the center (-axis center) of the end face on the other end side. That is, guiding the optical fiber F,
The reset light R made into parallel light by the fiber collimator FCM1a is sent to the optical bistable element B by the rod lens RL1a.
The light is focused at the center of one side of the ODI. In addition, the hold light H guided through the optical fiber F and made into parallel light by the fiber collimator FCM1b is transmitted through the composite prism MPI,
The rod lens RL1b focuses the light onto the center of the other surface of the optical bistable element BOD1. Furthermore, the optical bistable element BO
The hold light H reflected by the DI passes through the composite prism MP
After being reflected by the reflecting mirrors Mla and Mlb of the optical system OG2, the light is focused onto the center of one surface of the optical bistable element BOD2 by the rod lens RL2a of the optical game OG2. At this time,
When the hold light H is reflected by one surface of the optical bistable element BOD2, this hold light H is transmitted through the composite prism MP1 and is emitted to the optical fiber F as a light output Q' via the fiber collimator FCM1c. .
また、光双安定素子BOD2をホールド光Hが透過する
と、この透過光はロッドレンズRL2bにより複合プリ
ズムMP2の反射ミラーM2に入射され、該反射ミラー
M2により反射された後、ファイバコリメータFCM1
dを介して光出力Qとして光ファイバFに出射される。Further, when the hold light H passes through the optical bistable element BOD2, this transmitted light is incident on the reflecting mirror M2 of the composite prism MP2 by the rod lens RL2b, and after being reflected by the reflecting mirror M2, the fiber collimator FCM1
The light is emitted to the optical fiber F as a light output Q via the light source d.
さらに光ファイバFを導波し、ファイバコリメータFC
M1eで平行光とされたセット光Sは複合プリズムMP
2を透過し、ロッドレンズRL2bにより光双安定素子
BOD2の他方の面の中心に集光される。Furthermore, the optical fiber F is guided, and the fiber collimator FC
The set light S made into parallel light by M1e is a composite prism MP
2, and is focused by the rod lens RL2b onto the center of the other surface of the optical bistable element BOD2.
また、前述した各構成部分は、光双安定素子BODIを
透過したリセット光Rの光路と光双安定素子BODIに
入射するホールド光Hの光路及び光双安定素子BODI
により反射されたホールド光Hの光路とが一致しないよ
うに、光双安定素子BOD2を透過したセット光Sの光
路と光出力Q゛に対応する光路とが一致しないように、
さらに、光双安定素子BOD2により反射されたセット
光Sの光路と光出力Qに対応する光路とが一致しないよ
うに配置されている。In addition, each of the above-mentioned components includes the optical path of the reset light R that has passed through the optical bistable element BODI, the optical path of the hold light H that is incident on the optical bistable element BODI, and the optical path of the optical bistable element BODI.
so that the optical path of the hold light H reflected by the optical bistable element BOD2 does not match, and the optical path of the set light S transmitted through the optical bistable element BOD2 does not match the optical path corresponding to the optical output Q'.
Furthermore, the arrangement is such that the optical path of the set light S reflected by the optical bistable element BOD2 and the optical path corresponding to the optical output Q do not coincide.
前述の構成よりなる本節2の実施例の動作は第1の実施
例の動作と同様であるが、前述した軸ずらし光学系を構
成しているため、偏光ビームスプリッタ、四分の一波長
板等が不要となり損失の少ない構成が可能となる。また
、光学系設定の自由度が増加し、即ち、ファイバコリメ
ータの位置調整と装着を容易に行うことが可能となり、
フリップフロップ動作を容易に行わせることができる。The operation of the embodiment of this section 2 with the above-mentioned configuration is similar to that of the first embodiment, but since the above-mentioned axis-shifting optical system is configured, polarizing beam splitters, quarter-wave plates, etc. This eliminates the need for a configuration with less loss. In addition, the degree of freedom in setting the optical system increases, that is, it becomes possible to easily adjust the position and attach the fiber collimator.
Flip-flop operation can be easily performed.
尚、第1の実施例と同様にホールド光Hを発生する半導
体レーザを組込むようにしてもよい。Incidentally, as in the first embodiment, a semiconductor laser that generates the hold light H may be incorporated.
第9図は本発明の第3の実施例を示す構成図である。図
において、第1の実施例と同一構成部分は同一符号をも
って表す。即ち、PBS 1〜PBS3は偏光面が水平
な直線偏光を透過する偏光ビームスプリッタ、HMI、
HM2はハーフミラ−QPLl、QPL2は四分の一波
長板、MLAl、MLA2a、MLA2bはマイクロレ
ンズアレイ、BODI、BOD2は光双安定素子である
。FIG. 9 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention. In the figures, the same components as those in the first embodiment are represented by the same reference numerals. That is, PBS 1 to PBS 3 are polarizing beam splitters that transmit linearly polarized light with a horizontal polarization plane, HMI,
HM2 is a half mirror QPLl, QPL2 is a quarter wavelength plate, MLAl, MLA2a, MLA2b are microlens arrays, and BODI and BOD2 are optical bistable elements.
前記マイクロレンズアレイMLAIと光双安定素子BO
D1により光ゲートアレイ0G10が、マイクロレンズ
アレイMLA2a、MLA2bと光安定素子BOD2に
より光ゲートアレイ0G20が構成される。The microlens array MLAI and the optical bistable element BO
D1 constitutes an optical gate array 0G10, and microlens arrays MLA2a, MLA2b and light stabilizing element BOD2 constitute an optical gate array 0G20.
前記光ゲートアレイ0GIOの各光ゲートに対応したリ
セット光Rとホールド光Hが偏光ビームスプリッタPB
SIに互いに直交するように入射される。さらに偏光ビ
ームスプリッタPBSIによって結合された後に、ハー
フミラ−HMIによって反射され、光ゲーh ’7レイ
0GIOの各光ゲートに入射される。また、光ゲートア
レイ0GI0の各光ゲートにより反射され、該ハーフミ
ラ−HMIを透過した光は偏光ビームスプリッタPBS
2と四分の一波長板QPLIとを透過して、対応する光
ゲートアレイ0G20の光ゲートの一端側に入射される
。光ゲートアレイ0G20の各光ゲートの他端側から出
射する光は、四分の一波長板QPL2を介して偏光ビー
ムスプリッタPBS3に入射され、該偏光ビームスプリ
ッタPBS3により反射される光は各光ゲートに対応し
た光出力Qとして出射される。The reset light R and hold light H corresponding to each optical gate of the optical gate array 0GIO are sent to the polarization beam splitter PB.
They are incident on the SI so as to be orthogonal to each other. Further, after being combined by a polarizing beam splitter PBSI, it is reflected by a half mirror HMI and is incident on each optical gate of the optical game h'7 ray 0GIO. In addition, the light reflected by each optical gate of the optical gate array 0GI0 and transmitted through the half mirror HMI is sent to the polarizing beam splitter PBS.
The light passes through the wavelength plate QPLI and the quarter-wave plate QPLI, and enters one end of the optical gate of the corresponding optical gate array 0G20. The light emitted from the other end of each optical gate of the optical gate array 0G20 is incident on the polarizing beam splitter PBS3 via the quarter-wave plate QPL2, and the light reflected by the polarizing beam splitter PBS3 is transmitted to each optical gate. It is emitted as an optical output Q corresponding to .
前記光ゲートアレイ0G20の各光ゲートの一端側に入
射された光の各光ゲートによる反射光は、偏光ビームス
プリッタPBS2により反射され、ハーフミラ−HM2
に入射され、さらにハーフミラ−HM2により反射され
て、光ゲートアレイ0G20の各光ゲートに対応した光
出力Q゛とじて出射される。また、光ゲートアレイ0G
20の各光ゲートに対応したセット光Sはハーフミラ−
HM2を透過した後、偏光ビームスプリッタPBS2に
より反射され、四分の一波長板QPL2を透過して、光
ゲートアレイ0G20の各光ゲートの一端側に入射され
るようになっている。The reflected light from each optical gate of the light incident on one end side of each optical gate of the optical gate array 0G20 is reflected by the polarizing beam splitter PBS2, and is reflected by the half mirror HM2.
It is further reflected by the half mirror HM2, and is emitted as an optical output Q' corresponding to each optical gate of the optical gate array 0G20. In addition, optical gate array 0G
The set light S corresponding to each of the 20 light gates is a half mirror.
After passing through HM2, it is reflected by polarizing beam splitter PBS2, passes through quarter-wave plate QPL2, and enters one end of each optical gate of optical gate array 0G20.
第10図は第9図における■の部分の拡大図で、ML2
a、ML2bのそれぞれは1つのマイクロレンズを示し
ている。Figure 10 is an enlarged view of the part marked ■ in Figure 9, with ML2
a and ML2b each indicate one microlens.
前述の構成では複数の光双安定素子が二次元的に並列に
配置されているものと等価であり、空間的に複数の光フ
リップフロップが集積されていることになる。この各々
の光フリップフロップの動作は前述した第1の実施例と
同様である。The above configuration is equivalent to a plurality of optical bistable elements arranged two-dimensionally in parallel, and a plurality of optical flip-flops are spatially integrated. The operation of each optical flip-flop is the same as in the first embodiment described above.
(発明の効果)
以上説明したように、請求項(1)及び(2)によれば
、光信号を電気信号に変換することなく、光信号によっ
て光信号を制御するため、光本来の特徴である高速性を
充分に生かすことが可能になる。(Effect of the invention) As explained above, according to claims (1) and (2), since the optical signal is controlled by the optical signal without converting the optical signal into an electrical signal, It becomes possible to take full advantage of a certain high speed.
また、光学部分を一体化し、モジュール化することによ
り取扱いも容易になり他の装置への組込みも簡単にでき
るようになる等の利点を有する。Moreover, by integrating the optical parts and making it modular, there are advantages such as ease of handling and easy integration into other devices.
また、各請求項による光フリップフロップ及び光フリッ
プフロップアレイを応用することにより1、カウンタ、
コンパレータ等の電子回路を光回路で構成することも期
待できる。Further, by applying the optical flip-flop and optical flip-flop array according to each claim, 1. a counter;
It is also expected that electronic circuits such as comparators can be constructed from optical circuits.
更に、請求項(2)によれば、上記効果に加えて、ファ
ブリペロ−構造の二次元性を活用して複数の光信号を同
時に独立して処理することが可能になる。Furthermore, according to claim (2), in addition to the above effects, it becomes possible to simultaneously and independently process a plurality of optical signals by utilizing the two-dimensionality of the Fabry-Perot structure.
第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図、第2図は
第1の従来例を示す図、第3図は第2の従来例を示す図
、第4図は第1図の一部拡大図、第5図は光双安定素子
の入射光強度−透過光強度特性図、第6図(a)は光双
安定素子の入射光強度−透過光強度特性図、第6図(b
)は光双安定素子の入射光強度−反射光強度特性図、第
7図(a)及び第7図(b)は実施例におけるフリップ
フロップ動作の説明図、第8図は本発明の第2の実施例
を示す構成図、第9図は本発明の第3の実施例を示す構
成図、第10図は第3の実施例の一部拡大図である。
HMI、HM2・・・ハーフミラ−PBSI、PBS2
.PBS3・・・偏光ビームスプリッタ、F・・・シン
グルモード光ファイバ、FCMI a−FCMle・・
・ファイバコリメータ、LA・・・半導体レーザ、QP
LI、QPL2・・・四分の一波長板、OGl。
OG 2−・・光ゲート、RLI、RL2a、RL2b
。
RL3・・・ロッドレンズ、BODI、BOD2・・・
光、−双安定素子、0GIO,0G20・・・光ゲート
アレイ、M L A 1 、 M L A 2 a 、
M L A 2 b−vイクロレンズアレイ、NL・
・・非線形媒質、M・・・ミラーMPI、MP2・・・
複合プリズム。
特許出願人 日本電信電話株式会社FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a first conventional example, FIG. 3 is a diagram showing a second conventional example, and FIG. 4 is a diagram similar to that shown in FIG. Fig. 5 is an incident light intensity-transmitted light intensity characteristic diagram of the optical bistable element, Fig. 6(a) is an incident light intensity-transmitted light intensity characteristic diagram of the optical bistable element, Fig. 6 (b
) is an incident light intensity-reflected light intensity characteristic diagram of an optical bistable element, FIGS. 7(a) and 7(b) are explanatory diagrams of flip-flop operation in the embodiment, and FIG. FIG. 9 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a partially enlarged view of the third embodiment. HMI, HM2...half mirror-PBSI, PBS2
.. PBS3...Polarizing beam splitter, F...Single mode optical fiber, FCMI a-FCMle...
・Fiber collimator, LA...semiconductor laser, QP
LI, QPL2...quarter wave plate, OGl. OG 2-...Optical gate, RLI, RL2a, RL2b
. RL3...Rod lens, BODI, BOD2...
Light, - bistable element, 0GIO, 0G20... optical gate array, MLA1, MLA2a,
M L A 2 b-v Micro Lens Array, NL・
...Nonlinear medium, M...Mirror MPI, MP2...
Composite prism. Patent applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation
Claims (2)
びセット光により駆動し、フリップフロップ動作を行う
光フリップフロップにおいて、 ホールド光とリセット光を入射し、該リセット光の入射
状態により出射光の状態が変化するエタロン型光双安定
素子を有する第1の光ゲートと、セット光と前記第1の
光ゲートの出射光を入射し、前記セット光及び前記出射
光の入射状態により透過光及び反射光の状態が変化する
エタロン型光双安定素子を有する第2の光ゲートとを備
えた、ことを特徴とする光フリップフロップ。(1) In an optical flip-flop that performs flip-flop operation by driving a pair of optical bistable elements with a hold light, a reset light, and a set light, the hold light and the reset light are input, and the output light changes depending on the incident state of the reset light. A first light gate having an etalon-type optical bistable element that changes the state of the set light and the output light of the first light gate is input, and depending on the incident state of the set light and the output light, transmitted light and 1. An optical flip-flop comprising: a second optical gate having an etalon-type optical bistable element that changes the state of reflected light.
からなる光フリップフロップアレイにおいて、エタロン
型光双安定素子を有する複数の光ゲーとからなり、該複
数の光ゲートのそれぞれに対応する複数のホールド光と
複数のリセット光を入射し、該複数のリセット光のそれ
ぞれの入射状態により該複数のリセット光に対応した光
ゲートからの出射光の状態が変化する第1の光ゲートア
レイと、 エタロン型光双安定素子を有する複数の光ゲートからな
り、該複数の光ゲートのそれぞれに対応する複数のセッ
ト光と前記第1の光ゲートアレイの複数の出射光を入射
し、前記セット光及び前記出射光の入射状態により、前
記セット光または前記出射光に対応する光ゲートの透過
光及び反射光の状態が変化する第2の光ゲートアレイと
を備えた、 ことを特徴とする光フリップフロップアレイ。(2) In an optical flip-flop array consisting of a plurality of optical flip-flops having an optical bistable element, the array comprises a plurality of optical gates having an etalon-type optical bistable element, and a plurality of optical gates corresponding to each of the plurality of optical gates a first optical gate array into which a hold light and a plurality of reset lights are incident, and a state of output light from a light gate corresponding to the plurality of reset lights changes depending on an incident state of each of the plurality of reset lights; and an etalon; It is made up of a plurality of light gates each having a type optical bistable element, and a plurality of set lights corresponding to each of the plurality of light gates and a plurality of output lights of the first light gate array are input, and the set light and the light emitted from the first light gate array are input. an optical flip-flop array comprising: a second optical gate array in which states of transmitted light and reflected light of the optical gate corresponding to the set light or the emitted light change depending on the incident state of the emitted light; .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216889A JPH02220037A (en) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | Optical flip-flop and optical flip-flop array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216889A JPH02220037A (en) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | Optical flip-flop and optical flip-flop array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02220037A true JPH02220037A (en) | 1990-09-03 |
Family
ID=12628441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4216889A Pending JPH02220037A (en) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | Optical flip-flop and optical flip-flop array |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02220037A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5999284A (en) * | 1997-06-05 | 1999-12-07 | Northern Telecom Limited | Optical detection and logic devices with latching function |
-
1989
- 1989-02-22 JP JP4216889A patent/JPH02220037A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5999284A (en) * | 1997-06-05 | 1999-12-07 | Northern Telecom Limited | Optical detection and logic devices with latching function |
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