JPH02230224A - 光フリップフロップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
プフロツプに関するものである。

（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ップ
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
ットバルス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フリツブフロップＥＦ
Ｆ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，
Ｄ２に印加して光フリツブフロップ動作を行うものであ
る。

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，Ｌ２ｂは半導体レーザ等の発光
素子、Ｒｌａ，Ｒｉｂ，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はハーフミラーである。

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Ｒｌａ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Ｒｌａ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Ｌ２ａ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Ｖ＋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Ｌｌｂのアノ
ードと抵抗器Ｒｉｂの一端側に接続され、発光素子Ｌｌ
ｂのカソードは直流電源Ｖ−に接続され、抵抗器Ｒｉｂ
の他端側は接地されている。

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。

また、光セットバルスＳはハーフミラーＨＭ２を介して
フォトダイオードＰＤｂに入射され、光リセットバルス
Ｒはハーフミラー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ーＨＭＩを透過して光出力Ｑになる
と共に、ハーフミラーＨＭＩとハーフミラーＨＭ２とを
介してフォトダイオードＰＤｂに入射される。発光素子
Ｌ２ｂの出射光はハーフミラーＨＭ３を透過して光出力
Ｑ′になると共に、ハーフミラーＨＭ３とハーフミラー
ＨＭ４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。

前述の構成からなる光フリップフロップに光セットバル
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、次に光リセットバルス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。

（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７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、光一電気あるいは電気一光の、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。

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を提供することにある。

（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、一対の光双安定
素子をホールド光、セット光及びリセット光により相補
的に駆動し、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、ホールド光とセット光を入射し、該セ
ット光の入射状態により透過光及び反射光の状態が変化
する光双安定素子を有する第１の光ゲートと、ホールド
光とリセット光を入射し、該リセット先の入射状態によ
り透過光及び反射光の状態が変化する光双安定素子を有
する第２の光ゲートと、前記第１の光ゲートの光双安定
素子により反射されたホールド光を前記第２の光ゲート
の光双安定素子に入射させ、かつ、前記第２の光ゲート
の光双安定素子により反射されたホールド光を前記第１
の光ゲートの光双安定素子に入射させる光帰還部とを備
えた光フリップフロップを構成した。

（作　用） 本発明によれば、例えばホールド光が常に第１及び第２
の光ゲートにそれぞれ入射されているときに、セット光
が第１の光ゲートの光双安定素子に入射されると、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。このとき、第
１の光ゲートに入射されているホールド光は、ほとんど
減衰することなく第１の光ゲートの光双安定素子を透過
して出射される。これにより、第１の光ゲートの光双安
定素子によるホールド光の反射光が減衰し、第２の先ゲ
ートにはホールド光と光帰還部を介して前記第１の光ゲ
ートの光双安定素子による反射光が入射され、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
光双安定素子の光透過率は減少し、入射光は、該光双安
定素子により反射されて、光帰還部を介して第１の光ゲ
ートに入射される。これにより、第２の先ゲートの光双
安定素子を透過するホールド光は減衰する。

また、第１の光ゲートへのセット光の入射が断たれた後
も、第１の光ゲートにはホールド光と第２の光ゲートの
光双安定素子によって反射されたホールド光とが入射さ
れ、第１の光ゲートの光双安定素子への入射光は高レベ
ルを維持し、該入射光は第１の光ゲートの光双安定素子
を透過して出射され、この状態が保持される。

この後、リセット光が第２の光ゲートの光双安定素子に
入射されると、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透過率が増加
する。このとき、第２の光ゲートに入射されているホー
ルド光は、ほ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て出射される。これにより、第２
の光ゲートの光双安定素子によるホールド光の反射光が
減衰し、第１の光ゲートの光双安定素子への入射光が減
衰し、該光双安定素子の光透過率が減少するため、入射
光は第１の光ゲートの光双安定素子により反射されて、
光帰還部を介して第２の光ゲートに入射される。これに
より、第１の光ゲートの光双安定素子を透過するホール
ド光は減衰する。

また、第２の光ゲートへのリセット光の入射が断たれた
後も、第２の光ゲートにはホールド光と第１の光ゲート
の光双安定素子によって反射されたホールド光とが入射
され、第２の光ゲートの光双安定素子への入射光は高レ
ベルを維持し、該入射光は第２の光ゲートの光双安定素
子を透過して出射され、この状態が保持される。これに
よりフリップ７ロップ動作が行なわれることになる。

（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、Ｆ１〜Ｆ６はシングルモード光ファイバ（以
下単に光ファイバ）　、ＦＣＭＩ〜ＦＣＭ６はファイバ
コリメー夕、ＰＲ１は内部に反射ミラーＭｌａ，Ｍｌｂ
と光遮蔽板ＳＰを有する複合プリズム、ＰＲ２は内部に
反射ミラーＭ２ａ，Ｍ２ｂを有する複合プリズム、ＲＬ
ｌａ，ＲＬ１ｂ，ＲＬ２ａ，ＲＬ２ｂはロツドレンズ、
ＢＯＤＩ，ＢＯＤ２は非線形エタロンからなる光双安定
素子、ＯＧ１，ＯＧ２は光ゲートである。

ここで、ロツドレンズＲＬ１ａ，ＲＬ１ｂ，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、一方の端面に
光学軸に対して平行に入射された平行先は他方の端面の
中心（−軸心）に集光される。また、入射光はセット光
Ｓとリセット光Ｒと定常的なホールド光Ｈである。

光ファイバＦ１を導波するホールド光Ｈは、ファイバコ
リメータＦＣＭＩにより平行光とされ、複合プリズムＰ
Ｒ１を透過した後、光ゲートＯＧ１のロッドレンズＲＬ
１ａを介して光双安定素子ＢＯＤＩに入射される。光フ
ァイバＦ２を導波するホールド光Ｈは、ファイバコリメ
ータＦ　ＣＭ２により平行光とされ、複合プリズムＰＲ
Ｉを透過した後、光ゲー｝ＯＧ２のロッドレンズＲＬ２
ａを介して光双安定素子ＢＯＤ２に入射される。また、
光双安定素子ＢＯＤＩにより反射されたホールド光Ｈは
複合プリズムＰＲＩの反射ミラーＭｌａ，Ｍｌｂによっ
て反射され、光ゲートＯＧ２のロッドレンズＲＬ２ａを
介して光双安定素子ＢＯＤ２に入射される。さらに、光
双安定素子ＢＯＤ２により反射されたホールド光Ｈは複
合プリズムＰＲＩの反射ミラーＭｌａ，Ｍｌｂによって
反射され、光ゲートＯＧ１のロッドレンズＲＬ１ａを介
して光双安定素子ＢＯＤＩに入射される。

光ファイバＦ３を導波するセット光Ｓは、ファイバコリ
メータＦＣＭ３により平行光とされて複合プリズムＰＲ
２に入射され、反射ミラーＭ　２　ａによって反射され
た後、光ゲートＯＧ１のロツドレンズＲＬ１ｂを介して
光双安定素子ＢＯＤＩに入射される。

光ファイバＦ４を導波するリセット光Ｒは、ファイバコ
リメータＦＣＭ４により平行光とされて複合プリズムＰ
Ｒ２に入射され、反射ミラーＭ２ｂによって反射された
後、光ゲートＯＧ２のロッドレンズＲＬ２ｂを介して光
双安定素子ＢＯＤ２に入射される。また、ファイバコリ
メータＦＣＭＩを介して光ゲートＯＧＩに入射されたホ
ールド光Ｈの光双゜安定素子ＢＯＤＩによる透過光は、
ロッドレンズＲＬ１ｂにより平行光とされて複合プリズ
ムＰＲ２を透過し、ファイバコリメータＦＣＭ５を介し
て光ファイバＦ５に光出力Ｑとして出射される。ファイ
バコリメータＦ　ＣＭ２を介して光ゲートＯＧ２に入射
されたホールド光Ｈの光双安定素子ＢＯＤ２による透過
光は、ロツドレンズＰＲ２により平行光とされて複合プ
リズムＰＲ２を透過し、ファイバコリメータＦ　ＣＭ６
を介して光ファイバＦ６に光出力Ｑ′として出射される
ようになっている。

また、前述した各構成部分は、光双安定素子ＢＯＤＩを
透過したセット光Ｓ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を透過したリセット光Ｒの光
路と光双安定素子ＢＯＤ２に入射するホールド光Ｈの光
路及び光双安定素子ＢＯＤ２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、また光双安定素子Ｂ
ＯＤＩ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、光双安定素子ＢＯ
Ｄ２により反射されたリセット光Ｒ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。

さらに、複合ブリズムＰＲＩの反射ミラーＭ　１　ａと
反射ミラーＭ１ｂとの間には、光遮蔽板ＳＰが設けられ
ている。

これにより光双安定素子ＢＯＤＩ．ＢＯＤ２のそれぞれ
によって反射されたホールド光のみが、反射ミラーＭｌ
ａ，Ｍｌｂにより反射されるようになっている。また、
複合プリズムＰＲＩは反射ミラーＭｌａ，Ｍｌｂによっ
てホールド光Ｈを効率３０％にて反射する。

第４図は第１図の構成例にお・ける光ゲートＯＧ１の拡
大蘭である。図において、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ＢＯＤＩが構成され、ロッドレンズＲ
Ｌ１ａ，ＲＬ；ｌｂの間に光双安定素子ＢＯＤ１を配置
して、全体として光ゲートＯＧＩを構成している。ロツ
ドレンズＲＬｌａ，ＲＬ１ｂは、光双安定素子ＢＯＤＩ
に入射される平行光が、該光双安定素子ＢＯＤＩ上に焦
点を結び、光双安定素子ＢＯＤＩからの出射光が平行光
となるようなものを用いている。

次に、この光ゲートＯＧ１の作成方法を説明する。

まず、別に用意したＧａＡｓ基板上にＡＩ２Ｇａ　　　
ＡｓをＱ，２μｍ，ツいで、７５ＡＯＪ３　　　０．８
７ のＡ！１０４３Ｇ”０．６７ＡＳ層と７５ＡのＧａＡｓ
層を交互に１００層ずつ積層する。このＧａＡｓとＡＩ
０．３３ＧａＯ．６７”を交互に積層した．部分がいわ
ゆるＭ　Ｑ　Ｗ　（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｑｕａｎｔｕｍ
　Ｗｅｌｌ）で、この構成の場合の非線形媒質層ＮＬと
なる。そして、・　　　２ ９７ＡのＴｒＯ　　層及び１５０ＡのＳ　Ｌ　０　２層
を交互に８層ずつ積層し、片側の反射率９８％のミ９−
Ｍとする。この片側のミラーＭと非線形媒質層ＮＬ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に接着する。

次に余分なＧａＡｓ基板をエッチングし、保護層である
０．２μｍのＡ　１　ｏ．ａａＧ　＆　ｃｅｙＡ　Ｓ層
を露出させる。この上に再び、９７ＡのＴｌＯ２層及び
１５０ＡのＳ　ｉＯ　２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トＯＧ１が完成する。この
場合の動作波長は０．８７μｍである。光ゲートＯＧ２
の作製方法も同様である。

このように作製した光ゲートＯＧ１，ＯＧ２の前後に第
１図に示したような各光部品を接着して、光フリップフ
ロップを構成することができる。

尚、本第１の実施例では、ミラーＭをＴ　ｉ０　２／　
Ｓ　ｉＯ　２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、ＺｎＳｅ／Ｎ
ａＦ・３ＡｇＦ３の組合わせ等の誘電体多層ミラーある
いはＣｒ，Ａ，Ｑ，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ＧａＡｓｌＡＩＧａＡｓ系物質
で形成したが、これに限定されるものではな＜　、Ｇ　
ａ　Ｉ　ｎＡｓ／ＡｆｌＩｎＡｓ等の組合せのＭＱＷ，
ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＩｎＳｂ，１ｎＡｓ等のｍ−ｖ族化
合物半導体、ＺｎＳｅ，ＺｎＳ，ＣｄＳ，ＣｄＴｅ等の
ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体、Ｔｅ，ＣｄＨｇＴｅ，Ｃｕ
Ｃｉ）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、ボリジアセチレン、
２−メチレン・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。

次に、本発明の動作原理を第５図乃至第８図に基づいて
説明する。

第５図は、非線形エタロンからなり、最大光透過率８０
％を有する光双安定素子の入射光強度一透過光強度特性
を計算により求めたものである。

図において、横軸は入射光強度を、縦軸は透過光強度を
それぞれ表わしている。光双安定素子の共鳴波長と入射
光の波長との差（Δλ）が所定の波長Δλ。より大きい
場合は、曲線Ａのような双安定性を示し、小さい場合は
曲線Ｂのような微分特性を示す。前者、後者共に入射光
強度が、所定の光強度よりも低いときは低透過状態にな
り、所定の光強度よりも高いときは高透過状態になる。

ここで、曲線Ａは前記共鳴波長と入射光の波長との差（
Δλ）が前記所定の波長Δλ。の１．３倍のときの特性
を示し、曲線Ｂは前記共鳴波長と入射光の波長との差（
Δλ）が前記所定の波長Δλ。

の０．９倍のときの特性を示している。

前述のような特性を有する２つの光双安定素子ＢＯＤを
第６図に示すように対称的に配置し、両方の光双安定素
子ＢＯＤのそれぞれに同じ光強度を有するホールド光Ｈ
を入射すると共に、光双安定素子ＢＯＤによって反射さ
れたホールド光を互いに帰還させて他方の光双安定素子
ＢＯＤに入射する場合を考える。ここでは、帰還効率を
８０％とする。この場合の光双安定素子ＢＯＤの入射光
強度一透過光強度特性の計算結果を第７図及び第８図に
示す。

第７図は光双安定素子ＢＯＤの共鳴波長と入射光の波長
との差（Δλ）が前記所定の波長Δλ。

の１．３倍のときの特性を示し、第８図は光双安定素子
ＢＯＤの共鳴波長と入射光の波長との差（Δλ）が前記
所定の波長Δλ。の０．９倍のときの特性を示す。

第７図及び第８図においで、横軸は入射光強度を、縦軸
は透過光強度を表わしている。

第７図において、光双安定素子ＢＯＤへの入射光強度が
しきい値Ｐ１より低い場合、又は、しきい値Ｐ２より高
い場合は、その透過光強度は唯一決定する。光双安定素
子ＢＯＤへの入射光強度がしきい値Ｐ１としきい値Ｐ２
との間にある場合は、１つの入射光強度の値に対して３
つの透過光強度の解ｘ，ｙ，ｚが存在するが、破線にて
示す解Ｙは不安定で定常的にこの値をとることはない。

また、第７図において、■は第６図におけるホールド光
Ｈの光強度、Ｔは第６図におけるセット光Ｓ又はリセッ
トＲの光強度である。光強度Ｉはしきい値Ｐ１としきい
値Ｐ２との間の値を有し、光強度■と光強度Ｔとの和は
しきい値Ｐ２より高い値を有する。

第６図における２つの光双安定素子ＢＯＤを第７図に示
す特性を有するものとし、２つの光双安定素子ＢＯＤの
それぞれにしきい値Ｐ１としきい値Ｐ２との間の光強度
ｌを有するホールド光Ｈを入射した場合、光双安定素子
ＢＯＤは高透過状態（一低反射状態）又は低透過状態（
一高反射状態）となる。このとき、２つの光双安定素子
ＢＯＤが両者とも高透過状態の場合、又は、一方の光双
安定素子ＢＯＤが高透過状態であり、他方の光双安定素
子ＢＯＤが低透過状態の場合、あるいは両者とも低透過
状態の場合が考えられる。しかし、定常状態においては
、光の入出力に対するエネルギー保存の法則が成り立つ
ので、一方の光双安定素子ＢＯＤが高透過状態となり、
他方の光双安定素子ＢＯＤが低透過状態となる場合が唯
一可能な状態となる。

ここで、光強度Ｔを有するパルス状のセット光Ｓを低透
過状態にある一方の光双安定素子ＢＯＤに入射すると、
この光双安定素子ＢＯＤは高透過状態になる。これによ
り前記一方の光双安定素子ＢＯＤに入射されるホールド
光Ｈはほとんど減衰することなく透過し、光出力Ｑはハ
イレベルとなる。また、前記一方の光双安定素子ＢＯＤ
におけるホールド光Ｈの反射光は減衰し、高透過状態に
あった他方の光双安定素子ＢＯＤへ帰還される光が減衰
し、前記他方の光双安定素子ＢＯＤは低透過状態になり
、ホールド光Ｈはほとんど透過されなくなり、先出力Ｑ
′はローレベルとなる。即ち、前記一方の光双安定素子
ＢＯＤにセット光Ｓを入射することにより、２つの光双
安定素子ＢＯＤの状態が入れ替わることになる。ここで
、低透過状態にある前記他方の光双安定素子ＢＯＤに光
強度Ｔを有するパルス状のリセット光Ｒを入射すると、
再び２つの光双安定素子ＢＯＤの状態が入れ替わり、光
出力Ｑはローレベルになり、光出力Ｑ′はハイレベルに
なる。これにより、フリップフロップ動作が行われる。

また、第８図に示す特性においても、第７図に示す特性
と同様に、２つのしき値間の値を有する入射光強度に対
しては３つの透過光強度の解が存在するので、第８図に
示す特性を有する光双安定素子ＢＯＤを用いても、前述
と同様のフリップフロップ動作が行われることは明らか
である。

本実施例では第７図又は第８図に示す特性を有する光双
安定素子ＢＯＤＩ，ＢＯＤ２を用いると共に、光強度Ｉ
を有するホールド光Ｈ１光強度Ｔを有するセット光Ｓ及
びリセット光Ｒを用いている。

次に、前述の構成からなる本実施例の動作を第１図の構
成図及び第９図に示すタイミングチャートに基づいて説
明する。第９図において、Ｔは光双安定素子ＢＯＤＩ，
ＢＯＤ２に入射されるセット光Ｓ１リセット光Ｒの光強
度を示している。

Ｐｔｈｌは光双安定素子ＢＯＤＩが高透過状態のときに
、光双安定素子ＢＯＤＩを透過したホールド光Ｈが光出
力Ｑとして出射されるときの先強度を示し、ＰｔＩＩ１
は光双安定素子ＢＯＤＩが低透過状態のときに、光双安
定素子ＢＯＤＩを透過したホールド光Ｈが光出力Ｑとし
て出射されるときの光強度を示している。また、Ｐｔｈ
２は光双安定素子ＢＯＤ２が高透過状態のときに、光双
安定素子ＢＯＤ２を透過したホールド光Ｈが出力Ｑ′と
して出射されるときの光強度を示し、Ｐｔｌ２は光安定
素子ＢＯＤ２が低透過状態のときに、光双安定素子ＢＯ
Ｄ２を透過したホールド光Ｈが光出力Ｑ′として出射さ
れるときの光強度を示している。

例えば、初期状態が、光双安定素子ＢＯＤ１が低透過状
態、光双安定素子ＢＯＤ２が高透過状態にあるとする。

このとき、光出力Ｑは光強度Ｐｌｌを有し、光出力Ｑ′
は光強度Ｐｔｈ２を有する。

ここで、セット光Ｓを光強度Ｔで入射すると、セット光
Ｓは光ファイバＦ３を導波し、ファイバコリメータＦＣ
Ｍ３により平行光とされた後、複合プリズムＰＲ２の反
射ミラーＭ２ａによって反射され、光ゲートＯＧＩのロ
ッドレンズＲＬ１ｂを介して光双安定素子ＢＯＤＩに入
射される。これにより、光双安定素子ＢＯＤ１への入射
光強度が増加して、光双安定素子ＢＯＤＩはスイッチン
グ時間経過後に、低透過状態から高透過状態に変化する
。これに伴って光双安定素子ＢＯＤＩから光双安定素子
ＢＯＤ２へ複合プリズムＰＲＩを介して帰還されるホー
ルド光Ｈの反射光は減衰する。

このため、光双安定索子ＢＯＤ２への入射光強度が低下
し、光双安定素子ＢＯＤ２は低透過状態に変化し、光双
安定素子ＢＯＤ２に入射されたホールド光Ｈは反射され
、複合プリズムＰＲ１を介して光双安定素子ＢＯＤＩに
入射される。これにより、光双安定素子ＢＯＤＩへのセ
ット光Ｓの入射を断った後も、この状態が保持され、光
出力Ｑの光強度はハイレベルの光強度Ｐｔｈｌとなり、
光出力Ｑ′の光強度はローレベルの光強度Ｐｔｌ２とな
る。この状態において、リセット光Ｒを光強度Ｔで入射
すると、リセット光Ｒは光ファイバＦ４を導波し、ファ
イバコリメータＦＣＭ４により平行光とされた後、複合
プリズムＰＲ２の反射ミラーＭ２ｂによって反射され、
光ゲートＯＧ２のロッドレンズＲＬ２ｂを介して光双安
定素子ＢＯＤ２に入射される。これにより、光双安定素
子ＢＯＤ２への入射光強度が増加し、光双安定素子ＢＯ
Ｄ２はスイッチング時間経過後に、低透過状態から高透
過状態に変化する。これに伴って光双安定素子ＢＯＤ２
から光双安定素子ＢＯＤＩへ複合プリズムＰＲＩを介し
て帰還されるホールド光Ｈの反射光は減衰する。このた
め、光双安定素子ＢＯＤＩへの入射光強度が低下する。

これにより、光双安定素子ＢＯＤＩは低透過状態に変化
し、光双安定素子ＢＯＤ１に入射されたホールド光Ｈは
光双安定素子ＢＯＤＩにより反射された後、複合プリズ
ムＰＲＩを介して光双安定素子Ｂ　Ｏ　Ｄ　２　１：入
射される。この後、光双安定素子ＢＯＤ２へのリセット
光Ｒの入射を断った後も、この状態が保持され、光出力
Ｑの光強度はローレベルの光強度ｐＨ１となり、光出力
Ｑ′の光強度はハイレベルの光強度Ｐｔｈ２となる。前
述した人出カの関係は電気回路のＲＳフリップフロップ
と同じになる。

また、本実施例においては、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。この軸ずらし光学系は、
屈折率二乗分布を有するロツドレンズＲＬ１ａ，ＲＬ２
ａ，ＲＬ２ｂを用いて、軸に平行にｏ　ッドレンズＲＬ
１ａ，ＲＬ１ｂ，ＲＬ２ａ，ＲＬ２ｂの一端側の端面に
入射した光はすベ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。このため、偏光ビームス
プリツタ、四分の一波長板等を用いずに損失の少ない光
学系を構成することが可能であると共に、複合プリズム
ＰＲＩを用いたホールド光Ｈの帰還効率を高めることが
できる。さらに、光学系設定の自由度が増し、即ち、フ
ァイバコリメー夕の位置調整及び装着等を容易に行うこ
とが可能であるため、光双安定素子の共鳴波長を光の入
射位置にて微調整することが可能となり、ひいては光双
安定素子の光の入出力特性を制御できるので、フリップ
フロツブ動作を容易に行わせることができる。

第１０図は本発明の第２の実施例を示す構成図である。

本第２の実施例と前記第１の実施例との異なる点は、フ
ァイバコリメータＦＣＭＩ，ＦＣＭ２のそれぞれの位置
にホールド光Ｈ用光源として半導体レーザＬＡＩ，ＬＡ
２とロッドレンズＲＬ３，ＲＬ４を配置したことにあり
、その他の構成は前記第１の実施例と同じである。これ
により、半導体レーザＬＡＩから出射されたホールド光
ＨはロッドレンズＲＬ３を介して、複合プリズムＰＲ１
に入射され、複合プリズムＰＲＩを透過した後にロッド
レンズＲＬ１ａを介して光双安定素子ＢＯＤＩに入射さ
れる。また、半導体レーザＬＡ２から出射されたホール
ド光ＨはロッドレンズＲＬ４を介して、複合プリズムＰ
ＲＩに入射され、複合プリズムＰＲＩを透過した後にロ
ッドレンズＲＬ２ａを介して光双安定素子ＢＯＤ２に入
射される。

本第２の実施例における作用、効果は前記第１の実施例
と同様である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、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十分に生かすことが
可能になる。

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。

また、本発明の光フリップフロップを応用することによ
り、カウンタ、コンバ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。

【図面の簡単な説明】

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
の入射光強度一透過光強度特性図、第６図は動作原理の
説明図、第７図は光双安定素子の入射光強度一透過光強
度特性図、第８図は光双安定素子の入射光強度一透過光
強度特性図、第９図は第１の実施例におけるタイミング
チャート、第１０図は本発明の第２の実施例を示す構成
図である。 Ｆ１〜Ｆ６・・・シングルモード光ファイバ、ＦＣＭ１
〜ＦＣＭ６・・・ファイバコリメー夕、ＯＧ１，Ｏ　Ｇ
　２−・・光ケート、ＢＯＤＩ，ＢＯＤ２・・・光双安
定素子、ＲＬ１ｂ，ＲＬ２ａ，ＲＬ２ｂ，ＲＬ３，ＲＬ
４・・・ロッドレンズ、ＰＲＩ，ＰＲ２・・・複合プリ
ズム、ＬＡＩ，ＬＡ２・・・半導体レーザ。 第１図の一部拡大図 第４図 入射光強度 光双安定素子の入射光強度一透過光強度特牲図第 図 第 図 弔 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一対の光双安定素子をホールド光、セット光及びリセッ
   ト光により相補的に駆動し、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、ホールド光とセット光
   を入射し、該セット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光双安定素子を有する第１の光ゲー
   トと、ホールド光とリセット光を入射し、該リセット光
   の入射状態により透過光及び反射光の状態が変化する光
   双安定素子を有する第２の光ゲートと、前記第１の光ゲ
   ートの光双安定素子により反射されたホールド光を前記
   第２の光ゲートの光双安定素子に入射させ、かつ、前記
   第２の光ゲートの光双安定素子により反射されたホール
   ド光を前記第１の光ゲートの光双安定素子に入射させる
   光帰還部とを備えた、 ことを特徴とする光フリップフロップ。