JPH0366098A - 光記憶装置 - Google Patents

光記憶装置

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JPH0366098A
JPH0366098A JP20263889A JP20263889A JPH0366098A JP H0366098 A JPH0366098 A JP H0366098A JP 20263889 A JP20263889 A JP 20263889A JP 20263889 A JP20263889 A JP 20263889A JP H0366098 A JPH0366098 A JP H0366098A
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JP
Japan
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waveguide
tap
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optical
optical pulse
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Pending
Application number
JP20263889A
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English (en)
Inventor
Koji Takaragawa
宝川 幸司
Atsushi Takada
篤 高田
Seiji Nakagawa
清司 中川
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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〕 この発明は極めて高速なアクセスが可能な光記憶装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
従来、光記憶装置としては、写真技術に立脚したマイク
ロフィッシュ技術のように情報を直接記録する方式、あ
るいはフーリエ変換像である回折像をホログラムの形で
記憶する方式など、種々の方式が提案されている。その
中で通信や情報処理用として、特に注目されているもの
としては、書き込み(記憶)および読み出しく再生)に
レーザビームを用いる光デイスク装置がある。この種の
光デイスク装置としては、コンパクトディスクやビデオ
ディスクなどのように民生用の装置として広く普及して
いるものから、大型計算機の大容量記憶媒体として開発
段階にあるものまで種々のものがある。その基本動作原
理は、 ■円盤上の特定箇所にレーザ光を照射することによって
、光損傷、光構造変化、磁気的転移などにより周囲とは
反射率が異なるスポットを生成し、このスポットの有無
、スポットの密度などによって情報を蓄積する。
■スポットあるいはスポットが存在すべき位置にレーザ
光を照射し、その反射光の強度変化により情報の読み出
しを行う。
■アドレスに対応する情報の存在する空間の走査は、デ
ィスクの回転とヘッドの半径方向への移動という機械的
走査によって行われる。
■非可逆的な構造変化を伴う記憶方法の場合、読み出し
専用の記憶装置となるが、磁気的転移などを利用すると
書き換え可能な記憶装置となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上述した従来の光記憶装置は、磁気記憶装置
に比べ、大容量、周辺回路の簡易化、非接触による長寿
命性など優れた特徴を有している。
しかしながら上述したように情報のアクセスには機械的
走査を伴うため、極めて低速なアクセスしか期待できな
い。すなわち従来の光記憶装置は、2次記憶媒体として
は有効であるものの、半導体のキャッシュメモリに代表
されるような高速アクセスを要する記憶装置としては到
底使用できるものではなかった。
この発明は、従来のように機械的走査を一切必要とせず
、超高速アクセスが可能な光記憶装置を実現することを
目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、光信号を導く導波路と、前記導波路の記憶
すべき情報に対応した各位置から、該導波路内を伝播す
る光信号の一部を取り出すタップ用導波路と、前記導波
路に極短いパルス幅の光パルスを導入する光パルス発生
手段と、前記タップ用導波路で取り出された光信号を記
憶情報として検出する検出手段とを具備することを特徴
としている。
また、前記導波路およびタップ用導波路を電気光学効果
の大きな材料によって構成すると共に、前記導波路と前
記タップ用導波路とが結合する部分に電極を設置し、こ
の電極に電圧を印加することによって、前記導波路と前
記タップ用導波路との間の結合効率を変化させることを
特徴している。
〔作用〕
上記構成によれば、情報蓄積領域である導波路に記憶す
べき情報に対応してタップ用導波路を設置することによ
って情報が書き込まれ、この情報の読み出しは、導波路
に極短光パルスを導入し、導波路内を伝播させ、各タッ
プ用導波路で取り出された光信号を検出することによっ
て行われる。
〔実施例〕
以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。
第1図はこの発明の第1実施例による読み出し専用光記
憶装置の構成を示すブロック図である。
この図において、lは極短いパルス幅の光パルスを発生
する光パルス発生器であり、例えばモード同期型レーザ
、利得スイッチを有する半導体レーザ、あるいは光ゲー
トを用いた装置などのように、極短光あるいは超短光パ
ルスを発生できるものであればどの様なものでも構わな
い。2は例えば光ファイバ、あるいは平面導波路によっ
て構成され、光パルス発生器lから光パルスが導入され
る導波路であり、後述するタップT r 、 T * 
、・・・、Tnが設置された箇所以外の部分において光
パルス信号を歪なくかつ低損失に伝播させることが可能
であればどの様なものでも構わない。3.3.・・・は
導波路2の記憶すべき情報に対応した位置に各々配置さ
れ、導波路2内を伝播する光信号の一部を取り出すタッ
プ用導波路、5.5.・・・は各タップ用導波路3.3
゜・・・によって取り出された光信号を各々検出する検
出器である。そして、導波路2に沿って一定間隔で設定
されたアドレス位置P 、、P 、、・・・+Pnの内
、記憶すべき情報に対応した位置に、導波路2とタップ
用導波路3,3.・・・が結合するタップ’r、、T、
、・・・Tnが設置されている。すなわち、タップT 
、、T t+・・・4nは、導波路2と、この導波路2
内を伝播する波動と弱い結合を持つタップ用導波路3と
によって構成され、例えば、光ファイバの場合、局所的
な曲げなどによる応力が加えられた部分から漏れ出す光
をタップ導波路3と結合させて実現することが可能であ
る。またニオブ酸リチウムにチタンを拡散して得られる
誘電体導波路や半導体ガイドなどの場合は、導波路2に
タップ用導波路3を隣接して配置し、これら2つの導波
路の結合モードを利用して実現すればよい。また、各タ
ップT1Tx、・・・、Tnにおける結合係数は特に限
定するものでないが記憶容量を大きくとる場合できるだ
け小さい方がよい。
次に、上述した第1実施例の動作について説明する。
「書き込み動作」 情報の書き込みは、導波路2に沿って一定間隔で設定さ
れた各アドレス位置P 、、P 、、・・・+Pnの内
、記憶すべき情報に対応した位置に、導波路2とンツブ
用導波路3.3.・・・が結合するタップT11Ttl
・・・Tnを設置することによって行う。この実施例で
は、導波路2の各アドレス位置Pt、Pt、・・・、P
nに、書き込むべき情報の“l”または“0”に対応し
て、タップT1.T、・・・、Tnを設置または不設置
とし、タップT 、、T 、、・・・+Tnが設置され
ていれば、後の読み出し動作の際に検出器5によって“
l”が検出され、タップ’rl、’rt、・・・、Tn
が設置されていなければ、検出器5で“0″が検出され
る。アドレスは各タップT + 、 T t 、・・・
、Tnが設置されたアドレス位置P1.Pa、・・・、
Pnによって決まり、各アドレス毎に!ビットの情報が
記憶される。
「読み出し動作」 情報の読み出しは、読み出しタイミングに応じて、光パ
ルス発生器lにトリガパルスを供給する。
このトリガパルスが供給された光パルス発生器lは極短
光パルスを発生し、この光パルスが導波路2に導入され
、導波路2内を伝播し、各タップT11Ttl・・・、
 T nが設置された部分に達する。これらタップ’r
l、’I’!、・・・、Tnが設置された部分では、透
過係数の小さいため、光パルス信号のエネルギのほとん
どはそのまま伝播するが、その一部はタップ用導波路3
に伝播することになる。この際、タップT + 、 T
 * 、・・・、Tnの構造や伝播する光パルスの姿態
によっては若干の波形の乱れはあるが、入射した光パル
スはほとんどその形態を保ったまま2つに分かれ一方は
そのまま導波路2内を伝播し、他方はタップ用導波路3
に伝播する。導波路2内を伝播する光パルスは次々とタ
ップT 、、T !、・・・、Tnを通過し、各タップ
T + 、 T * 、・・・、Tnで出力信号を発生
する。この場合、アドレス位置P 、、P 、、・・・
PnとタップTr、Tx、・・・+Tnが各々対応して
いるので、光パルスが次々とタップT、T□・・・、T
nを通過し、タップT 、、T t、・・・、Tnが設
置された部分では検出器5によって“1”が検出され、
タップT、、T、、・・・、Tnが設置されていない部
分では“O”が検出され、これにより、情報が読み出さ
れることになる。すなわち、トリガパルスの供給に応じ
て光パルス発生器lが光パルスを発生してから時間τ。
+nτ(ただし、τ。は一定値、nはタップの順に対応
する整数、τ=L/C,Lはアドレス位置間隔、Cは光
の導波路内伝播速度)が経過する毎に、各検出器5で光
パルスが存在するか否か検出される。そして、光パスル
の有無が、各タップTt、’r t、・・・、Tnの有
無、すなわ1ち情報の“夏”、“0”に対応しているの
で、上述した動作によって情報の読み出しが行われたこ
とになる。
二二で1上記読み出し動作に要する時間は、光パルスが
導波路2の入力端に導入されてから一番遠いタップT、
まで伝播する時間に略等しい。つまり、入力端側のアド
レスは即座に読み出されるが、他端例の読み出しは最後
になるので、これが読み出されるまでの時間が全体の読
み出し時間となる。この読み出し時間は、例えば、入力
される光パルス信号としてフェムトセカンド程度の短光
パルスを用いるものとし、アドレス位置間隔をlOμ鋼
程度とすると、τ=  to−’ =±x 10−I3
3xlO@3 であるから、τ−0、1ps程度となる。記憶容量をl
Kbとすると、アドレス位置P 、、P 、、・・・、
Pnの数は1000であるから、アクセス時間は、10
00xO,I=100ρ8程度という高速なものとなる
次に、第2図はこの発明の第2実施例による読み出し専
用光記憶装置の構成を示すブロック図である。
上述した第1実施例においては、情咋の読み出しを全て
並列に処理する構成としたが、この第2実施例において
は、一部あるいは全ての情報を直列に検出するようにし
た。すなわち、全てのタップ’r 、、T 、、・・・
、Tnが単一のタップ用導波路10に結合された構造、
言い換えると、導波路2とタップ用導波路3が複数の箇
所で互いに結合された構造となっている。この場合、第
1実施例とは異なり、検出器15は1個で済む。
このような構造では、例えばタップT、に到達した光パ
ルスは、導波路2とタップ用導波路3の各タップT r
 、 T t 、・・・、Tn間の距離の差ΔLを伝播
するに要する時間差ΔL/Cが経過した時点で次のタッ
プT、に到達する。すなわち、検出器15は各タップT
 + 、 T x 、・・・、Tnからのパルス列を検
出することになる。導波路2とタップ用導波路3が結合
されているタップT 、、T 、、・・・、’rnから
は“l”が検出され、その他の結合されていないところ
からは“0”が検出され、検出器15においては、各ア
ドレス位置P+、Pt、・・・、りnからの光パルス信
号がilI 列内に届くので、これらを順次検出すれば
よい。ただし、実際には基準となる同期信号が必要とな
る。この第2実施例における読み出し時間は導波路2を
伝播するのに要する時間によって略決定され、従って、
第1実施例と同様に、極めて高速なアクセスが可能であ
る。
次に、第3図はこの発明の第3実施例による書き換え可
能な光記憶装置の要部の構成を示す図である。
上述した第!および第2実施例においては、情報の“l
”0”に対応してタップT t 、 T * 、・・・
、Tnを設置するか、しないかによって情報を書き込む
構成であったので、読み出し専用であったが、各タップ
T、Tt、・・・、Tnの結合効率を可変にできる方向
性結合器を用いることによって書き換え可能な光記憶装
置を実現することができる。すなわち、第3図において
、導波路2およびタップ用導波路3としてはLiNbO
5にTiをドープしたものを用い、導波路2に隣接して
タップ用導波路3を設け、これら導波路2とタップ用導
波路3とが結合する部分に、電極Eと接地電極GNDを
設けた構造となっている。そして、これらの電極Eと接
地電極GNDに電圧を印加し、導波路2および3に電界
を印加することにより、電気光学効果による屈折率変化
を生じさせ、一方の導波路の伝播常数を変化せしめる。
この場合、隣接する導波路の結合係数(一方の導波路内
を伝播してい光信号が結合している他方の導波路に移る
割合)は、結合長または伝播常数の差に依存して変化す
る。したがって、光信号の波長、素子の寸法および電界
強度を適宜設定することにより、電界を印加しないとき
には結合係数がOとなり、電界を印加したときには小さ
な結合効率を持たせ、あるいはその逆に電界を印加した
ときには結合係数が0となるようにすることは容易に実
現できる。
この第3実施例においては、情報の“1”0”に応じて
、電界を印加するか、あるいはしないかによって情報の
書き込みを行うことができる。屈折率は電界をかけると
変化するが、電界をかけるのをやめると元に戻る。従っ
てこの第3実施例では冑換え可能な光記憶装置が実現で
きる。情報の書き込みは全ビットを並列に、従って高速
に書き込むことが可能になる。情報の読み出し動作は第
1実施例と全く同じであり、高速アクセスが可能である
なお、装置の構成、基本動作が略同様なので詳細は省略
するが、半導体の導波路を用いても上述した各実施例と
同様の構造で同様の装置を実現することができる。また
半導体ガイドを用いた場合は、モノリシックに駆動回路
などの周辺回路を構成することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、従来のような
機械的走査を一切必要とせず、導波路内における光の伝
播速度に応じて決まる極めて高速なアクセスが可能な光
記憶装置を実現することができるという効果が得られる
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施例の構成を示すブロック図
、第2図はこの発明の第2実施例の構成を示すブロック
図、第3図はこの発明の第3実施例の要部の構成を示す
図である。 l・・・・・・光パルス発生器、 2・・・・・・導波路、 3・・・・・・タップ用導波路、 TIT!、・・・、Tn・・・・・・タップ、P 、、
P !、・・・、Pn・・・・・・アドレス位置、5.
15・・・・・・検出器、 E・・・・・・電極、GND・・・・−・・接地電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光信号を導く導波路と、前記導波路の記憶すべき
    情報に対応した各位置から、該導波路内を伝播する光信
    号の一部を取り出すタップ用導波路と、前記導波路に極
    短いパルス幅の光パルスを導入する光パルス発生手段と
    、前記タップ用導波路で取り出された光信号を記憶情報
    として検出する検出手段とを具備することを特徴とする
    光記憶装置。
  2. (2)前記導波路およびタップ用導波路を電気光学効果
    の大きな材料によって構成すると共に、前記導波路と前
    記タップ用導波路とが結合する部分に電極を設置し、こ
    の電極に電圧を印加することによって、前記導波路と前
    記タップ用導波路との間の結合効率を変化させることを
    特徴とする請求項1記載の光記憶装置。
JP20263889A 1989-08-04 1989-08-04 光記憶装置 Pending JPH0366098A (ja)

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JP20263889A JPH0366098A (ja) 1989-08-04 1989-08-04 光記憶装置

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JPH0366098A true JPH0366098A (ja) 1991-03-20

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61259235A (ja) * 1985-05-14 1986-11-17 Nec Corp 光シフトレジスタ回路
JPS62232625A (ja) * 1986-04-02 1987-10-13 Nec Corp 光デイジタル信号一致検出回路

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