JPH04232929A - 双安定効果の光学素子 - Google Patents
双安定効果の光学素子Info
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- JPH04232929A JPH04232929A JP3160948A JP16094891A JPH04232929A JP H04232929 A JPH04232929 A JP H04232929A JP 3160948 A JP3160948 A JP 3160948A JP 16094891 A JP16094891 A JP 16094891A JP H04232929 A JPH04232929 A JP H04232929A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0147—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on thermo-optic effects
-
- G—PHYSICS
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- G02F3/02—Optical bistable devices
- G02F3/024—Optical bistable devices based on non-linear elements, e.g. non-linear Fabry-Perot cavity
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】本発明は、活性媒体がファブリー・ペロ空
洞共振器に挿入された熱・光学効果の高分子物質であり
、空洞共振器内では高分子物質が入射光波を双安定値及
びその熱的状態によって可変となる値で透過及び反射す
るような双安定光学素子に関する。前記熱的状態は可変
強度の入射光波の放射エネルギの一部の吸収によって確
立される。
洞共振器に挿入された熱・光学効果の高分子物質であり
、空洞共振器内では高分子物質が入射光波を双安定値及
びその熱的状態によって可変となる値で透過及び反射す
るような双安定光学素子に関する。前記熱的状態は可変
強度の入射光波の放射エネルギの一部の吸収によって確
立される。
【０００２】大規模な装置へ適当に組込まれる時演算を
実行又は情報を記憶するデータプロセッサとして機能で
きる双安定効果の素子は既知であり、しばしば情報科学
又は通信用途のマイクロプロセッサを構成するのに使用
される。
実行又は情報を記憶するデータプロセッサとして機能で
きる双安定効果の素子は既知であり、しばしば情報科学
又は通信用途のマイクロプロセッサを構成するのに使用
される。
【０００３】このような素子を構成するとき、いくつか
の特性のうち双安定効果を示す物質が使用される。たと
えば、これら物質のいくつかの記述は“Ｏｐｔｉｃａｌ
ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ
ｌｉｇｈｔ ｗｉｔｈ ｌｉｇｈｔ”，Ｈ．Ｍ． Ｇｉ
ｂｂｓ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ １９８５，
１２０ページに与えられている。
の特性のうち双安定効果を示す物質が使用される。たと
えば、これら物質のいくつかの記述は“Ｏｐｔｉｃａｌ
ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ
ｌｉｇｈｔ ｗｉｔｈ ｌｉｇｈｔ”，Ｈ．Ｍ． Ｇｉ
ｂｂｓ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ １９８５，
１２０ページに与えられている。
【０００４】双安定効果の物質の研究は新規物質の調整
及び既知物質の特性改善に通じる。研究された物質は常
に新しいとは限らない。この点で、物質は既知のものが
しばらくの間使用されて来たが、興味のある適用動向を
提供する新しい素子の開発を可能にするような物理的作
用の新局面を見つけるための研究が続けられており、本
発明の素子の記載からも明らかとなろう。
及び既知物質の特性改善に通じる。研究された物質は常
に新しいとは限らない。この点で、物質は既知のものが
しばらくの間使用されて来たが、興味のある適用動向を
提供する新しい素子の開発を可能にするような物理的作
用の新局面を見つけるための研究が続けられており、本
発明の素子の記載からも明らかとなろう。
【０００５】前述の要件を満足し現在既知の応用に提供
されている物質を簡単に考えてみると好都合である。こ
れらは、溶液中のネオジム（Ｎｄ＋３）のような活性イ
オンを維持でき非線形光学効果を示すことのできる、た
とえばセレンオキシクロリドのような無機半導体を含む
。 このタイプの物質は低いしきい値を有する光学作用を与
える。これは、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・
ガーネット）結晶のものに似た非常に狭いけい光発光光
線の存在による。
されている物質を簡単に考えてみると好都合である。こ
れらは、溶液中のネオジム（Ｎｄ＋３）のような活性イ
オンを維持でき非線形光学効果を示すことのできる、た
とえばセレンオキシクロリドのような無機半導体を含む
。 このタイプの物質は低いしきい値を有する光学作用を与
える。これは、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・
ガーネット）結晶のものに似た非常に狭いけい光発光光
線の存在による。
【０００６】非線形発光を与える液体も知れている。こ
れら液体は、四フッ化カルボシアニン、アクリジンレッ
ドなどのような物質をエチルアルコールに溶解すること
によって得られる染料溶液である。
れら液体は、四フッ化カルボシアニン、アクリジンレッ
ドなどのような物質をエチルアルコールに溶解すること
によって得られる染料溶液である。
【０００７】結晶構造及びガラス構造の物質もまた知ら
れており、これらは理論回路、マイクロプロセッサ、メ
モリ及び他の情報科学装置の製造用のマイクロエレクト
ロニック半導体素子の中で基本構成素子として受け入れ
られて来ている。結晶構造の物質は主としてシリコン、
ゲルマニウム、ルビーなどを含み、また、ガリウム・ヒ
素（ＧａＡｓ）、四フッ化カドミウム（ＣｄＴｅ）など
の化合物も含む。
れており、これらは理論回路、マイクロプロセッサ、メ
モリ及び他の情報科学装置の製造用のマイクロエレクト
ロニック半導体素子の中で基本構成素子として受け入れ
られて来ている。結晶構造の物質は主としてシリコン、
ゲルマニウム、ルビーなどを含み、また、ガリウム・ヒ
素（ＧａＡｓ）、四フッ化カドミウム（ＣｄＴｅ）など
の化合物も含む。
【０００８】これらの物質は高い純度を有し、続いて厳
密な半導体物質を形成するために不純物（ドーピング）
の制御された添加を受けた結晶の形で使用できなければ
ならない。
密な半導体物質を形成するために不純物（ドーピング）
の制御された添加を受けた結晶の形で使用できなければ
ならない。
【０００９】この観測は、物質の製造時におけるドーピ
ングの純度及び均一さの重要性を強調しており、これら
の特性は今日でさえも複雑かつコスト高な技術プロセス
によってのみ得られ、しばしば結果の、特に化合物につ
いての再現精度の悪いものとなる。
ングの純度及び均一さの重要性を強調しており、これら
の特性は今日でさえも複雑かつコスト高な技術プロセス
によってのみ得られ、しばしば結果の、特に化合物につ
いての再現精度の悪いものとなる。
【００１０】最近、アモルファス半導体として使用され
る特に有力なあるタイプのガラスが得られている。使用
されるガラスはいくつかの化合物の混合体であり、現状
においては工芸用カルコゲンガラスが電子的プロセッサ
及び産業プロセス制御において使用される単安定及び双
安定スイッチを構成するのに適した特性を有している。
る特に有力なあるタイプのガラスが得られている。使用
されるガラスはいくつかの化合物の混合体であり、現状
においては工芸用カルコゲンガラスが電子的プロセッサ
及び産業プロセス制御において使用される単安定及び双
安定スイッチを構成するのに適した特性を有している。
【００１１】これらのアモルフアス半導体はまだ広くは
使用されていない。というのは、アモルフアス半導体は
、化合物の最適化、再現精度、及び時間又は周囲条件の
変化（熱サイクル）に伴う安定性を保証しなければなら
ない新しい技術の開発を要するからである。
使用されていない。というのは、アモルフアス半導体は
、化合物の最適化、再現精度、及び時間又は周囲条件の
変化（熱サイクル）に伴う安定性を保証しなければなら
ない新しい技術の開発を要するからである。
【００１２】上述の物質にて双安定効果を活性化させる
ために使用される機構は屈折率の実数部又は虚数部にお
ける熱誘起変動（熱的小部分）である。熱的小部分は物
質の密度、したがってその屈折率を変化させることが知
られている。
ために使用される機構は屈折率の実数部又は虚数部にお
ける熱誘起変動（熱的小部分）である。熱的小部分は物
質の密度、したがってその屈折率を変化させることが知
られている。
【００１３】半導体物質の特定の場合において、双安定
効果はエネルギ帯充てん効果又は励起子帯選択効果によ
って発生される。励起子帯は、物質全体又はその定めら
れた領域に関与することができ、また物質の分子構造を
通して伝ぱんして電荷を運ぶことなくエネルギを運ぶこ
とができる物質中の励起子の存在、すなわち励起状態の
存在に相当する。
効果はエネルギ帯充てん効果又は励起子帯選択効果によ
って発生される。励起子帯は、物質全体又はその定めら
れた領域に関与することができ、また物質の分子構造を
通して伝ぱんして電荷を運ぶことなくエネルギを運ぶこ
とができる物質中の励起子の存在、すなわち励起状態の
存在に相当する。
【００１４】ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）のような２進
化合物の格子構造は、“Ｏｐｔｉｃａｌ ｂｉｓｔａｂ
ｉｌｉｔｙ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｌｉｇｈｔ ｗ
ｉｔｈ ｌｉｇｈｔ”，Ｈ．Ｍ． Ｇｉｂｂｓ， Ａｃ
ａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ １９８５， ３０５ページ
に記載のように、出力レベルが１０ミリワット（ｍＷ）
、ターンオン時間が１ピコ秒（ｐｓ）、ターンオフ時間
が４０ナノ秒（ｎｓ）に達している。
化合物の格子構造は、“Ｏｐｔｉｃａｌ ｂｉｓｔａｂ
ｉｌｉｔｙ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｌｉｇｈｔ ｗ
ｉｔｈ ｌｉｇｈｔ”，Ｈ．Ｍ． Ｇｉｂｂｓ， Ａｃ
ａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ １９８５， ３０５ページ
に記載のように、出力レベルが１０ミリワット（ｍＷ）
、ターンオン時間が１ピコ秒（ｐｓ）、ターンオフ時間
が４０ナノ秒（ｎｓ）に達している。
【００１５】しかし、これら検討した物質はあまりにも
狭い励起子発生光学吸収帯域幅を有し、製造コストがあ
まりにも高く、最初はある物質を作るがその後は確実性
のない電子素子になってしまう。これに加え、技術的制
約も非常に厳しいものがある。これに関し、ドーピング
の均一さ及びオーム接触の形成に関する多くの問題もま
た解決されねばならない。この後者の問題に対し多くの
技術が提案されてきているが、結果の再現精度は低い。
狭い励起子発生光学吸収帯域幅を有し、製造コストがあ
まりにも高く、最初はある物質を作るがその後は確実性
のない電子素子になってしまう。これに加え、技術的制
約も非常に厳しいものがある。これに関し、ドーピング
の均一さ及びオーム接触の形成に関する多くの問題もま
た解決されねばならない。この後者の問題に対し多くの
技術が提案されてきているが、結果の再現精度は低い。
【００１６】また、ほとんどの電子的応用又はマイクロ
エレクトロニック応用については、上記した値に相当す
る高いスイッチング速度は要求されていないことも注目
すべきである。ドープされた結晶の産業的生産は本発明
の高分子物質の調製と比べて難しい。この高分子物質は
アモルファス半導体として使用されるドープされたガラ
スよりも低い出力レベルで動作できる光学素子を形成す
ることを可能にしている。
エレクトロニック応用については、上記した値に相当す
る高いスイッチング速度は要求されていないことも注目
すべきである。ドープされた結晶の産業的生産は本発明
の高分子物質の調製と比べて難しい。この高分子物質は
アモルファス半導体として使用されるドープされたガラ
スよりも低い出力レベルで動作できる光学素子を形成す
ることを可能にしている。
【００１７】前記高分子物質はまた他の同様の高分子物
質と共に集積化することができ、一方、前記した液体の
セルは相互に集積化することはできない。
質と共に集積化することができ、一方、前記した液体の
セルは相互に集積化することはできない。
【００１８】したがって、本発明の主目的は、過度に複
雑でコスト高な技術プロセスを使用しないで調製され、
したがって、情報科学及び産業オートメーションの各種
部門における電子素子の製造にて結晶物質と置換するこ
とができる双安定効果の物質を提供することである。本
発明の更なる目的は現在の態様に関係した欠陥及び欠点
や上記した欠点を解消するよう形成され単純な構造を有
する光学素子を提供するにある。
雑でコスト高な技術プロセスを使用しないで調製され、
したがって、情報科学及び産業オートメーションの各種
部門における電子素子の製造にて結晶物質と置換するこ
とができる双安定効果の物質を提供することである。本
発明の更なる目的は現在の態様に関係した欠陥及び欠点
や上記した欠点を解消するよう形成され単純な構造を有
する光学素子を提供するにある。
【００１９】簡単のため、以下には、コンピュータ及び
電気・光学素子のエレクトロニクスでの本発明による双
安定効果の高分子物質の使用を説明するが、その使用は
、産業用エレクトロニクス、輸送搬送用エレクトロニク
ス、医療用エレクトロニクス及び通信装置のマイクロエ
レクトロニクスのようなエレクトロニクスの他の任意の
部門にも及ぶことが理解されよう。従来の応用に関する
上述の欠陥および欠点に対し、本発明は熱的に誘起され
た変動による双安定効果の光学素子を提供し、その活性
媒体は空洞共振器に挿入されその空洞内では双安定値及
び自身の熱状態により変化する値で入射光を透過及び反
射する熱・光学効果の高分子物質である。
電気・光学素子のエレクトロニクスでの本発明による双
安定効果の高分子物質の使用を説明するが、その使用は
、産業用エレクトロニクス、輸送搬送用エレクトロニク
ス、医療用エレクトロニクス及び通信装置のマイクロエ
レクトロニクスのようなエレクトロニクスの他の任意の
部門にも及ぶことが理解されよう。従来の応用に関する
上述の欠陥および欠点に対し、本発明は熱的に誘起され
た変動による双安定効果の光学素子を提供し、その活性
媒体は空洞共振器に挿入されその空洞内では双安定値及
び自身の熱状態により変化する値で入射光を透過及び反
射する熱・光学効果の高分子物質である。
【００２０】高分子物質の熱状態は、入射光波の小部分
の吸収による変化を受けて高分子物質に熱を伝達しその
温度の上昇の結果として入射光の透過の増加を生ぜしめ
、これによって本発明の素子を２つの双安定状態の間で
変化させることができる正の応答効果を与えている。
の吸収による変化を受けて高分子物質に熱を伝達しその
温度の上昇の結果として入射光の透過の増加を生ぜしめ
、これによって本発明の素子を２つの双安定状態の間で
変化させることができる正の応答効果を与えている。
【００２１】本発明の物質が位置される空洞共振器は本
発明の実施の特定要件に適した寸法及び形状のファブリ
ー・ペロ空洞共振器である。
発明の実施の特定要件に適した寸法及び形状のファブリ
ー・ペロ空洞共振器である。
【００２２】更なる実施例によれば、空洞共振器は周知
タイプの任意の空洞共振器とする。
タイプの任意の空洞共振器とする。
【００２３】更なる実施例によれば、本発明の光学素子
は相互に組合せて集積化されたいくつか類似の素子と関
連させて、コンピュータの算術及び論理中央ユニットと
して機能する１個のコンパクトな装置を形成し、使用者
によって定められたデータ及び情報のための相補型メモ
リ、インターフェース及び入出力機能と関連させること
ができる。
は相互に組合せて集積化されたいくつか類似の素子と関
連させて、コンピュータの算術及び論理中央ユニットと
して機能する１個のコンパクトな装置を形成し、使用者
によって定められたデータ及び情報のための相補型メモ
リ、インターフェース及び入出力機能と関連させること
ができる。
【００２４】更なる実施例によれば、本発明の素子は空
間光波変調器として動作し、また、変調された光波光線
に基づく符号化情報及びデータ用の光学記憶装置として
動作して用途の広いメモリブロックを成している。
間光波変調器として動作し、また、変調された光波光線
に基づく符号化情報及びデータ用の光学記憶装置として
動作して用途の広いメモリブロックを成している。
【００２５】更なる実施例によれば、本発明の素子はい
くつか並列のデータ流れに対するプロセッサとして動作
し、また、インコヒレント放射エネルギをコヒレント放
射エネルギに変換する変換器としても作用する、周波数
に基づいた選択的光学閉塞素子である。
くつか並列のデータ流れに対するプロセッサとして動作
し、また、インコヒレント放射エネルギをコヒレント放
射エネルギに変換する変換器としても作用する、周波数
に基づいた選択的光学閉塞素子である。
【００２６】本発明の光学素子の高分子物質に入射する
光波の屈曲率は高分子物質が受けた温度の関数となって
おり、入射光波は可変の強度を受ける。本発明の素子は
入射光波に対して双安定の透過及び反射係数を有する光
学素子である。本素子は高分子物質が位置されてファブ
リー・ペロ空洞共振器を成す２つの部分的反射面から成
っている。詳しくは、本発明において述べる素子は高分
子物質２のシートに部分的反射コーティング１を付着さ
せることによって作られる。
光波の屈曲率は高分子物質が受けた温度の関数となって
おり、入射光波は可変の強度を受ける。本発明の素子は
入射光波に対して双安定の透過及び反射係数を有する光
学素子である。本素子は高分子物質が位置されてファブ
リー・ペロ空洞共振器を成す２つの部分的反射面から成
っている。詳しくは、本発明において述べる素子は高分
子物質２のシートに部分的反射コーティング１を付着さ
せることによって作られる。
【００２７】高分子物質２はその温度によって変化し、
熱・光学効果をトリガする屈曲率を有している。波又は
入射単色光帯の一部の吸収によって高分子物質の温度が
上昇すると、空洞共振器中の光線の透過は増加され、そ
れらの反射は減少される。入射光の透過の増加は高分子
物質２の加熱を生ぜしめ、これが温度を上昇させるとい
う正の応答効果を与えることになり、本発明の素子は２
つの双安定状態の間での変化が可能となる。たとえば、
１０マイクロジュール（μＪ）のエネルギを１ミリ秒（
ｍｓ）の間使用すると、低い透過状態と高い透過状態と
の通路が生じる。本発明の素子は１ミリワット（ｍＷ）
の出力を吸収する。
熱・光学効果をトリガする屈曲率を有している。波又は
入射単色光帯の一部の吸収によって高分子物質の温度が
上昇すると、空洞共振器中の光線の透過は増加され、そ
れらの反射は減少される。入射光の透過の増加は高分子
物質２の加熱を生ぜしめ、これが温度を上昇させるとい
う正の応答効果を与えることになり、本発明の素子は２
つの双安定状態の間での変化が可能となる。たとえば、
１０マイクロジュール（μＪ）のエネルギを１ミリ秒（
ｍｓ）の間使用すると、低い透過状態と高い透過状態と
の通路が生じる。本発明の素子は１ミリワット（ｍＷ）
の出力を吸収する。
【００２８】単色光波の強度が一定のとき、高分子物質
の透過及び反射係数は図２にグラフで示したエアリー関
数［Ａ（δ）］に比例する関数によって素子の位相長さ
δ＝ｎＫｌに関連され、かつ図３にグラフで示した相補
型エアリー関数［ｌ−Ａ（δ）］に関連されている。上
記式において、Ｋは部分反射コーティング１に直角な入
射光線の波ベクトルの真空中成分、ｌはコーティング１
間の高分子物質２の部分の物理的長さ、そしてｎは許容
近似値として式ｎ（Ｔ）＝ｎ０＋δｎ／δＴ・ΔＴで定
めることができる高分子物質の屈折率である。ここに、
Ｔは高分子物質の熱状態温度、ΔＴはＴと高分子物質が
屈折率ｎ０を有する温度との間の温度差である。
の透過及び反射係数は図２にグラフで示したエアリー関
数［Ａ（δ）］に比例する関数によって素子の位相長さ
δ＝ｎＫｌに関連され、かつ図３にグラフで示した相補
型エアリー関数［ｌ−Ａ（δ）］に関連されている。上
記式において、Ｋは部分反射コーティング１に直角な入
射光線の波ベクトルの真空中成分、ｌはコーティング１
間の高分子物質２の部分の物理的長さ、そしてｎは許容
近似値として式ｎ（Ｔ）＝ｎ０＋δｎ／δＴ・ΔＴで定
めることができる高分子物質の屈折率である。ここに、
Ｔは高分子物質の熱状態温度、ΔＴはＴと高分子物質が
屈折率ｎ０を有する温度との間の温度差である。
【００２９】たとえば、ある高分子物質のδｎ／δＴの
代表値は以下のとおりである。 ポリメチルメタクリレート −１．２［δｎ
／δＴ・１０４・Ｋ−１］ポリカーボネート
−１．２［δｎ／δＴ・１０４・Ｋ
−１］ポリウレタン
−３．３［δｎ／δＴ・１０４・Ｋ−１］
代表値は以下のとおりである。 ポリメチルメタクリレート −１．２［δｎ
／δＴ・１０４・Ｋ−１］ポリカーボネート
−１．２［δｎ／δＴ・１０４・Ｋ
−１］ポリウレタン
−３．３［δｎ／δＴ・１０４・Ｋ−１］
【００３
０】光線の波長λ又は高分子物質２の薄い相の厚さを適
当に調製することによって、素子の位相長さは低強度の
光線の限界部分において図２のエアリー関数曲線上の点
Ａの近くに移動される。
０】光線の波長λ又は高分子物質２の薄い相の厚さを適
当に調製することによって、素子の位相長さは低強度の
光線の限界部分において図２のエアリー関数曲線上の点
Ａの近くに移動される。
【００３１】光線の強度は点Ａから始まって増加する。
反射コーティング１によって吸収された光線エネルギの
小部分は高分子物質２の加熱を生じさせる。この加熱は
、物質の熱状態を変化させるもので、温度の上昇によっ
て屈折率ｎが変化され、特にδｎ／δＴが負の高分子を
使用する時、図２の点Ｂで素子の位相長さが減少される
。点Ｂにおいて、素子中の入射光波の透過は増加してお
り、ここでは点Ａよりも多くなっていて、この結果、部
分的反射コーティングによる入射光線エネルギの吸収が
大きくなる。これにより入射光線の熱効果は増加する。 したがって、正帰還効果があり、素子は高い放射光波透
過の状態、すなわち、図２の点Ｃにて作動する。
小部分は高分子物質２の加熱を生じさせる。この加熱は
、物質の熱状態を変化させるもので、温度の上昇によっ
て屈折率ｎが変化され、特にδｎ／δＴが負の高分子を
使用する時、図２の点Ｂで素子の位相長さが減少される
。点Ｂにおいて、素子中の入射光波の透過は増加してお
り、ここでは点Ａよりも多くなっていて、この結果、部
分的反射コーティングによる入射光線エネルギの吸収が
大きくなる。これにより入射光線の熱効果は増加する。 したがって、正帰還効果があり、素子は高い放射光波透
過の状態、すなわち、図２の点Ｃにて作動する。
【００３２】さて、加熱目的に吸収された入射光波の放
射エネルギの小部分は不変なので、素子は入射光波が低
強度値まで低下するまで点Ｃにある。これは加熱効果が
素子の位相長さを減らすことができなくなったとき生じ
る。入射光波の放射エネルギの強度が減少するとき、素
子は冷却し、透過は光の加熱効果を減らすよう減少し、
再び素子を図２の点Ａまで戻す一方、位相長さが増加す
る。
射エネルギの小部分は不変なので、素子は入射光波が低
強度値まで低下するまで点Ｃにある。これは加熱効果が
素子の位相長さを減らすことができなくなったとき生じ
る。入射光波の放射エネルギの強度が減少するとき、素
子は冷却し、透過は光の加熱効果を減らすよう減少し、
再び素子を図２の点Ａまで戻す一方、位相長さが増加す
る。
【００３３】したがって、素子は図４に略示したような
双安定透過特性を呈する。光の反射された小部分は位相
長さに関して相補型エアリー関数によって調節される。 これは４００の精度係数Ｆについて図３に示されている
。反射された光の小部分は透過された光の小部分につい
てのものとは逆の双安定パターンを有している。反射光
特性は図５に略示されている。
双安定透過特性を呈する。光の反射された小部分は位相
長さに関して相補型エアリー関数によって調節される。 これは４００の精度係数Ｆについて図３に示されている
。反射された光の小部分は透過された光の小部分につい
てのものとは逆の双安定パターンを有している。反射光
特性は図５に略示されている。
【００３４】本発明は限定されない実施例によって与え
られたいくつかの実施例を基に以下に詳述されるが、当
業者にとっては、素子は本発明基本概念を逸脱しないで
、多くの他の応用に使用できることは明らかであろう。
られたいくつかの実施例を基に以下に詳述されるが、当
業者にとっては、素子は本発明基本概念を逸脱しないで
、多くの他の応用に使用できることは明らかであろう。
【００３５】ＮＡＮＤゲートとして動作 ＮＡＮＤと
は、入力の少なくとも１つが“偽”のとき“真”、いず
れの入力も“真”のとき“偽”の１つの出力を有する論
理演算である。２入力ＮＡＮＤゲートはなる関係をもっ
た素子であり、ここに１および０は２進論理要素、Ｏは
出力である。本発明が論理ＮＡＮＤゲートを成すとき、
入力Ａ及びＢは本発明の双安定光学素子の入力側に同時
に起こる２つの放射光波によって与えられる。この応用
における素子は反射において使用される。
は、入力の少なくとも１つが“偽”のとき“真”、いず
れの入力も“真”のとき“偽”の１つの出力を有する論
理演算である。２入力ＮＡＮＤゲートはなる関係をもっ
た素子であり、ここに１および０は２進論理要素、Ｏは
出力である。本発明が論理ＮＡＮＤゲートを成すとき、
入力Ａ及びＢは本発明の双安定光学素子の入力側に同時
に起こる２つの放射光波によって与えられる。この応用
における素子は反射において使用される。
【００３６】放射光波Ａ及びＢの論理状態は、低強度レ
ベル（ゼロ）で論理“０”を表し、双安定動作に要求さ
れる強度に匹敵する小レベルの強度で論理“１”を表す
。論理作動のためのエネルギは、強度の和ＩＡ＋ＩＢ＋
ＩＣが素子をターンオフさせさるのに十分であり、強度
の和ＩＡ＋ＩＢ又はＩＢ＋ＩＣがターンオフをトリガさ
せるには不十分であるような強度の第３の光波Ｃによっ
て与えられる。
ベル（ゼロ）で論理“０”を表し、双安定動作に要求さ
れる強度に匹敵する小レベルの強度で論理“１”を表す
。論理作動のためのエネルギは、強度の和ＩＡ＋ＩＢ＋
ＩＣが素子をターンオフさせさるのに十分であり、強度
の和ＩＡ＋ＩＢ又はＩＢ＋ＩＣがターンオフをトリガさ
せるには不十分であるような強度の第３の光波Ｃによっ
て与えられる。
【００３７】したがって、光波Ｃが与えられた瞬間、素
子は、両方の光波Ａ及びＢが図５の点１になく素子がそ
の位置を点２へ切換える場合、点１にある。点２で反射
された強度が論理点Ｏを表している点としてみられ、点
１での反射強度が論理点１を表している点としてみられ
るとすれば、素子は光波Ａ及びＢに関してＮＡＮＤ動作
を実行する。出力はエネルギ光波の適用の瞬間から光波
Ａ又は光波Ｂが変化する時までＡおよびＢの論理積否定
となる。注意すべきは、反射強度の差Ｉ１−Ｉ２は論理
点１にて入力強度の２倍以上となり、素子は１より大き
な論理出力を有し、これは論理要素にとってかなり重要
なことである。
子は、両方の光波Ａ及びＢが図５の点１になく素子がそ
の位置を点２へ切換える場合、点１にある。点２で反射
された強度が論理点Ｏを表している点としてみられ、点
１での反射強度が論理点１を表している点としてみられ
るとすれば、素子は光波Ａ及びＢに関してＮＡＮＤ動作
を実行する。出力はエネルギ光波の適用の瞬間から光波
Ａ又は光波Ｂが変化する時までＡおよびＢの論理積否定
となる。注意すべきは、反射強度の差Ｉ１−Ｉ２は論理
点１にて入力強度の２倍以上となり、素子は１より大き
な論理出力を有し、これは論理要素にとってかなり重要
なことである。
【００３８】記憶素子として動作
本発明は光学的記憶素子（メモリブロック）として
使用することができる。動作はＮＡＮＤの動作に似てい
るが、この適用例では素子は透過時において動作する。 前の動作体系によれば、これは光波Ａ及び光波Ｂに関し
てＡＮＤ動作となる。ここで、ＡＮＤ（論理積）とは、
すべての入力が“真”のとき“真”、１つの入力でも“
偽”となると“偽”の出力となる論理演算である。
使用することができる。動作はＮＡＮＤの動作に似てい
るが、この適用例では素子は透過時において動作する。 前の動作体系によれば、これは光波Ａ及び光波Ｂに関し
てＡＮＤ動作となる。ここで、ＡＮＤ（論理積）とは、
すべての入力が“真”のとき“真”、１つの入力でも“
偽”となると“偽”の出力となる論理演算である。
【００３９】本発明の素子が光学記憶素子として使用さ
れるとすれば、光波Ａは入力とし、光波Ｂは入力コマン
ドとなる。エネルギ光波Ｃをトリガした後、光波Ａの状
態は、光波Ｂが論理点“１”（図４）に到達した時透過
光波まで移動され、光波Ｂが低い強度値まで戻された時
閉塞される。
れるとすれば、光波Ａは入力とし、光波Ｂは入力コマン
ドとなる。エネルギ光波Ｃをトリガした後、光波Ａの状
態は、光波Ｂが論理点“１”（図４）に到達した時透過
光波まで移動され、光波Ｂが低い強度値まで戻された時
閉塞される。
【００４０】閉塞素子として使用
本発明はパルス入力を与えるとその出力状態を恒久
的に変化するようにすることができる。この形態では、
素子は反射（入力論理状態が反転されていれば透過）時
において使用される。素子は最初、図５の点２によって
表された強度より大きな強度の入力光波を与えることに
よってゼロにされている。
的に変化するようにすることができる。この形態では、
素子は反射（入力論理状態が反転されていれば透過）時
において使用される。素子は最初、図５の点２によって
表された強度より大きな強度の入力光波を与えることに
よってゼロにされている。
【００４１】強度は素子が図５の特性曲線上の点３にて
安定するまで減少される。そのとき出力は論理状態“０
”として見られる。ここで、入力が瞬間的に低強度にさ
れると、素子は特性曲線上の点４にあり、その論理状態
“１”に閉塞される。
安定するまで減少される。そのとき出力は論理状態“０
”として見られる。ここで、入力が瞬間的に低強度にさ
れると、素子は特性曲線上の点４にあり、その論理状態
“１”に閉塞される。
【００４２】本発明の素子の好適な実施例の説明 出
願人によって構成した双安定光学素子は１００マイクロ
メートル（μｍ）のポリエステルフィルムの一方の側を
アルミニウムによってコーティングして、６３３ナノメ
ートル（ｎｍ）で１０％の透過率を得た。他方の側は光
波が透過しないように厚いアルミニウム層で被覆した。 部分的透過の側を６３２．８ナノメートル（ｎｍ）のＨ
ｅＮｅレーザーで照射すると、素子は反射モードにて反
射する双安定光学素子のように動作した。非線形の機構
はポリエステルフィルム中の熱・光学効果であった。こ
の素子は５ミリワット（ｍＷ）のエネルギ容量を有し、
５０マイクロジュール（μＪ）のスイッチングエネルギ
を有していた。
願人によって構成した双安定光学素子は１００マイクロ
メートル（μｍ）のポリエステルフィルムの一方の側を
アルミニウムによってコーティングして、６３３ナノメ
ートル（ｎｍ）で１０％の透過率を得た。他方の側は光
波が透過しないように厚いアルミニウム層で被覆した。 部分的透過の側を６３２．８ナノメートル（ｎｍ）のＨ
ｅＮｅレーザーで照射すると、素子は反射モードにて反
射する双安定光学素子のように動作した。非線形の機構
はポリエステルフィルム中の熱・光学効果であった。こ
の素子は５ミリワット（ｍＷ）のエネルギ容量を有し、
５０マイクロジュール（μＪ）のスイッチングエネルギ
を有していた。
【図１】本発明の素子の概要図である。
【図２】精度係数Ｆが４００のエアリー関数のグラフで
ある。
ある。
【図３】精度係数Ｆが４００の相補型エアリー関数のグ
ラフである。
ラフである。
【図４】素子が透過用に使用されたときの本発明の素子
の双安定透過特性曲線を示している。
の双安定透過特性曲線を示している。
【図５】素子が反射用に使用されたときの本発明の素子
の双安定透過特性曲線を示している。
の双安定透過特性曲線を示している。
１ 部分的反射コーティング
２ 高分子物質
Claims (11)
- 【請求項１】活性媒体が空洞共振器に挿入された熱・光
学効果の高分子物質であり、前記空洞共振器内の高分子
物質は双安定値及びその熱的状態に従って変化する値で
入射光波を透過及び反射させることを特徴とする熱的誘
起変化に基づく双安定効果の光学素子。 - 【請求項２】高分子物質の熱的状態は入射光波の一部の
吸収によって変化されるものであり、その入射光波は高
分子物質に熱を伝達しその中ではその温度の上昇に応答
して入射光の伝達の増加を生じさせ、これによって２つ
の双安定状態の間で素子を変化させ得る正の応答効果を
与えることを特徴とする請求項１記載の双安定効果の光
学素子。 - 【請求項３】入射光波は可変の強度を受けることを特徴
とする請求項１記載の双安定効果の光学素子。 - 【請求項４】高分子物質が位置されている空洞共振器は
実施の特定要件に適合した寸法及び形状のファブリー・
ペロ空洞共振器であることを特徴とする請求項１記載の
双安定効果の光学素子。 - 【請求項５】空洞共振器は既知タイプの任意の空洞共鳴
共振器であることを特徴とする請求項１記載の双安定効
果の光学素子。 - 【請求項６】いくつかの類似の素子を相互に組合せ及び
集積化して、相補型メモリ、インターフェース及びユー
ザーによって定められたデータ及び情報のためのに入出
力機能と関連されたコンピュータの算術及び論理中央ユ
ニットとして機能する１つのコンパクトな装置を形成さ
せ得ることを特徴とする請求項１記載の双安定効果の光
学素子。 - 【請求項７】いくつかの類似の素子と組合されて集積化
される時、空間光波変調器として作用することを特徴と
する請求項６記載の双安定効果の光学素子。 - 【請求項８】いくつかの類似の素子と組合されて集積化
される時、変調された光波光線に基づく符号化情報およ
びデータ用の光学記憶装置として作用させることにより
、応用範囲の広いメモリブロックが作られることを特徴
とする請求項７記載の双安定効果の光学素子。 - 【請求項９】いくつかの類似の素子と組合されて集積化
される時、いくつか並列になったデータの流れのための
プロセッサとして作用することを特徴とする請求項６記
載の双安定効果の光学素子。 - 【請求項１０】インコヒレント放射エネルギをコヒレン
ト放射エネルギに変換する変換器として作用し、周波数
に基づいた選択性光学閉塞素子とすることを特徴とする
請求項１記載の双安定効果の光学素子。 - 【請求項１１】高分子物質に入射した光波の屈折率は前
記高分子物質が受けた温度の関数であることを特徴とす
る請求項１記載の双安定効果の光学素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT20553A/90 | 1990-06-05 | ||
| IT02055390A IT1248697B (it) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | Materiale polimerico ad effetto termo-ottico per un dispositivo ottico-bistabile |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04232929A true JPH04232929A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=11168686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3160948A Pending JPH04232929A (ja) | 1990-06-05 | 1991-06-05 | 双安定効果の光学素子 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5461507A (ja) |
| EP (1) | EP0460766B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04232929A (ja) |
| AT (1) | ATE146606T1 (ja) |
| CA (1) | CA2043830A1 (ja) |
| DE (1) | DE69123639T2 (ja) |
| DK (1) | DK0460766T3 (ja) |
| ES (1) | ES2096616T3 (ja) |
| GR (1) | GR3022599T3 (ja) |
| IT (1) | IT1248697B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07120799A (ja) * | 1993-10-22 | 1995-05-12 | Nec Corp | 波長変換器 |
| KR100436340B1 (ko) * | 1997-06-06 | 2004-06-18 | 띤 필름 일렉트로닉스 에이에스에이 | 감광성 유기 재료를 제조하는 방법 및 이를 포함하는 다중안정 광학 논리 소자, 및 다중안정 광학 논리 소자의 논리값을 광학적으로 결정하는 방법 및 이를 포함하는 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3198113B2 (ja) * | 1996-06-12 | 2001-08-13 | オプティコム エイエスエイ | 光論理素子および光論理機構 |
| EP1109049A1 (en) | 1999-12-16 | 2001-06-20 | Corning Incorporated | Photothermal optical switch and variable attenuator |
| WO2001071277A1 (en) * | 2000-03-20 | 2001-09-27 | Solus Micro Technologies, Inc. | Electrostatically-actuated tunable optical components using entropic materials |
| US6747775B2 (en) * | 2000-03-20 | 2004-06-08 | Np Photonics, Inc. | Detunable Fabry-Perot interferometer and an add/drop multiplexer using the same |
| US6597461B1 (en) | 2000-03-20 | 2003-07-22 | Parvenu, Inc. | Tunable fabry-perot interferometer using entropic materials |
| US6747784B2 (en) | 2000-03-20 | 2004-06-08 | Np Photonics, Inc. | Compliant mechanism and method of forming same |
| US6665109B2 (en) | 2000-03-20 | 2003-12-16 | Np Photonics, Inc. | Compliant mechanism and method of forming same |
| US6678084B2 (en) | 2000-03-20 | 2004-01-13 | Np Photonics, Inc. | Methods of making mechanisms in which relative locations of elements are maintained during manufacturing |
| US6693732B2 (en) | 2001-02-09 | 2004-02-17 | Nortel Networks Limited | Optical sampler based on stable, non-absorbing optical hard limiters |
| AU2002240281A1 (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-28 | Nortel Networks Limited | Optical device having nonmonotonic transfer function and applications using same |
| US6516106B2 (en) | 2001-02-09 | 2003-02-04 | Nortel Networks Limited | Subtracting analog noise from an optical communication channel using stable, non-absorbing optical hard limiters |
| US20020154350A1 (en) * | 2001-02-09 | 2002-10-24 | Johnson Erik V. | Optical logic devices based on stable, non-absorbing optical hard limiters |
| US6636337B2 (en) | 2001-02-09 | 2003-10-21 | Nortel Networks Limited | Optical switching device based on stable, non-absorbing optical hard limiters |
| US6674559B2 (en) | 2001-02-09 | 2004-01-06 | Nortel Networks Limited | Optical automatic gain control based on stable, non-absorbing optical hard limiters |
| US20040145741A1 (en) * | 2003-01-24 | 2004-07-29 | Honeywell International Inc. | Comb etalon fluid analyzer |
| ATE515305T1 (de) * | 2004-08-09 | 2011-07-15 | Prime Solution Inc | Filterpresse mit rotierender siebscheibe |
| EP2176706A1 (en) * | 2007-07-31 | 2010-04-21 | Telefonaktiebolaget LM Ericsson (PUBL) | Optical logic device using saturable absorber |
| US10739513B2 (en) | 2018-08-31 | 2020-08-11 | RAB Lighting Inc. | Apparatuses and methods for efficiently directing light toward and away from a mounting surface |
| US10801679B2 (en) | 2018-10-08 | 2020-10-13 | RAB Lighting Inc. | Apparatuses and methods for assembling luminaires |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| GB8324642D0 (en) * | 1983-09-14 | 1983-10-19 | Univ Manchester | Liquid crystal storage device |
| US4917476A (en) * | 1985-06-21 | 1990-04-17 | British Aerospace Public Limited Company | Thermal imagers using liquid crystal sensing elements |
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