JPS6237767B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
従来、光情報伝達、処理システムにおいて、光
の高速制御を行なうために、電気光学効果を利用
した種々のデバイスが研究されている。しかし、
従来のそれらのデバイスの多くは、電圧による光
の制御を行なうものであり、光入力−光出力で構
成される真の光デバイスではない。近年、研究が
活発に進められ、本発明とも関連の深い技術に、
光双安定素子（optical bistable device）があ
る。これは光変調器にその出力光強度に比例した
電圧を帰還するという構成をもつた光入力−光出
力デバイスであり、光波の入出力にヒステリシス
特性を示すことから、光スイツチ、光メモリ、光
演算素子等への応用が考えられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Conventionally, in optical information transmission and processing systems, various devices using electro-optic effects have been studied in order to perform high-speed control of light. but,
Most of these conventional devices control light using voltage, and are not true optical devices configured with optical input and optical output. In recent years, research has been actively carried out, and technology closely related to the present invention has been developed.
There is an optical bistable device. This is an optical input-optical output device that has a configuration that feeds back a voltage proportional to the output light intensity to an optical modulator, and because it exhibits hysteresis characteristics in the input and output of light waves, it can be used in optical switches, optical memories, optical calculations, etc. Applications to devices, etc. are being considered.
これまで前述の機能についての検討がなされて
いるが、いずれも単一素子の機能に注目している
ものであり、２素子以上の複数の双安定素子によ
る多機能動作については全く検討されていない現
状である。 Up until now, studies have been made on the functions mentioned above, but all of them have focused on the function of a single element, and there has been no study on multifunctional operation using multiple bistable elements of two or more elements. This is the current situation.
本発明の光マルチバイブレータは、電子回路の
マルチバイブレータと動作的に類似のものを、光
入出力で実現するもので、光パルス回路の構成
上、不可欠な極めて重要なものである。 The optical multivibrator of the present invention realizes something similar in operation to a multivibrator in an electronic circuit through optical input/output, and is extremely important in the configuration of an optical pulse circuit.
本発明の目的は、光入力−光出力による各種の
光マルチバイブレータを二つ以上の光双安定素子
の組合せにより実現することにある。 An object of the present invention is to realize various optical multivibrators based on optical input and optical output by combining two or more optical bistable elements.
電子回路におけるマルチバイブレータは、計数
回路や論理回路等に数多く用いられており、デジ
タル回路やパルス回路の根幹をなす基本回路であ
る。 Multivibrators in electronic circuits are widely used in counting circuits, logic circuits, etc., and are basic circuits that form the basis of digital circuits and pulse circuits.
光回路においても、光情報処理が演算において
光フリツプフロツプ回路は不可欠な光回路（素
子）であり、特に光集積化された状態でその利用
価値は極めて大である。また光双安定素子の機能
を十分に活用するうえでも、その重要性は大であ
る。以下、図面により本発明を詳細に説明する。 In optical circuits as well, optical flip-flop circuits are indispensable optical circuits (elements) for optical information processing and arithmetic operations, and their utility value is extremely great, especially when optically integrated. It is also of great importance in fully utilizing the functions of optical bistable devices. Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第１図は本発明の光マルチバイブレータの基本
的構成を示す図であつて、S1，S2は印加電圧Ｖに
より、透過率T1（Ｖ），T2（Ｖ）がそれぞれ変化
するような光変調器であり、またこの各透過率の
設定値はバイアス電圧ＶB1，ＶB2それぞれによつ
て設定される。BS1，BS2は大部分の光を透過
し、一部分の光を反射するビームスプリツタ、
D1，D2は光検出器および必要に応じて増幅器や
移相器まで含めた光−電圧変換系を示しV1，V2
はその出力電圧である。本構成において、D1か
らS1およびD2からS2への帰還ループを有し、こ
れらを自己帰還ループと呼び、またD1からS2お
よびD2からS2への帰還ループを有し、これらを
交叉帰還ループと呼ぶ。α１，β２，α２，β２
は各々のループへの帰還率である。Ｐi1，Ｐi2は
入力光強度、Ｐp1，Ｖp2は出力光強度を示してお
り、通常のマルチバイブレータの動作では、Ｐi
１，Ｐi2は一定光入力で動作させる。光変調器の
透過率特性は、光双安定素子としての動作の場合
と同様に、印加電圧に対して極値を有するか、ま
たは周期特性をもたせることが必要であるが、通
常の光変調素子では多くの場合に、前述のこれら
の特性を有している。 FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of the optical multivibrator of the present invention, where S 1 and S 2 are such that the transmittance T 1 (V) and T 2 (V) change depending on the applied voltage V. The set value of each transmittance is set by the bias voltages V B1 and V B2 , respectively. BS 1 and BS 2 are beam splitters that transmit most of the light and reflect some of the light.
D 1 and D 2 indicate a light-to-voltage conversion system including a photodetector and an amplifier and phase shifter if necessary.V 1 and V 2
is its output voltage. In this configuration, there are feedback loops from D 1 to S 1 and D 2 to S 2 , which are called self-feedback loops, and feedback loops from D 1 to S 2 and D 2 to S 2 . , these are called cross-feedback loops. α 1 , β 2 , α 2 , β 2
is the feedback rate to each loop. P i1 and P i2 indicate the input light intensity, and P p1 and V p2 indicate the output light intensity. In normal multivibrator operation, P i
1 , P i2 is operated with constant optical input. The transmittance characteristics of an optical modulator must have an extreme value or a periodic characteristic with respect to the applied voltage, as in the case of operation as an optical bistable element, but the transmittance characteristics of an optical modulator must have an extreme value or a periodic characteristic with respect to the applied voltage. often have these characteristics mentioned above.
また第１図において、光変調器は電気系におい
ては容量と見なされ、光検出器は理想電流源と抵
抗により表現されることから、第１図のフイード
バツク系の当価回路は第２図のように示すことが
できる。第２図から回路方程式は、
であり、電流I1，I2は光出力に比例し、
である。ここで、η1′，η2′は光−電流変換定数
である。 In addition, in Figure 1, the optical modulator is regarded as a capacitor in the electrical system, and the photodetector is represented by an ideal current source and a resistor, so the equivalent circuit of the feedback system in Figure 1 is as shown in Figure 2. It can be shown as follows. From Figure 2, the circuit equation is and the currents I 1 and I 2 are proportional to the optical output, It is. Here, η 1 ′ and η 2 ′ are light-current conversion constants.
次に透過特性は、
で示され、ここでＶB1，ＶB2は光変調器に加える
バイアス電圧である。 Next, the transmission characteristics are where V B1 and V B2 are bias voltages applied to the optical modulator.
以上の式を整理し、τ１＝（C11＋C21）R1，τ
２＝（C12＋C22）R2，η１＝R1η1′，η２＝R2η
2′とおく（τ１，τ２は帰還ループの時定数）こ
とにより、第１図の光マルチバイブレータの基本
構成図の動作を示す下記の(4)式が与えられる。 Rearranging the above formula, τ 1 = (C 11 + C 21 ) R 1 , τ
2 = (C 12 + C 22 ) R 2 , η 1 = R 1 η 1 ′, η 2 = R 2 η
2 ' (τ 1 and τ 2 are the time constants of the feedback loop), the following equation (4) is given which shows the operation of the basic configuration diagram of the optical multivibrator shown in FIG.
いずれの光マルチバイブレータの動作（光−電
圧変換系の出力電圧V1，V2の時間による変化）
も、光変調器の透過特性（透過率T1（Ｖ），T2
（Ｖ）の特性）および入力光強度Ｐi1，Ｐi2が決定
すれば、光変調器のバイアス電圧ＶB1，ＶB2、帰
還率α１，β１，α２，β２をパラメータとし
て、前記(4)式の解析から知ることができる。 Operation of any optical multivibrator (changes over time in the output voltages V 1 and V 2 of the optical-voltage conversion system)
Also, the transmission characteristics of the optical modulator (transmittance T 1 (V), T 2
(V) characteristics) and the input light intensities P i1 , P i2 are determined, the bias voltages V B1 , V B2 of the optical modulator, and the feedback factors α 1 , β 1 , α 2 , β 2 are used as parameters. This can be determined from the analysis of equation (4).
光変調器に加えるバイアス電圧ＶB1，ＶB2およ
び帰還率α１，β１，α２，β２と帰還の時定数
を調整することにより、光変調器間の位相関係を
制御でき、系の平衡点の数を２ないし１にするこ
とが可能であることが前記(4)式の解析結果より導
かれる。 By adjusting the bias voltages V B1 , V B2 applied to the optical modulators, the feedback factors α 1 , β 1 , α 2 , β 2 and the feedback time constants, the phase relationship between the optical modulators can be controlled, and the system It is derived from the analysis result of the above equation (4) that it is possible to set the number of equilibrium points to 2 to 1.
この平衡点を安定または不安定性にすることに
より、双安定光マルチバイブレータのほかに、単
安定光マルチバイブレータや非安定光マルチバイ
ブレータを構成することができる。 By making this equilibrium point stable or unstable, it is possible to configure not only a bistable optical multivibrator but also a monostable optical multivibrator and an unstable optical multivibrator.
このことを各ケースについて具体的に説明する
ため、第４図に、光変調器Ｓの印加電圧Ｖと透過
率Ｔ（Ｖ））の関係を示す。ここでこの曲線はＶL
の付近で上側の極値を有し、ＶH付近で下側の極
値を有するものとする。 In order to specifically explain this for each case, FIG. 4 shows the relationship between the applied voltage V of the optical modulator S and the transmittance T(V)). Here this curve is V L
It has an upper extreme value near V H and a lower extreme value near V H .
まず基本となる双安定光マルチバイブレータの
動作を説明する。光変調器の透過率T1（Ｖ），T2
（Ｖ）の特性は電圧に対する位相を含めて等価と
なるような同一特性の２素子を考える。また、双
安定光マルチバイブレータでは自己帰還ループは
存在せず、すなわちα１＝α２＝０である。 First, the operation of the basic bistable optical multivibrator will be explained. Transmittance of optical modulator T 1 (V), T 2
Consider two elements with the same characteristics such that the characteristics of (V) are equivalent including the phase with respect to voltage. Furthermore, in a bistable optical multivibrator, there is no self-feedback loop, ie, α 1 =α 2 =0.
最初、T1（Ｖ）が低いと仮定する。この場合
にはBS1で反射される光強度が低く、D1の出力V1
も低い。この低いV1がS2に印加されると、第４
図から分かるようにV1はＶLの近くにあるからT2
（Ｖ）が高くなり、従つてSB2で反射される光強
度も高く、D2の出力V2も高い。この高いV2がS1
に印加されると、第４図から分かるようにV2は
ＶHの近くにあるからT1（Ｖ）が低くなる。すな
わち、最初に仮定した条件が成立し、この状態は
安定である。このことはT1（Ｖ）が最初に高い
と仮定しても対偶の形で同様に成立する。 Initially, assume that T 1 (V) is low. In this case, the light intensity reflected by BS 1 is low and the output of D 1 V 1
is also low. When this low V 1 is applied to S 2 , the fourth
As you can see from the figure, V 1 is close to V L , so T 2
(V) is high and therefore the light intensity reflected by SB 2 is also high and the output V 2 of D 2 is also high. This high V 2 is S 1
As can be seen from FIG. 4, when V 2 is applied to V H , T 1 (V) becomes low. That is, the conditions assumed at the beginning are satisfied, and this state is stable. This holds true even if we assume that T 1 (V) is initially high.
次に、T1（Ｖ）ないしT2（Ｖ）が中間の透過
率を持つと仮定し、S1に何らかの原因（例えばノ
イズ）でT1（Ｖ）を下げようとする変動が起こ
るとすると、上述と同様にV1が低い方に向い、
T2（Ｖ）が高い方に向い、従つてV2が高い方に
向い、T1（Ｖ）がますます低くなり、T1（Ｖ）
が低、T2（Ｖ）が高の安定点に収斂する。 Next, suppose that T 1 (V) to T 2 (V) have an intermediate transmittance, and if a fluctuation occurs in S 1 due to some reason (e.g. noise) that tends to lower T 1 (V). , as mentioned above, V 1 is towards the lower side,
T 2 (V) goes higher, therefore V 2 goes higher, T 1 (V) becomes lower and lower, and T 1 (V)
converges to a stable point where T 2 (V) is low and T 2 (V) is high.
結局この系には２つの安定な平衡点と１つの不
安定な平衡点の存在することが分る。 It turns out that this system has two stable equilibrium points and one unstable equilibrium point.
一方の光変調器（素子）が“１”（高透過）、他
方の光変調器（素子）が“０”（低透過）の状態
にあるとき、本発明の光マルチバイブレータの基
本的構成を示す系は、安定状態にあることから、
“１”側の検出器の出力を“０”に、または
“０”側の検出器の出力を“１”に光トリガする
ことにより、前記の系の状態を反転させて“０”
を“１”の状態に、“１”を“０”の状態に移す
ことが可能となり、双安定光マルチバイブレータ
（光フリツプフロツプ）動作を行うことができ
る。 When one optical modulator (element) is in the state of "1" (high transmission) and the other optical modulator (element) is in the state of "0" (low transmission), the basic configuration of the optical multivibrator of the present invention is Since the system shown is in a stable state,
By optically triggering the output of the detector on the "1" side to "0" or the output of the detector on the "0" side to "1", the state of the system is reversed and the state becomes "0".
It becomes possible to shift the signal to the "1" state and from "1" to the "0" state, allowing bistable optical multivibrator (optical flip-flop) operation to be performed.
次に非安定光マルチバイブレータについて説明
する。この場合には、交叉帰還ループと自己帰還
ループが速在し、S1，S2それぞれに下記の動作が
行われるようにバイアス電圧が印加されている。
電気光学効果を利用した光変調器に、その出力光
強度に比例した電圧を帰還することにより、入力
光に対して出力光が第３図に示すようなヒステリ
シス特性（光双安定特性）をもつことが知られて
いる。 Next, the unstable optical multivibrator will be explained. In this case, a cross-feedback loop and a self-feedback loop are present, and a bias voltage is applied to each of S 1 and S 2 so that the following operations are performed.
By feeding back a voltage proportional to the output light intensity to an optical modulator that utilizes the electro-optic effect, the output light has hysteresis characteristics (optical bistable characteristics) with respect to the input light as shown in Figure 3. It is known.
そこでα１≠０、α２≠０、β１≠０、β２≠
０とし、αループの時定数τ〓はβループの時定
数τ〓に比べて十分小さいものとする。さらに二
つの光変調器（素子）はヒステリシス特性をも
ち、入力光強度Ｄi1，Ｐi2として第３図に示すＰi
をとる。このときそれぞれの光変調器（素子）は
“１”か“０”の二つの状態をとり得る。 Therefore, α 1 ≠0, α 2 ≠0, β 1 ≠0, β 2 ≠
0, and the time constant τ of the α loop is sufficiently smaller than the time constant τ of the β loop. Furthermore, the two optical modulators (elements) have hysteresis characteristics, and the input light intensities D i1 and P i2 are shown in FIG .
Take. At this time, each optical modulator (element) can take two states: "1" or "0".
次にβルーブ効果について考える。(4)式より分
かるように、前記の帰還による電圧は、時定数τ
〓がτ〓に比べて十分大きいので、それぞれの光
変調器（素子）へのバイアス電圧を変化させるこ
とと等価である。 Next, let's consider the β-lube effect. As can be seen from equation (4), the voltage due to the feedback described above is determined by the time constant τ
Since 〓 is sufficiently larger than τ〓, this is equivalent to changing the bias voltage to each optical modulator (element).
バイアス電圧により第３図の特性は変化し、動
作点を“１”の状態または“０”の状態に移すこ
とが可能である。そこで二つの光変調器（素子）
が“０”に対応するバイアス電圧を加えたとき
“０”になり、“１”に対応するバイアス電圧を加
えたとき“１”になるものとする。 The characteristics shown in FIG. 3 change depending on the bias voltage, and it is possible to shift the operating point to the "1" state or the "0" state. Therefore, two optical modulators (elements)
It is assumed that when a bias voltage corresponding to "0" is applied, it becomes "0", and when a bias voltage corresponding to "1" is applied, it becomes "1".
ある時刻に一方の光変調器（素子）が“１”に
あり、他方の光変調器（素子）が“０”になつた
とする。βループを通してそれぞれの光変調器に
帰還電圧を加えることにより、τ〓程度の時間で
この状態は反転する。このようにして、外部から
の光入力なしに反転を繰り返し、非安定光マルチ
バイブレータとして動作する。 Assume that one optical modulator (element) is at "1" and the other optical modulator (element) is at "0" at a certain time. By applying a feedback voltage to each optical modulator through the β loop, this state is reversed in a time of approximately τ〓. In this way, it repeats inversion without any external optical input, and operates as an unstable optical multivibrator.
次に単安定マルチバイブレータについて説明す
る。単安定マルチバイブレータは前記の双安定マ
ルチバイブレータを非安定マルチバイブレータと
中間の安定状態を持つものと考えられる。 Next, the monostable multivibrator will be explained. A monostable multivibrator can be considered to have a stable state intermediate between the above-mentioned bistable multivibrator and an unstable multivibrator.
単安定マルチバイブレータでは交叉帰還ループ
のほかに自己帰還ループも存在し、下記の動作が
行われるよう、S1，S2それぞれに異なつたバイア
ス電圧が印加されている。 A monostable multivibrator has a self-feedback loop in addition to the cross-feedback loop, and different bias voltages are applied to S 1 and S 2 so that the following operations occur.
説明の都合上、光変換器（素子）S1が“１”、
光変換器（素子）S2が“０”で安定状態にあるも
のとするが、その逆であつても同様に説明でき
る。この場合、S1，BS1，D1，α１，β１で構成
される部分（第１図の上側部分）は前に非安定マ
ルチバイブレータで説明したような光双安定等性
（ヒステリシス特性）を備え、かつτ〓1＜τ〓1
とする。またS2，BS2，D2，α２，β２で構成さ
れる部分（第１図の下側部分）は双安定マルチバ
イブレータ動作に近い状態をとる（双安定マルチ
バイブレータの場合にはα２は０であつたが、こ
の場合にはα２が存在するものの、α２はβ２に
比べてかなり小さいか、または０であつてもよ
い）。 For convenience of explanation, optical converter (element) S 1 is “1”,
Although it is assumed that the optical converter (element) S 2 is in a stable state at "0", the same explanation can be given even if the opposite is true. In this case, the part composed of S 1 , BS 1 , D 1 , α 1 , and β 1 (the upper part in Figure 1) has optical bistable isomorphism (hysteresis characteristic ), and τ〓 1 ＜τ〓 1
shall be. Also, the part composed of S 2 , BS 2 , D 2 , α 2 , and β 2 (lower part in Figure 1) takes a state close to bistable multivibrator operation (in the case of a bistable multivibrator, α 2 was 0, but in this case α 2 is present, but α 2 may be much smaller than β 2 or may be 0).
初期状態で光変調器S1は“１”であるが、例え
ばD1の入力に一時的にトリガ入力を加えること
等によりその出力を一時的に“０”にするものと
すると、第３図のヒステリシス特性の“１”から
“０”に安定点が変化し、一時的なトリガ入力を
取り除いてもD1の出力は“０”状態のままにな
る。τ〓1＜τ〓1であるからβ１によつてα１の
帰還よりもゆつくりとT2（Ｖ）の動作バイアス
を減少し、T2（Ｖ）（すなわち第１図の下側部
分）が高透過状態にスイツチする。 In the initial state, the optical modulator S 1 is "1", but if the output is temporarily set to "0" by, for example, temporarily adding a trigger input to the input of D 1 , as shown in Fig. 3. The stable point of the hysteresis characteristic changes from "1" to "0", and even if the temporary trigger input is removed, the output of D1 remains in the "0" state. Since τ〓 1 <τ〓 1 , β 1 reduces the operating bias of T 2 (V) more slowly than the feedback of α 1 , and reduces the operating bias of T 2 (V) (i.e., the lower part of Fig. 1) . ) switches to high transmission state.
そこで光変調器（素子）S2の出力は“０”から
“１”に変化し、従つてD2の出力V2はβ２を介し
て光変調器（素子）S1のバイアス電圧を高め、
T1（Ｖ）を低透過状態から高透過状態にもど
す。 Therefore, the output of the optical modulator (element) S 2 changes from "0" to "1", and therefore the output V 2 of D 2 increases the bias voltage of the optical modulator (element) S 1 via β 2 . ,
Return T 1 (V) from a low transmission state to a high transmission state.
光変調器（素子）S1の出力が“１”にもどり、
β１を介してT2（Ｖ）を低透過状態、従つて光
変調器（素子）S2の出力が“０”の安定状態にも
どる。 The output of optical modulator (element) S 1 returns to “1”,
Through β 1 , T 2 (V) returns to a low transmission state, and therefore the output of the optical modulator (element) S 2 returns to a stable state of “0”.
このように一巡の動作は主として時定数（τ〓
１＋τ〓2）で支配され、τ〓1＋τ〓2程度の光パ
ルス１個を出力する単安定マルチバイブレータを
実現できる。 In this way, one cycle of operation mainly depends on the time constant (τ〓
It is possible to realize a monostable multivibrator that outputs one optical pulse of approximately τ 1 + τ 2 ) .
なお、トリガ入力をD1の入力に加えることで
説明したが、“０”状態の光検出器D2の入力にト
リガ入力を与えることも可能である。 Although the explanation has been given by applying the trigger input to the input of D1 , it is also possible to apply the trigger input to the input of the photodetector D2 which is in the "0" state.
複数の光学素子を配列して安定に動作させるに
は、光集積化の手法が最適である。光マルチバイ
ブレータは、光集積化を行うことにより、動作電
力を大幅に減少させることが可能（状態の反転に
必要なエネルギーはピコジユール程度まで下げる
ことが可能）であり、サイズの小型化、安定化と
ともに、高速動作のためにも重要である。 Optical integration is the optimal method for arranging multiple optical elements and operating them stably. By optically integrating optical multivibrators, it is possible to significantly reduce the operating power (the energy required for state reversal can be reduced to about picojoules), and the size can be reduced and stabilized. It is also important for high-speed operation.
光マルチバイブレータは、光による論理機能装
置や、光PCM等の光パルス技術において、その
基本となる光回路素子となるものである。 Optical multivibrators are the basic optical circuit elements in optical logic function devices and optical pulse technologies such as optical PCM.
電子回路におけるフリツプフロツプをはじめと
するマルチバイブレータは、パルス回路技術の根
幹をなすものである。光パルス回路においても光
マルチバイブレータは不可欠な回路要素であり、
光パルスの制御や整形、計数等の機能が得られ
る。本発明は一部に電子回路を用いるが、入出力
は光により構成されるので、光集積化による微小
電力動作と高速動作が実現でき、光回路技術への
波及効果が極めて大きい。 Multivibrators such as flip-flops in electronic circuits form the basis of pulse circuit technology. Optical multivibrator is also an essential circuit element in optical pulse circuits.
Functions such as optical pulse control, shaping, and counting can be obtained. Although the present invention uses electronic circuits in part, the input/output is constituted by light, so it is possible to realize micro-power operation and high-speed operation through optical integration, which has an extremely large ripple effect on optical circuit technology.
以上述べたように、本発明の光マルチバイブレ
ータは、電気光学効果を用いた２個以上の光変調
器のそれぞれの光出力に対応した電圧を、互いに
他の前記光変調器に帰還することにより、光双安
定（光フリツプフロツプ）、光単安定、光非安定
の３種の光マルチバイブレータ動作をさせる回路
であつて、次に列挙する応用が考えられる。 As described above, the optical multivibrator of the present invention feeds back voltages corresponding to the respective optical outputs of two or more optical modulators using the electro-optic effect to the other optical modulators. The present invention is a circuit for operating three types of optical multivibrators: optical bistable (optical flip-flop), optical monostable, and optical astable, and the following applications can be considered.
(1) 光集積化による素子の実現
同一基板上に複数の光変調器を集積化し、小
型化、高効率化を図る。(1) Realization of devices through optical integration Multiple optical modulators are integrated on the same substrate to achieve smaller size and higher efficiency.
(2) 単安定光マルチバイブレータによる光パルス
の整形。(2) Optical pulse shaping using a monostable optical multivibrator.
(3) 非安定光マルチバイブレータによる光パルス
列発生。(3) Optical pulse train generation using an unstable optical multivibrator.
(4) 双安定光マルチバイブレータによる光パルス
計数および論理記憶。(4) Optical pulse counting and logical storage using a bistable optical multivibrator.
すなわち、具体的には、光計算機用記憶素子、
計数素子、光フアイバ中の伝送においてくずれた
光パルスの整形等の応用が考えられる。 That is, specifically, an optical computer storage element,
Possible applications include counting elements and shaping optical pulses that are distorted during transmission in optical fibers.
第１図は本発明の光マルチバイブレータの基本
的構成を示す図、第２図は第１図の光マルチバイ
ブレータの基本的構成図の帰還系の等価回路図、
第３図は電気光学効果を利用した光変調器の出力
光強度に比例した電圧を帰還したときの入力光強
度と出力光強度の関係を示す図、第４図は光変調
器の印加電圧と透過率の関係の一例を示す図であ
る。
Ｐi1，Ｐi2……入力光強度、Ｐp1，Ｐp2……出力
光強度、S1，S2……光変調器、T1（Ｖ），T2
（Ｖ）……光変調器の透過率、BS1，BS2……ビー
ムスプリツタ、D1，D2……光−電圧変換系、
V1，V2……光変調器の出力電圧、α１，β１，
α２，β２……帰還率、ＶB1，ＶB2……光変調器
に加えるバイアス電圧、ＶL，ＶH……光変調器の
透過率の極値をとる印加電圧。
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of the optical multivibrator of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the feedback system of the basic configuration diagram of the optical multivibrator in FIG.
Figure 3 is a diagram showing the relationship between input light intensity and output light intensity when a voltage proportional to the output light intensity of an optical modulator using the electro-optic effect is fed back, and Figure 4 is a diagram showing the relationship between the applied voltage of the optical modulator and the output light intensity. FIG. 3 is a diagram showing an example of a relationship between transmittances. P i1 , P i2 ... Input light intensity, P p1 , P p2 ... Output light intensity, S 1 , S 2 ... Optical modulator, T 1 (V), T 2
(V) ... Transmittance of optical modulator, BS 1 , BS 2 ... Beam splitter, D 1 , D 2 ... Light-voltage conversion system,
V 1 , V 2 ...Output voltage of optical modulator, α 1 , β 1 ,
α 2 , β 2 ... Feedback factor, V B1 , V B2 ... Bias voltage applied to the optical modulator, V L , V H ... Applied voltage that takes the extreme value of the transmittance of the optical modulator.
Claims (1)
変調器と、大部分の光を透過しかつ一部の光を反
射する一対のビームスプリツタと、光検出器をも
つ一対の光−電圧変換系と、この光−電圧変換系
より前記の一対の光変調器それぞれに帰還信号を
与える一対の自己帰還ループおよび交叉帰環ルー
プの少なくともいずれかよりなり、前記の一対の
光変調器に与えられた光入力の出力光を前記のビ
ームスプリツタで反射し、前記の光−電圧変換系
で光電変換して得られた電圧を前記の各帰還ルー
プを介して前記の各光変調器に帰還するものであ
つて、前記の各光変調器に加えるバイアス電圧お
よび前記の各光変調器への帰還率と時定数の設定
により、双安定または単安定または非安定動作を
させることを特徴とする光マルチバイブレータ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の光マルチバイブ
レータにおいて、前記の一対の光変調器のそれぞ
れの透過率は電圧に対する位相を含めて等価とな
るような同一特性の２素子とし、かつ交叉帰還ル
ープのみを有し、前記の一方の素子が“１”、他
方の素子が“０”の状態にあるとき、前記の一方
の素子側の検出器の出力を“０”に、または前記
の他方の素子側の検出器の出力を“１”に光トリ
ガすることにより、前記の光マルチバイブレータ
の動作状態を反転させて、“０”を“１”に
“１”を“０”に移すことを特徴とする双安定光
マルチバイブレータ。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の光マルチバイブ
レータにおいて、一方の前記の光変調器は“１”
に対応するバイアス電圧が加えられたとき、光−
電圧変換系の光検出器の出力が“０”となり、
“０”に対応するバイアス電圧が加えられたと
き、光−電圧変換系の光検出器の出力が“１”と
なり、他方の光変調器は“０”、“１”のどちらの
場合のバイアス電圧を加えても“０”となるよう
にし、前記の一方の光変調器が“１”、前記の他
方の光変調器が“０”の状態において、他方の光
変調器を過渡的光入力で、“１”の状態にするこ
とにより、光パルスを１個出力することを特徴と
する単安定光マルチバイブレータ。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の光マルチバイブ
レータにおいて、前記の光変調器への帰還率がす
べて零でなく、一方の自己帰還ループの時定数が
他方の光変調器への帰還ループの時定数に比べて
十分小さく、前記の一対の光変調器がヒステリシ
ス特性をもち、かつ“０”に対応するバイアス電
圧を加えたとき“０”になり、“１”に対応する
バイアス電圧を加えたとき“１”になるように
し、ある時刻に一方の光変調器が“１”にあり、
他方の光変調器が“０”にあつて、交叉帰還ルー
プを通して前記のそれぞれの光変調器に帰還電圧
を加えることにより、前記の双方の光変調器の状
態が反転することを特徴とする非安定光マルチバ
イブレータ。[Claims] 1. A pair of optical modulators whose transmittance changes depending on applied voltage, a pair of beam splitters that transmit most of the light and reflect some of the light, and a photodetector. and at least one of a pair of self-feedback loops and cross-feedback loops that provide a feedback signal from the light-voltage conversion system to each of the pair of optical modulators, The output light of the optical input given to the optical modulator is reflected by the beam splitter, and the voltage obtained by photoelectric conversion by the light-to-voltage conversion system is passed through each of the feedback loops to the output light of the optical modulator. Feedback is fed back to each optical modulator, and bistable, monostable, or astable operation can be achieved by setting the bias voltage applied to each optical modulator and the feedback rate and time constant to each optical modulator. An optical multivibrator that is characterized by 2. In the optical multivibrator according to claim 1, the pair of optical modulators are two elements having the same characteristics such that their respective transmittances are equivalent including the phase with respect to the voltage, and a cross feedback loop is provided. and when one of the elements is in the state of "1" and the other element is in the state of "0", the output of the detector on the side of one of the elements is set to "0", or the output of the detector on the side of the other element is set to "0", or By optically triggering the output of the detector on the element side to "1", the operating state of the optical multivibrator is reversed, and "0" is changed to "1" and "1" to "0". A bistable optical multivibrator with special features. 3. In the optical multivibrator according to claim 1, one of the optical modulators is "1".
When a bias voltage corresponding to
The output of the photodetector of the voltage conversion system becomes “0”,
When a bias voltage corresponding to “0” is applied, the output of the photodetector of the photo-voltage conversion system becomes “1”, and the other optical modulator is biased to either “0” or “1”. Even if a voltage is applied, it becomes "0", and when one of the optical modulators is at "1" and the other optical modulator is at "0", the other optical modulator is connected to transient optical input. A monostable optical multivibrator is characterized in that it outputs one optical pulse when set to the "1" state. 4. In the optical multivibrator according to claim 1, the feedback factors to the optical modulator are all non-zero, and the time constant of one self-feedback loop is the same as that of the feedback loop to the other optical modulator. It is sufficiently small compared to the constant, and the pair of optical modulators has hysteresis characteristics, and when a bias voltage corresponding to "0" is applied, it becomes "0", and when a bias voltage corresponding to "1" is applied. At a certain time, one of the optical modulators is at “1”,
When the other optical modulator is at "0", by applying a feedback voltage to each of the optical modulators through a cross-feedback loop, the states of both of the optical modulators are inverted. Stable light multivibrator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10766779A JPS5632122A (en) | 1979-08-25 | 1979-08-25 | Light multivibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10766779A JPS5632122A (en) | 1979-08-25 | 1979-08-25 | Light multivibrator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5632122A JPS5632122A (en) | 1981-04-01 |
| JPS6237767B2 true JPS6237767B2 (en) | 1987-08-14 |
Family
ID=14464945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10766779A Granted JPS5632122A (en) | 1979-08-25 | 1979-08-25 | Light multivibrator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5632122A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57155517A (en) * | 1981-03-20 | 1982-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photoelectromotive force driving type optical multi- vibrator device |
| JPH0721604B2 (en) * | 1984-03-21 | 1995-03-08 | セイコーエプソン株式会社 | Optical calculator |
| US8823464B2 (en) * | 2011-11-01 | 2014-09-02 | Instituto Potosino de Investigacion Cientifica y Tecnológica A.C. | Reconfigurable multivibrator element based on chaos control |
-
1979
- 1979-08-25 JP JP10766779A patent/JPS5632122A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5632122A (en) | 1981-04-01 |
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