JP3466980B2 - Optical signal arithmetic circuit and optical signal arithmetic method - Google Patents
Optical signal arithmetic circuit and optical signal arithmetic methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号演算回路、
光信号演算方法、および、情報記録媒体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical signal arithmetic circuit,
The present invention relates to an optical signal calculation method and an information recording medium.
【０００２】特に、全光学的な光回路に対して光制御信
号を与えることにより、論理和や論理積を求める二値演
算論理ゲートを実現するのに好適な、光信号演算回路、
光信号演算方法、および、これらを実現するプログラム
を記録した情報記録媒体に関する。In particular, an optical signal arithmetic circuit suitable for realizing a binary arithmetic logic gate for obtaining a logical sum or a logical product by giving an optical control signal to an all-optical optical circuit,
The present invention relates to an optical signal calculation method and an information recording medium in which a program for realizing these is recorded.
【０００３】[0003]
【従来の技術】従来から、論理和や論理積を求めるため
のＡＮＤゲート、ＯＲゲートを実現する技術として、与
える制御信号によって、ＡＮＤゲートとして機能した
り、ＯＲゲートとして機能したりする制御信号付き論理
ゲートが提案されている。このような制御信号付き論理
ゲートを実現する技術として、従来から電子トランジス
タを用いたフリップフロップ型電子回路が採用されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for realizing an AND gate and an OR gate for obtaining a logical sum or a logical product, a control signal that functions as an AND gate or an OR gate is provided depending on a control signal given. Logic gates have been proposed. As a technique for realizing such a logic gate with a control signal, a flip-flop type electronic circuit using an electronic transistor has been conventionally used.
【０００４】しかしながら、このような電子回路（電子
スイッチングデバイス）の動作周波数には、数百ＭＨｚ
〜数ＧＨｚ程度に速度の限界があることが理論的に知ら
れている。However, the operating frequency of such an electronic circuit (electronic switching device) is several hundred MHz.
It is theoretically known that the speed is limited to about several GHz.
【０００５】このため、次次世代の超高速光ネットワー
ク通信のルータに要求されるような、テラヘルツ（ＴＨ
ｚ）〜ペタヘルツ（ＰＨｚ）程度の動作周波数が必要な
超高速スイッチングを実現するための、電子トランジス
タとは異なるまったく新しい技術が求められている。For this reason, the terahertz (TH) required for the next-generation ultra-high-speed optical network communication router is required.
z) to Petahertz (PHz), a completely new technology different from the electronic transistor is required to realize ultra-fast switching that requires an operating frequency.
【０００６】このような超高速スイッチングを実現する
ための技術として期待されているものが、全光型スイッ
チング素子である。全光型スイッチング素子には、大き
くわけて、半導体の光非線形性を用いるものと、光ファ
イバの光非線形性を用いるものと、の２つが知られてお
り、次世代の波長分割多重（Wave length Division Mul
tiplex；ＷＤＭ）光ネットワークの構築に向け、活発に
研究開発が行われている。An all-optical switching element is expected as a technique for realizing such ultra-high speed switching. There are two types of all-optical switching devices, one that uses the optical non-linearity of semiconductors and the other that uses the optical non-linearity of optical fibers. Division Mul
tiplex; WDM) Active research and development is being conducted toward the construction of optical networks.
【０００７】このような、非線形光学装置では、屈折率
の変化が電界の強度の２乗に比例する成分を有するＫｅ
ｒｒ媒質を用いる。複数の光導波路を近接させてこの媒
質を通過するように配置する。非線形光学装置では、入
力された光信号を非線形媒質を介して干渉させることに
より、さまざまな処理を行うものである。このような干
渉による効果を相互位相変調効果と呼ぶ。In such a non-linear optical device, Ke has a component in which the change in the refractive index is proportional to the square of the strength of the electric field.
An rr medium is used. A plurality of optical waveguides are arranged close to each other so as to pass through this medium. The nonlinear optical device performs various processes by causing an input optical signal to interfere via a nonlinear medium. The effect of such interference is called the cross phase modulation effect.
【０００８】また、光スイッチング技術、光インターコ
ネクション技術等の非線形光技術の発達により、すべて
を光回路により構成した全光型の光コンピュータも提案
されつつある。With the development of non-linear optical technology such as optical switching technology and optical interconnection technology, an all-optical type optical computer in which all are composed of optical circuits is being proposed.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の光スイッチング素子には、以下のような課
題があった。However, the above-described conventional optical switching element has the following problems.
【００１０】すなわち、従来提案されている光スイッチ
ング素子は、単純な論理否定ゲートを実現するものや、
制御信号によって以下の
・論理否定ゲート機能
・入力信号をそのまま出力するゲート
という２つの機能を切り替える制御信号付き論理否定ゲ
ートのような単純なものがほとんどであり、１制御信
号、１入力信号、１出力信号の、高々２入力のものであ
った。That is, the conventionally proposed optical switching elements are those that realize a simple logical negation gate,
Most of the simple ones such as a logical negation gate with a control signal that switches between the following two functions: a logical negation gate function and a gate that outputs the input signal as it is according to the control signal are: 1 control signal, 1 input signal, 1 The output signal was at most two inputs.
【００１１】一方で、制御信号の入力によって、以下の
・論理積ゲート
・論理和ゲート
という２つの機能を切り替える制御信号付き２値論理ゲ
ートは、１制御信号、２入力信号、１出力信号の、３入
力のものであるが、このようなゲートの実現は難しかっ
た。On the other hand, a binary logic gate with a control signal for switching between the following two functions of a logical product gate and a logical sum gate according to the input of a control signal is a control signal, a 2-input signal, and a 1-output signal. Although it has three inputs, it was difficult to realize such a gate.
【００１２】また、制御信号入力として電気信号を用い
る制御信号付き２値論理ゲートの提案もされていないわ
けではないが、全光型の素子として実現されることが強
く望まれている。Although a binary logic gate with a control signal using an electric signal as a control signal input has not been proposed, it is strongly desired to realize it as an all-optical device.
【００１３】本発明は、全光型制御信号付き２値論理ゲ
ートを実現するのに好適な、光信号演算回路、光信号演
算方法、および、これらを実現するプログラムを記録し
た情報記録媒体を提供することを目的とする。The present invention provides an optical signal arithmetic circuit, an optical signal arithmetic method suitable for realizing a binary logic gate with an all-optical control signal, and an information recording medium recording a program for realizing these. The purpose is to do.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示す
る。In order to achieve the above object, the following invention is disclosed according to the principle of the present invention.
【００１５】本発明の第１の観点に係る光信号演算回路
は、媒質と、第１、第２、および、第３の光導波路と、
を備えるように構成する。An optical signal arithmetic circuit according to a first aspect of the present invention comprises a medium, first, second and third optical waveguides,
To be provided.
【００１６】ここで、媒質は、屈折率の変化が電界の強
度の２乗に比例する成分を持つ。Here, the medium has a component in which the change in the refractive index is proportional to the square of the strength of the electric field.
【００１７】一方、第１、第２、および、第３の光導波
路は、媒質を介して互いに干渉可能な区間が平行かつ等
間隔に配置され、一端から同じ位相、および、同じ基本
波長を有する光信号入力を受け付け、他端から光信号出
力を出力する。On the other hand, the first, second, and third optical waveguides are arranged such that the sections capable of interfering with each other through the medium are parallel and at equal intervals, and have the same phase and the same fundamental wavelength from one end. It receives an optical signal input and outputs an optical signal output from the other end.
【００１８】さらに、媒質および第１、第２、および、
第３の光導波路からなるマルチコア光学系によって決ま
る臨界強度Pc (Pc＞0)について次の関係Further, the medium and the first, second, and
Regarding the critical intensity Pc (Pc> 0) determined by the multi-core optical system consisting of the third optical waveguide, the following relation
【００１９】[0019]
【数１０】 [Equation 10]
【００２０】[0020]
【数１１】 [Equation 11]
【００２１】[0021]
【数１２】
を満たす定数T、定数F、定数Wに対し、以下の条件
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を満たすように、互い
に干渉可能な区間の長さを定める。[Equation 12] With respect to the constant T, the constant F, and the constant W satisfying the above conditions, the lengths of the sections in which they can interfere with each other are determined so as to satisfy the following conditions (a), (b), (c), and (d).
【００２２】条件（ａ）…第１、第２、および、第３の
光導波路がいずれも強度Fの光信号入力を受け付けた場
合、第１、第２、および、第３の光導波路の光信号出力
の強度はいずれもFである。Condition (a): When the first, second, and third optical waveguides all receive an optical signal input of intensity F, the light of the first, second, and third optical waveguides is received. The intensity of the signal output is F in each case.
【００２３】条件（ｂ）…第１の光導波路が強度Tの、
第２、および、第３の光導波路が強度Fの、光信号入力
を受け付けた場合、第１の光導波路の光信号出力の強度
はWより小さく、第２、および、第３の光導波路の光信
号出力の強度はいずれもWより大きい。Condition (b) ... The first optical waveguide has strength T,
When the second and third optical waveguides have the intensity F and receive the optical signal input, the intensity of the optical signal output of the first optical waveguide is smaller than W, and the optical signal output of the second and third optical waveguides is The intensity of the optical signal output is greater than W.
【００２４】条件（ｃ）…第１、および、第２の光導波
路が強度Tの、第３の光導波路が強度Fの、光信号入力を
受け付けた場合、第１、および、第２の光導波路の光信
号出力の強度はWより小さく、第３の光導波路の光信号
出力の強度はWより大きい。Condition (c) ... When the first and second optical waveguides have the intensity T and the third optical waveguide has the intensity F and the optical signal input is received, the first and second optical waveguides are received. The optical signal output intensity of the waveguide is less than W, and the optical signal output intensity of the third optical waveguide is greater than W.
【００２５】条件（ｄ）…第１、第２、および、第３の
光導波路がいずれも強度Tの光信号入力を受け付けた場
合、第１、第２、および、第３の光導波路の光信号出力
の強度はいずれもTである。Condition (d) ... When the first, second, and third optical waveguides all receive an optical signal input of intensity T, the light of the first, second, and third optical waveguides is received. The signal output intensity is T in all cases.
【００２６】また、上記光信号演算回路において、互い
に干渉可能な区間の長さは、第１の光導波路内における
光信号の強度の変化の半ビート長であるように構成する
ことができる。Further, in the above optical signal arithmetic circuit, the length of the interval in which they can interfere with each other can be configured to be a half beat length of the change in the intensity of the optical signal in the first optical waveguide.
【００２７】また、上記光信号演算回路において、第２
の光導波路の光信号入力の強度はFであり、第１、およ
び、第３の光導波路の光信号入力の強度がTであること
を真に、Fであることを偽に、対応付け、第２の光導波
路の光信号出力の強度がWより大きいことを真に、そう
でないことを偽に、対応付け、第１、および、第３の光
導波路の光信号入力の論理積を第２の光導波路の光信号
出力とするように構成することができる。In the above optical signal arithmetic circuit, the second
The optical signal input strength of the optical waveguide of is F, and the optical signal input strengths of the first and third optical waveguides are associated with T being true and F being false. The fact that the intensity of the optical signal output of the second optical waveguide is larger than W is true, and the intensity of the optical signal output of the second optical waveguide is false, and the logical product of the optical signal inputs of the first and third optical waveguides is associated with the second. The optical signal output of the optical waveguide can be configured.
【００２８】また、上記光信号演算回路において、第２
の光導波路の光信号入力の強度はTであり、第１、およ
び、第３の光導波路の光信号入力の強度がTであること
を真に、Fであることを偽に、対応付け、第２の光導波
路の光信号出力の強度がWより大きいことを真に、そう
でないことを偽に、対応付け、第１、および、第３の光
導波路の光信号入力の論理和を第２の光導波路の光信号
出力とするように構成することができる。In the above optical signal arithmetic circuit, the second
The optical signal input intensity of the optical waveguide of is associated with T, and the optical signal input intensity of the first and third optical waveguides is associated with T being true and F being false. The fact that the intensity of the optical signal output of the second optical waveguide is greater than W is true, and the intensity of the optical signal output is false otherwise, and the logical sum of the optical signal inputs of the first and third optical waveguides is associated with the second. The optical signal output of the optical waveguide can be configured.
【００２９】また、上記光信号演算回路において、第
１、および、第３の光導波路の光信号入力は、パルス強
度がTであることを真に、パルス強度がFであることを偽
に、対応付けられ、基本波長を含む波長スペクトルを有
するパルス状の光信号であるように構成することができ
る。In the above optical signal arithmetic circuit, the optical signal input to the first and third optical waveguides is true when the pulse intensity is T and false when the pulse intensity is F. It can be configured to be a pulsed optical signal having a wavelength spectrum associated with it and including a fundamental wavelength.
【００３０】また、上記光信号演算回路において、第
１、および、第３の光導波路の光信号入力は、パルス強
度がTであることを真に、パルス強度がFであることを偽
に、対応付けられ、基本波長を含む波長スペクトルを有
するソリトン状の光信号であるように構成することがで
きる。In the above optical signal arithmetic circuit, the optical signal input to the first and third optical waveguides is true when the pulse intensity is T and false when the pulse intensity is F. It can be configured to be a soliton-shaped optical signal having a wavelength spectrum associated therewith and including a fundamental wavelength.
【００３１】本発明の第２の観点に係る光信号演算方法
は、上記のいずれかの光信号演算回路を用いる方法であ
り、入力工程と、出力工程と、を備えるように構成す
る。An optical signal calculation method according to a second aspect of the present invention is a method using any one of the optical signal calculation circuits described above, and is configured to include an input step and an output step.
【００３２】ここで、入力工程では、当該光信号演算回
路の第１、第２、および、第３の光導波路に、光信号入
力を与える。Here, in the input step, an optical signal input is given to the first, second and third optical waveguides of the optical signal arithmetic circuit.
【００３３】一方、出力工程では、当該光信号演算回路
の第２の光導波路の光信号出力を得る。On the other hand, in the output step, the optical signal output of the second optical waveguide of the optical signal arithmetic circuit is obtained.
【００３４】また、本発明の光信号演算回路、および、
光信号演算方法を光コンピュータ上に実現するプログラ
ムをコンパクトディスク、フロッピーディスク、ハード
ディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディス
ク、磁気テープ、半導体メモリなどのコンピュータ読取
可能な情報記録媒体に記録することができる。The optical signal arithmetic circuit of the present invention, and
A program for realizing the optical signal calculation method on an optical computer can be recorded on a computer-readable information recording medium such as a compact disk, a floppy disk, a hard disk, a magneto-optical disk, a digital video disk, a magnetic tape, and a semiconductor memory.
【００３５】本発明の情報記録媒体に記録されたプログ
ラムを、光コンピュータに実行させてこれを光信号演算
回路として機能させることにより、上記の光信号演算回
路、および、光信号演算方法を実現することができる。The program recorded on the information recording medium of the present invention is executed by an optical computer to cause it to function as an optical signal arithmetic circuit, thereby realizing the above optical signal arithmetic circuit and optical signal arithmetic method. be able to.
【００３６】また、当該光コンピュータとは独立して、
本発明のプログラムを記録した情報記録媒体を配布、販
売することができるとともに、当該情報記録媒体に記録
されたプログラムをコンピュータ通信網を介して伝送
し、伝送したプログラムを他の情報記録媒体に記録する
ことができる。Further, independently of the optical computer,
An information recording medium recording the program of the present invention can be distributed and sold, the program recorded in the information recording medium is transmitted through a computer communication network, and the transmitted program is recorded in another information recording medium. can do.
【００３７】[0037]
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を説明
する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのも
のであり、本発明の範囲を制限するものではない。した
がって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素
をこれと均等なものに置換した実施形態を採用すること
が可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含
まれる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below. It should be noted that the embodiments described below are for the purpose of explanation, and do not limit the scope of the present invention. Therefore, a person skilled in the art can adopt an embodiment in which each of these elements or all the elements are replaced by equivalents thereof, but these embodiments are also included in the scope of the present invention.
【００３８】図１、および、図２は、本発明の光信号演
算回路の第１の実施形態の概要構成を示す模式図であ
る。図１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、光信号演算回路
の正面図、左側面図、断面図（図１（ｂ）のＡ−Ａ断面
図）である。図１（ｄ）は、光信号演算回路の媒質を除
去した場合の正面図である。図２は、光信号演算回路の
斜視図である。以下、本図を参照して説明する。FIG. 1 and FIG. 2 are schematic diagrams showing a schematic configuration of the first embodiment of the optical signal arithmetic circuit of the present invention. 1A to 1C are a front view, a left side view, and a cross-sectional view (A-A cross-sectional view of FIG. 1B) of the optical signal arithmetic circuit, respectively. FIG. 1D is a front view when the medium of the optical signal arithmetic circuit is removed. FIG. 2 is a perspective view of the optical signal arithmetic circuit. Hereinafter, description will be given with reference to this figure.
【００３９】光信号演算回路１０１は、第１の光導波路
１１１、第２の光導波路１１２、第３の光導波路１１
３、の３つの光導波路を備える。これらは、石英ガラス
を用いた光ファイバなどにより構成することができる。The optical signal calculation circuit 101 includes a first optical waveguide 111, a second optical waveguide 112, and a third optical waveguide 11.
Three optical waveguides 3 and 3 are provided. These can be configured by an optical fiber or the like using quartz glass.
【００４０】本実施形態では、３つの光導波路１１１、
１１２、１１３は、互いに平行に配置され、相互の距離
は等しい。したがって、図１（ｂ）に示すように、光導
波路１１１、１１２、１１３をこれに直角な方向から見
ると、これらの中心が正三角形の頂点に配置される。In this embodiment, the three optical waveguides 111,
112 and 113 are arranged parallel to each other and have the same distance from each other. Therefore, as shown in FIG. 1B, when the optical waveguides 111, 112, and 113 are viewed from a direction perpendicular to the optical waveguides 111, 112, and 113, their centers are arranged at the vertices of an equilateral triangle.
【００４１】３つの光導波路１１１、１１２、１１３の
間は、非線形媒質１２１で満たされるとともに、３つの
光導波路１１１、１１２、１１３は、非線形媒質１２１
で覆われている。非線形媒質１２１の屈折率nは、当該
非線形媒質１２１に与えられた電界の強度Eにより、
n = a + b E2
のように変化する。ここで、a、bは、非線形媒質１２１
の材質により定まる定数であり、bは３次非線形感受率
と呼ばれる。非線形媒質１２１としては、たとえば、半
導体材料（GaAs, InP系超格子など）、半導体ドープガ
ラス（CdSSe, CaCl微粒子}など）、高屈折率ガラス（カ
ルコゲナイドガラス）、有機材料（ポリジアセチレン、
DEANSTなど）、有機分子液体（CS2, DEANST溶液など）
を用いることができる。The space between the three optical waveguides 111, 112 and 113 is filled with the non-linear medium 121, and the three optical waveguides 111, 112 and 113 are filled with the non-linear medium 121.
Is covered with. The refractive index n of the nonlinear medium 121 changes as n = a + bE 2 depending on the intensity E of the electric field given to the nonlinear medium 121. Here, a and b are the nonlinear medium 121.
Is a constant determined by the material of, and b is called the third-order nonlinear susceptibility. Examples of the non-linear medium 121 include semiconductor materials (GaAs, InP-based superlattice, etc.), semiconductor-doped glass (CdSSe, CaCl fine particles, etc.), high refractive index glass (chalcogenide glass), organic materials (polydiacetylene,
DEANST), organic molecular liquid (CS 2 , DEANST solution, etc.)
Can be used.
【００４２】本実施形態では、３つの光導波路１１１、
１１２、１１３に対して、それぞれ光信号を入力する。
これらの光信号は、上記のような屈折率変化を有する非
線形媒質を介して相互に干渉し合う。この干渉の発生に
より、干渉が行われる区間の長さZと、光信号入力の基
本波長と、光信号入力の強度の論理値に対する対応（い
ずれの強度を真に、いずれの強度を偽に対応させるか）
と、を調整すれば、制御信号入力付きの全光型２値論理
ゲートを実現することができる。In this embodiment, the three optical waveguides 111,
Optical signals are input to 112 and 113, respectively.
These optical signals interfere with each other via the non-linear medium having the above-mentioned change in refractive index. Correspondence to the logical value of the length Z of the section where the interference occurs, the fundamental wavelength of the optical signal input, and the intensity of the optical signal input due to the occurrence of this interference (corresponding to which intensity is true and which intensity is false) Do you want to)
By adjusting and, it is possible to realize an all-optical binary logic gate with a control signal input.
【００４３】上述のように、３つの光導波路１１１、１
１２、１１３に与えられた光信号が互いに干渉し合うた
めには、これらの信号が同じ光波長（上記の「基本波
長」）成分を含む必要がある。たとえば、同じレーザ光
源から発せられた光信号を基本とし、この光信号の強度
を調整して、論理値に対応させるなどの手法を用いるこ
とができる。As described above, the three optical waveguides 111, 1
In order for the optical signals given to 12 and 113 to interfere with each other, these signals must contain the same optical wavelength (the above-mentioned "fundamental wavelength") component. For example, it is possible to use a method in which an optical signal emitted from the same laser light source is used as a basis and the intensity of this optical signal is adjusted to correspond to a logical value.
【００４４】また、論理値の信号入力としてパルス状の
信号を用いる場合には、当該光信号は、オン・オフに対
応する波長成分と、元のレーザ光源が発した光信号の波
長成分の両者を含むことになる。元のレーザ光源が発し
た光信号の波長成分同士が共通するため、相互の干渉が
発生する。本発明では、このような干渉に基づく光信号
の強度変化を利用して、論理演算を行う。When a pulse-shaped signal is used as a logical value signal input, the optical signal has both a wavelength component corresponding to ON / OFF and a wavelength component of the optical signal emitted from the original laser light source. Will be included. Since the wavelength components of the optical signals emitted from the original laser light sources are common, mutual interference occurs. In the present invention, the logical operation is performed by utilizing the intensity change of the optical signal based on such interference.
【００４５】このように、３つの光信号入力があって、
これらが相互にＫｅｒｒ効果の下で干渉し合う状況は、
３体問題の力学系に帰着される。以下は、３つの光信号
入力が光導波路中の位置z (0≦z≦Z)によって変化する
様子を記述する力学系を表す微分方程式である。Thus, there are three optical signal inputs,
The situation in which these interfere with each other under the Kerr effect is
Reduced to the dynamical system of the three-body problem. The following is a differential equation representing a dynamical system that describes how the three optical signal inputs change with the position z (0 ≦ z ≦ Z) in the optical waveguide.
【００４６】[0046]
【数１３】 [Equation 13]
【００４７】[0047]
【数１４】 [Equation 14]
【００４８】[0048]
【数１５】 [Equation 15]
【００４９】[0049]
【数１６】 [Equation 16]
【００５０】[0050]
【数１７】 [Equation 17]
【００５１】[0051]
【数１８】 [Equation 18]
【００５２】[0052]
【数１９】 [Formula 19]
【００５３】ここで、Hは、この力学系のハミルトニア
ンであり、Q2、Q3、Q4は、光導波路１１１、１１２、１
１３や非線形媒質１２１の性質や、光導波路同士の距離
などによって定まる定数である。[数１９]の最後の２行
の項がＫｅｒｒ効果に由来する項であり、本力学系は、
z と -z について反転対称なハミルトン力学系であ
る。Here, H is the Hamiltonian of this dynamical system, and Q 2 , Q 3 , and Q 4 are the optical waveguides 111, 112, and 1.
13 is a constant determined by the properties of the non-linear medium 121 and the nonlinear medium 121, the distance between the optical waveguides, and the like. The last two lines of [Equation 19] are terms derived from the Kerr effect, and this dynamical system is
It is a Hamiltonian dynamical system with inversion symmetry about z and -z.
【００５４】なお、エネルギー保存則より、X1(0)+X
2(0)+X3(0)=X1(Z)+X2(Z)+X3(Z)が成立する。From the law of conservation of energy, X 1 (0) + X
2 (0) + X 3 (0) = X 1 (Z) + X 2 (Z) + X 3 (Z) holds.
【００５５】また、光信号演算回路１０１からなる光学
系の臨界強度Pc = ηは、以下のように定義される。The critical intensity Pc = η of the optical system including the optical signal calculation circuit 101 is defined as follows.
【００５６】[0056]
【数２０】 [Equation 20]
【００５７】また、以下のように、２つの信号入力の強
度を等しくrとし、それ以外の信号入力の強度をsとした
場合の解析解は、以下のように得ることができる。Further, as described below, when the strengths of the two signal inputs are equal to r and the strengths of the other signal inputs are s, an analytical solution can be obtained as follows.
【００５８】[0058]
【数２１】 [Equation 21]
【００５９】[0059]
【数２２】 [Equation 22]
【００６０】[0060]
【数２３】 [Equation 23]
【００６１】[0061]
【数２４】 [Equation 24]
【００６２】[0062]
【数２５】 [Equation 25]
【００６３】[0063]
【数２６】 [Equation 26]
【００６４】このように、３コア光導波路系の微分方程
式を解くとともに、対称性とエネルギー保存の法則を考
慮すれば、論理演算に用いられるさまざまな入力信号の
強度に対する出力信号の強度の様子が得られる。As described above, when the differential equation of the three-core optical waveguide system is solved and the law of symmetry and energy conservation is taken into consideration, the state of the strength of the output signal with respect to the strength of various input signals used in the logical operation is shown. can get.
【００６５】図３、および、図４は、以下のような所定
の条件の下で、上記の光信号演算回路１０１からなる３
コア光導波路系を記述する微分方程式を解いた結果を示
すグラフである。なお、光導波路１１１、１１２、１１
３の各位置における光パワーX1、X2、X3と、基準閾値W
と、臨界強度Pcは同じ単位であり、同じ倍率でスケール
されるため、理解を容易にするために、両グラフにおい
ては単位の表記を省略した。FIG. 3 and FIG. 4 show the configuration of the above optical signal arithmetic circuit 101 under the following predetermined conditions.
It is a graph which shows the result of having solved the differential equation which describes a core optical waveguide system. The optical waveguides 111, 112, 11
Optical power X 1 , X 2 , X 3 at each position of 3 and reference threshold value W
Since the critical strength Pc has the same unit and is scaled by the same magnification, the unit is not shown in both graphs for easy understanding.
【００６６】両グラフとも以下の条件
Pc = η = 1
T = 0.6
の下で微分方程式を解いた結果である。なお、この場
合、[数１０]を解けば、
W = 0.19328
となる。Both graphs are the results of solving the differential equation under the following condition Pc = η = 1 T = 0.6. In this case, if [Equation 10] is solved, W = 0.19328.
【００６７】この場合、明らかに[数１１]に示す条件
W ＜ T/2
を満足する。さらに、
F = 0.05 ＜ W/2
として、[数１２]に示す条件も満たすこととした。ま
た、光導波路１１１、１１２、１１３に対する光信号入
力の位相は等しいものとする。In this case, the condition W <T / 2 shown in [Equation 11] is clearly satisfied. Furthermore, the condition shown in [Equation 12] is also satisfied with F = 0.05 <W / 2. Further, the phases of the optical signal inputs to the optical waveguides 111, 112, 113 are assumed to be the same.
【００６８】以下、図３の模擬実験の結果を参照して説
明する。本実験においては、以下のような条件を用い
た。
X1(0) = T = 0.6
X2(0) = X3(0) = F = 0.05Hereinafter, description will be made with reference to the results of the simulation experiment of FIG. In this experiment, the following conditions were used. X 1 (0) = T = 0.6 X 2 (0) = X 3 (0) = F = 0.05
【００６９】この場合、Z = 1.5とすれば、
X1(Z) 〜 0.03 ＜ W
X2(Z) = X3(Z) = 0.34 ＞ W
となる。なお「〜」は、近似値を示す記号である。した
がって、上述の条件（ｂ）は満たされる。In this case, if Z = 1.5, X 1 (Z) to 0.03 <W X 2 (Z) = X 3 (Z) = 0.34> W. "-" Is a symbol indicating an approximate value. Therefore, the above condition (b) is satisfied.
【００７０】以下、図４の模擬実験の結果を参照して説
明する。本実験においては、以下のような条件を用い
た。
X1(0) = X2(0) = T = 0.6
X3(0) = F = 0.05Hereinafter, description will be made with reference to the results of the simulation experiment of FIG. In this experiment, the following conditions were used. X 1 (0) = X 2 (0) = T = 0.6 X 3 (0) = F = 0.05
【００７１】この場合、 X1(Z) = X2(Z) 〜 0.04 ＜ W X3(Z) 〜 1.16 ＞ W となる。したがって、上記の条件（ｃ）は満たされる。In this case, X 1 (Z) = X 2 (Z) to 0.04 <W X 3 (Z) to 1.16> W. Therefore, the above condition (c) is satisfied.
【００７２】一方、上記の条件（ａ）、（ｄ）は、対称
性より満たされることは明らかである。On the other hand, it is clear that the above conditions (a) and (d) are satisfied by symmetry.
【００７３】図５は、この光信号入力と光信号出力の関
係を示す説明図である。本図では、光信号入力の強度
（パワー）がTであることを「●」で、光信号入力の強
度がFであることを「○」で表記する。また、光信号出
力の強度がWより大きいことを「★」で、光信号出力の
強度がWより小さいことを「☆」で、それぞれ表記して
いる。３入力のそれぞれが「●」「○」の２通りのいず
れかをとるため、全部で23= 8通りの様子が示してあ
る。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the optical signal input and the optical signal output. In this figure, “●” indicates that the intensity (power) of the optical signal input is T, and “◯” indicates that the intensity of the optical signal input is F. In addition, an intensity of the optical signal output greater than W is indicated by "★", and an intensity of the optical signal output less than W is indicated by "☆". Since each of the three inputs takes either one of "●" and "○", there are 2 3 = 8 ways in total.
【００７４】光信号入力のうち、下部に「＝」が描かれ
ていないものを制御信号入力（第２の光導波路１１２）
として考え、描かれているものを、論理演算を行う光信
号入力（第１および第３の光導波路１１１、１１３）と
して考える。また、光信号出力のうち、下部に「―」が
描かれているものを、論理演算の結果を表す光信号出力
（第２の光導波路１１２）として考える。Of the optical signal inputs, the one without the "=" sign at the bottom is the control signal input (second optical waveguide 112).
And the drawn one is considered as an optical signal input (first and third optical waveguides 111 and 113) for performing a logical operation. Further, among the optical signal outputs, the one in which "-" is drawn at the bottom is considered as the optical signal output (second optical waveguide 112) representing the result of the logical operation.
【００７５】本図より明らかなように、当該制御信号入
力（第２の光導波路１１２に対する入力）として
・Tを与えると、第１および第３の光導波路１１１、１
１３の入力の論理積が第２の光導波路１１２から出力さ
れ、
・Fを与えると、第１および第３の光導波路１１１、１
１３の入力の論理和が第２の光導波路１１２から出力さ
れる。As is apparent from this figure, when .multidot.T is given as the control signal input (input to the second optical waveguide 112), the first and third optical waveguides 111, 1 are provided.
The logical product of 13 inputs is output from the second optical waveguide 112, and when F is given, the first and third optical waveguides 111, 1
The logical sum of the inputs of 13 is output from the second optical waveguide 112.
【００７６】このように、各パラメータを適当に調整す
ることによって、全光型の制御信号入力付き２値論理Ａ
ＮＤ／ＯＲゲートを実現することができる。As described above, by appropriately adjusting each parameter, the binary logic A with all-optical control signal input is provided.
An ND / OR gate can be realized.
【００７７】なお、上述の図からわかるように、干渉可
能な区間の長さZについては、
1.25 ＜ Z ＜ 2
であれば、上記の条件（ｂ）、（ｃ）は満たされる。し
たがって、本実施形態では、Z = 1.55程度が最適な干渉
可能区間長となる。これが強度変化の半ビート長に相当
する。As can be seen from the above-mentioned figures, if the length Z of the section in which interference is possible is 1.25 <Z <2, the above conditions (b) and (c) are satisfied. Therefore, in the present embodiment, Z = 1.55 or so is the optimum interferable section length. This corresponds to a half beat length of intensity change.
【００７８】なお、本実施形態と異なる定数パラメータ
の定義を用いる場合や、異なる位相の光信号入力を用い
る場合も、同様に干渉可能区間長Zを決めることができ
る。また、本実施形態では、３つの光導波路が等距離に
平行に配置され、その間にはいずれも同じ媒質が埋めら
れているが、これと異なる配置、異なる媒質を用いる場
合も同様に、上記微分方程式を解くか、あるいは、実際
に実験を行うことにより、適切な干渉可能区間長Zを決
めることができる。そして、これらの実施形態も本発明
の範囲に含まれる。Even when the definition of the constant parameter different from that of the present embodiment is used or when the optical signal input of the different phase is used, the interferable section length Z can be similarly determined. Further, in the present embodiment, three optical waveguides are arranged in parallel at equal distances, and the same medium is buried between them. However, when different arrangements or different media are used, the differential By solving the equation or by actually performing an experiment, the appropriate interferable section length Z can be determined. And these embodiments are also contained in the scope of the present invention.
【００７９】また、図５に示す光信号の強度「●」
「○」「★」「☆」と論理値「真」「偽」との対応付け
を適宜変更することにより、光信号演算回路１０１をＮ
ＡＮＤゲートやＮＯＲゲート等として機能させることも
でき、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。In addition, the optical signal intensity "●" shown in FIG.
By appropriately changing the correspondence between “○”, “★”, and “☆” and the logical values “true” and “false”, the optical signal calculation circuit 101 is changed to N
It can also function as an AND gate, a NOR gate, etc., and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
【００８０】また、本発明の光信号演算回路１０１に入
力として与える光信号入力を、パルス状、特にソリトン
状とすることにより、光信号の情報劣化をできるだけ減
らすことができる。Further, by making the optical signal input given as an input to the optical signal arithmetic circuit 101 of the present invention a pulse type, especially a soliton type, it is possible to reduce the information deterioration of the optical signal as much as possible.
【００８１】[0081]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全光学的な光回路に対して光制御信号を与えることによ
り、論理和や論理積を求める二値演算論理ゲートを実現
するのに好適な、光信号演算回路、光信号演算方法、お
よび、これらを実現するプログラムを記録した情報記録
媒体を提供することができる。As described above, according to the present invention,
An optical signal arithmetic circuit, an optical signal arithmetic method suitable for realizing a binary arithmetic logic gate for obtaining a logical sum or a logical product by giving an optical control signal to an all-optical optical circuit, and these It is possible to provide an information recording medium recording a program that realizes the above.
【図１】本発明の光信号演算回路の概要構成を示す模式
図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical signal arithmetic circuit of the present invention.
【図２】本発明の光信号演算回路の概要構成を示す模式
図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical signal arithmetic circuit of the present invention.
【図３】本発明の光信号演算回路の模擬実験結果を示す
グラフである。FIG. 3 is a graph showing a simulation test result of the optical signal arithmetic circuit of the present invention.
【図４】本発明の光信号演算回路の模擬実験結果を示す
グラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of a simulation experiment of the optical signal arithmetic circuit of the present invention.
【図５】本発明の光信号演算回路の演算の様子を示すグ
ラフである。FIG. 5 is a graph showing how the optical signal arithmetic circuit according to the present invention operates.
１０１ 光信号演算回路 １１１ 第１の光導波路 １１２ 第２の光導波路 １１３ 第３の光導波路 １２１ 非線形媒質 101 Optical signal arithmetic circuit 111 First optical waveguide 112 Second optical waveguide 113 Third Optical Waveguide 121 Non-linear medium
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 外林秀之 他，電子情報通信学会論文 誌Ｃ−Ｉ，Ｖｏｌ．Ｊ78−Ｃ−Ｉ， Ｎ ｏ．３， ｐｐ．157−165 （1995) Ｓ．Ｍ．Ｊｅｎｓｅｎ，ＩＥＥＥ Ｊ ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，1982年10月, Ｖｏｌ．ＱＥ−18， Ｎｏ．10， ｐ ｐ．1580−1583 Ｍ．Ｇ．Ｄ．Ｓｉｌｖａ ｅｔ ａ ｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，1998年 ８月 15日，Ｖｏｌ．84， Ｎｏ．４， ｐ ｐ．1834−1842 Ｄ．Ａｒｔｉｇａｓ ｅｔ ａｌ．, Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉ ｏｎｓ，1996年10月15日，Ｖｏｌ．131, ｐｐ．53−60 Ｙ．Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅ ｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ, 1990年 １月 ４日，Ｖｏｌ．26， Ｎ ｏ．１， ｐｐ．77−78 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/00 - 7/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References Hideyuki Sotobayashi et al., IEICE Transactions CI, Vol. J78-CI, No. 3, pp. 157-165 (1995) S.M. M. Jensen, IEEE Journal of Quantum Electronics, October 1982, Vol. QE-18, No. 10, pp. 1580-1583 M.I. G. D. Silva et al. , Journal of Applied Physics, August 15, 1998, Vol. 84, No. 4, pp. 1834-1842 D.I. Artigas et al. , Optics Communicatons, October 15, 1996, Vol. 131, pp. 53-60 Y. Chen et al. , Eletronics Letters, January 4, 1990, Vol. 26, No. 1, pp. 77-78 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/00-7/00 JISST file (JOIS) INSPEC (DIALOG) WPI (DIALOG)
Claims (12)
る成分を持つ媒質と、 前記媒質を介して互いに干渉可能な区間が平行かつ等間
隔に配置され、一端から同じ位相、および、同じ基本波
長を有する光信号入力を受け付け、他端から光信号出力
を出力する第１、第２、および、第３の光導波路と、 を備え、 前記媒質および前記第１、第２、および、第３の光導波
路からなるマルチコア光学系によって決まる臨界強度Ｐ
ｃ（Ｐｃ＞０）について次の関係 【数１】 【数２】 【数３】 を満たす定数Ｔ、定数Ｆ、定数Ｗに対し、 （ａ）前記第１、第２、および、第３の光導波路がいず
れも強度Ｆの光信号入力を受け付けた場合、 前記第１、第２、および、第３の光導波路の光信号出力
の強度はいずれもＦであり、 （ｂ）前記第１の光導波路が強度Ｔの、前記第２、およ
び、第３の光導波路が強度Ｆの、光信号入力を受け付け
た場合、 前記第１の光導波路の光信号出力の強度はＷより小さ
く、 前記第２、および、第３の光導波路の光信号出力の強度
はいずれもＷより大きく、 （ｃ）前記第１、および、第２の光導波路が強度Ｔの、
前記第３の光導波路が強度Ｆの、光信号入力を受け付け
た場合、 前記第１、および、第２の光導波路の光信号出力の強度
はＷより小さく、 前記第３の光導波路の光信号出力の強度はＷより大き
く、 （ｄ）前記第１、第２、および、第３の光導波路がいず
れも強度Ｔの光信号入力を受け付けた場合、 前記第１、第２、および、第３の光導波路の光信号出力
の強度はいずれもＴである ように前記互いに干渉可能な区間の長さを定め、 以下の対応付け（Ａ）により光信号演算を行う ことを特徴とする光信号演算回路。 （Ａ）前記第１、および、第３の光導波路の光信号入力
の強度がＴであることを真に、Ｆであることを偽に、対
応付け、前記第２の光導波路の光信号入力の強度をＦとし、 前記第２の光導波路の光信号出力の強度がＷより大きい
ことを真に、Ｗより小さいことを偽に、対応付け、 前記第１、および、第３の光導波路の光信号入力の論理
和を前記第２の光導波路の光信号出力とする。1. A medium having a component whose change in refractive index is proportional to the square of the strength of an electric field, and sections in which the medium can interfere with each other are arranged in parallel and at equal intervals, and have the same phase from one end, and A first, a second, and a third optical waveguide that receives an optical signal input having the same fundamental wavelength and outputs an optical signal output from the other end, the medium and the first, second, and , The critical intensity P determined by the multi-core optical system including the third optical waveguide
The following relationship for c (Pc> 0) [Equation 2] [Equation 3] For a constant T, a constant F, and a constant W that satisfy: (a) When the first, second, and third optical waveguides all accept an optical signal input of intensity F, the first, second , And the intensity of the optical signal output of the third optical waveguide is F, (b) the intensity of the first optical waveguide is T, and the intensity of the second and third optical waveguides is F. When receiving an optical signal input, the intensity of the optical signal output of the first optical waveguide is smaller than W, and the intensity of the optical signal output of the second and third optical waveguides is larger than W, (C) The first and second optical waveguides have strength T,
When the third optical waveguide receives an optical signal input having an intensity F, the optical signal output intensities of the first and second optical waveguides are smaller than W, and the optical signal of the third optical waveguide is The intensity of the output is greater than W, and (d) when the first, second, and third optical waveguides all accept an optical signal input of intensity T, the first, second, and third The optical signal output intensity of the optical waveguide is set to T, the lengths of the sections in which they can interfere with each other are determined, and the optical signal calculation is performed by the following correspondence (A). circuit. (A) The optical signal input intensity of the first and third optical waveguides is associated with the fact that the intensity of the optical signal input is T, and the intensity of F is false, and the optical signal input of the second optical waveguide is associated. The intensity of the optical signal output of the second optical waveguide is greater than W, and the intensity of the optical signal output of the second optical waveguide is less than W is false. The logical sum of the optical signal inputs is used as the optical signal output of the second optical waveguide.
て、 前記対応付け（Ａ）にかえて、以下の対応付け（Ｂ）に
より光信号演算を行うことを特徴とする光信号演算回
路。 （Ｂ）前記第１、および、第３の光導波路の光信号入力
の強度がＴであることを真に、Ｆであることを偽に、対
応付け、前記第２の光導波路の光信号入力の強度をＴとし、 前記第２の光導波路の光信号出力の強度がＷより大きい
ことを真に、Ｗより小さいことを偽に、対応付け、 前記第１、および、第３の光導波路の光信号入力の論理
積を前記第２の光導波路の光信号出力とする。2. The optical signal arithmetic circuit according to claim 1, wherein the optical signal arithmetic is performed by the following association (B) instead of the association (A). circuit. (B) Corresponding to the fact that the optical signal input intensities of the first and third optical waveguides are T and F are false, and the optical signal input of the second optical waveguide is associated. The intensity of the optical signal output of the second optical waveguide is greater than W, the intensity of the second optical waveguide is greater than W, and the intensity of the optical signal output is less than W is false. The logical product of the optical signal inputs is used as the optical signal output of the second optical waveguide.
であって、 前記第１、および、第３の光導波路の光信号入力の強度
と論理値「真」「偽」との対応付けを変更することによ
り、 これらのＮＯＲもしくはＮＡＮＤを前記第２の光導波路
の光信号出力とすることを特徴とするもの。3. The optical signal arithmetic circuit according to claim 1, wherein the optical signal input strengths of the first and third optical waveguides correspond to logical values “true” and “false”. By changing the attachment, the NOR or NAND is used as an optical signal output of the second optical waveguide.
であって、 前記互いに干渉可能な区間の長さは、前記第１の光導波
路内における光信号の強度の変化の半ビート長であるこ
とを特徴とするもの。4. The optical signal arithmetic circuit according to claim 1, wherein the lengths of the sections in which the signals can interfere with each other are half beat lengths of a change in the intensity of the optical signal in the first optical waveguide. What is characterized by.
号入力は、パルス強度がＴであることを真に、パルス強
度がＦであることを偽に、対応付けられ、前記基本波長
を含む波長スペクトルを有するパルス状の光信号である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載
の光信号演算回路。5. The optical signal inputs of the first and third optical waveguides are associated with a pulse intensity of T being true, and a pulse intensity of F being false, and corresponding to the basic The optical signal arithmetic circuit according to claim 1, wherein the optical signal arithmetic circuit is a pulsed optical signal having a wavelength spectrum including a wavelength.
号入力は、パルス強度がＴであることを真に、パルス強
度がＦであることを偽に、対応付けられ、前記基本波長
を含む波長スペクトルを有するソリトン状の光信号であ
ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記
載の光信号演算回路。6. The optical signal inputs of the first and third optical waveguides are associated with a pulse intensity of T being true, and a pulse intensity of F being false, and corresponding to the basic signals. The optical signal arithmetic circuit according to any one of claims 1 to 4, which is a soliton-shaped optical signal having a wavelength spectrum including a wavelength.
る成分を持つ媒質と、 前記媒質を介して互いに干渉可能な区間が平行かつ等間
隔に配置され、一端から同じ位相、および、同じ基本波
長を有する光信号入力を受け付け、他端から光信号出力
を出力する第１、第２、および、第３の光導波路と、 を備え、 前記媒質および前記第１、第２、および、第３の光導波
路からなるマルチコア光学系によって決まる臨界強度Ｐ
ｃ（Ｐｃ＞０）について次の関係 【数４】 【数５】 【数６】 を満たす定数Ｔ、定数Ｆ、定数Ｗに対し、 （ａ）前記第１、第２、および、第３の光導波路がいず
れも強度Ｆの光信号入力を受け付けた場合、 前記第１、第２、および、第３の光導波路の光信号出力
の強度はいずれもＦであり、 （ｂ）前記第１の光導波路が強度Ｔの、前記第２、およ
び、第３の光導波路が強度Ｆの、光信号入力を受け付け
た場合、 前記第１の光導波路の光信号出力の強度はＷより小さ
く、 前記第２、および、第３の光導波路の光信号出力の強度
はいずれもＷより大きく、 （ｃ）前記第１、および、第２の光導波路が強度Ｔの、
前記第３の光導波路が強度Ｆの、光信号入力を受け付け
た場合、 前記第１、および、第２の光導波路の光信号出力の強度
はＷより小さく、 前記第３の光導波路の光信号出力の強度はＷより大き
く、 （ｄ）前記第１、第２、および、第３の光導波路がいず
れも強度Ｔの光信号入力を受け付けた場合、 前記第１、第２、および、第３の光導波路の光信号出力
の強度はいずれもＴであるように前記互いに干渉可能な
区間の長さを定めた光信号演算回路に対して、 前記第１、第２、および、第３の光導波路に、光信号入
力を与える入力工程と、 前記第２の光導波路の光信号出力を得る出力工程と、を 備え、 以下の対応付け（Ａ）により光信号演算を行うことを特
徴とする光信号演算方法。 （Ａ）前記第１、および、第３の光導波路の光信号入力
の強度がＴであることを真に、Ｆであることを偽に、対
応付け、前記第２の光導波路の光信号入力の強度をＦとし、 前記第２の光導波路の光信号出力の強度がＷより大きい
ことを真に、Ｗより小さいことを偽に、対応付け、 前記第１、および、第３の光導波路の光信号入力の論理
和を前記第２の光導波路の光信号出力とする。7. A medium having a component whose change in refractive index is proportional to the square of the strength of an electric field and sections in which the medium can interfere with each other are arranged in parallel and at equal intervals, and the same phase from one end, and A first, a second, and a third optical waveguide that receives an optical signal input having the same fundamental wavelength and outputs an optical signal output from the other end, the medium and the first, second, and , The critical intensity P determined by the multi-core optical system including the third optical waveguide
The following relation for c (Pc> 0) [Equation 5] [Equation 6] For a constant T, a constant F, and a constant W that satisfy: (a) When the first, second, and third optical waveguides all accept an optical signal input of intensity F, the first, second , And the intensity of the optical signal output of the third optical waveguide is F, (b) the intensity of the first optical waveguide is T, and the intensity of the second and third optical waveguides is F. When receiving an optical signal input, the intensity of the optical signal output of the first optical waveguide is smaller than W, and the intensity of the optical signal output of the second and third optical waveguides is larger than W, (C) The first and second optical waveguides have strength T,
When the third optical waveguide receives an optical signal input having an intensity F, the optical signal output intensities of the first and second optical waveguides are smaller than W, and the optical signal of the third optical waveguide is The intensity of the output is greater than W, and (d) when the first, second, and third optical waveguides all accept an optical signal input of intensity T, the first, second, and third The optical signal output of the optical waveguide is T, the intensity of the optical signal is T. An optical signal comprising: an input step of applying an optical signal input to the waveguide; and an output step of obtaining the optical signal output of the second optical waveguide, and performing an optical signal operation according to the following correspondence (A). Signal calculation method. (A) The optical signal input intensity of the first and third optical waveguides is associated with the fact that the intensity of the optical signal input is T, and the intensity of F is false, and the optical signal input of the second optical waveguide is associated. The intensity of the optical signal output of the second optical waveguide is greater than W, and the intensity of the optical signal output of the second optical waveguide is less than W is false. The logical sum of the optical signal inputs is used as the optical signal output of the second optical waveguide.
て、 前記対応付け（Ａ）にかえて、以下の対応付け（Ｂ）に
より光信号演算を行う ことを特徴とする光信号演算方法。 （Ｂ）前記第１、および、第３の光導波路の光信号入力
の強度がＴであることを真に、Ｆであることを偽に、対
応付け、前記第２の光導波路の光信号入力の強度をＴとし、 前記第２の光導波路の光信号出力の強度がＷより大きい
ことを真に、Ｗより小さいことを偽に、対応付け、 前記第１、および、第３の光導波路の光信号入力の論理
積を前記第２の光導波路の光信号出力とする。8. The optical signal calculation method according to claim 7, wherein the optical signal calculation is performed by the following correspondence (B) instead of the correspondence (A). Method. (B) Corresponding to the fact that the optical signal input intensities of the first and third optical waveguides are T and F are false, and the optical signal input of the second optical waveguide is associated. The intensity of the optical signal output of the second optical waveguide is greater than W, the intensity of the second optical waveguide is greater than W, and the intensity of the optical signal output is less than W is false. The logical product of the optical signal inputs is used as the optical signal output of the second optical waveguide.
であって、 前記第１、および、第３の光導波路の光信号入力の強度
と論理値「真」「偽」との対応付けを変更することによ
り、 これらのＮＯＲもしくはＮＡＮＤを前記第２の光導波路
の光信号出力とすることを特徴とする方法。9. The optical signal calculation method according to claim 7, wherein correspondence between the optical signal input intensities of the first and third optical waveguides and logical values “true” and “false”. A method in which the NOR or NAND is used as an optical signal output of the second optical waveguide by changing the attachment.
記第１の光導波路内における光信号の強度の変化の半ビ
ート長であることを特徴とする請求項７から９のいずれ
か１項に記載の光信号演算方法。10. The length of the section capable of interfering with each other is a half beat length of the change of the intensity of the optical signal in the first optical waveguide. The optical signal calculation method described in the item.
信号入力は、パルス強度がＴであることを真に、パルス
強度がＦであることを偽に、対応付けられ、前記基本波
長を含む波長スペクトルを有するパルス状の光信号であ
ることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に
記載の光信号演算方法。11. The optical signal inputs of the first and third optical waveguides are associated with a pulse intensity of T being true, and a pulse intensity of F being false, and corresponding to the basic 11. The optical signal calculation method according to claim 7, wherein the optical signal is a pulsed optical signal having a wavelength spectrum including a wavelength.
信号入力は、パルス強度がＴであることを真に、パルス
強度がＦであることを偽に、対応付けられ、前記基本波
長を含む波長スペクトルを有するソリトン状の光信号で
あることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項
に記載の光信号演算方法。12. The optical signal inputs of the first and third optical waveguides are associated with a pulse intensity of T being true and a pulse intensity of F being false, and corresponding to the basic The optical signal calculation method according to claim 7, wherein the optical signal is a soliton-shaped optical signal having a wavelength spectrum including a wavelength.
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| Ｄ．Ａｒｔｉｇａｓ ｅｔ ａｌ．，Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，１９９６年１０月１５日，Ｖｏｌ．１３１， ｐｐ．５３−６０ |
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| 外林秀之 他，電子情報通信学会論文誌Ｃ−Ｉ，Ｖｏｌ．Ｊ７８−Ｃ−Ｉ， Ｎｏ．３， ｐｐ．１５７−１６５ （１９９５） |
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