DE1035944B

DE1035944B - Ferroelektrische, logische Schaltung

Info

Publication number: DE1035944B
Application number: DEW19997A
Authority: DE
Inventors: John Reid Anderson
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1955-12-07
Filing date: 1956-10-27
Publication date: 1958-08-07
Also published as: GB821661A; BE552987A; NL212435A; US2936380A; FR1161169A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf logische Schaltungen und insbesondere auf solche Systeme, die Lichtventile oder Lichttore (»light gates«) verwenden.

Die verschiedensten Arten von Lichttorschaltungen sind bereits bekanntgeworden. Im allgemeinen werden in derartigen Torschaltungen die Eigenschaften eines Lichtstrahles beim Durchgang durch eine Lichttorschaltung unter Steuerung eines unabhängig angelegten elektrischen Signals beeinflußt. Datier kann der Polarisationszustand des Lichtes beim Durchgang durch das Liohttor durch Ändern der optischen Eigenschaften des Lichttores unter Einwirkung des elektrischen Signals wahlweise geändert werden. Solche Lichttorschaltungen können beispielsweise piezoelektrische Kristalle, Kerrzellen oder andere Vorrichtungen enthalten. Ebenso können ferroelektrische Kondensatoren in Lichttorschaltungen verwendet werden. Entsprechend verschiedenen Gesichtspunkten der Erfindung können Kombinationen von Lidhttorschaltungen verwendet werden, die als logische Schaltungen, wie z. B. »UND«-, »ODER«- oder Sperrschaltungen arbeiten können. Obgleich die verschiedensten Arten von Lichttoren zum Erreichen dieser logischen Funktionen verwendet werden können, so stellen doch bei großen Rechenmaschinen die Platzanforderungen und der Leistungsverbrauch die die Auswahl der zu verwendenden Schaltung bestimmenden Faktoren dar. In diesen logischen Schaltungen lassen sich vorzugsweise ferroelektrische Lichttore verwenden, da diese Lichttore nur wenig Raum einnehmen und da in dem elektrischen Stromkreis zur Bestimmung des logischen Zustandes von dem Kristall keine Leistung verbraucht wird. Der optische Zustand des Kristalls bestimmt den logischen Zustand des Systems. Der optische Zustand wird auf diesen Kristall projiziertes Licht eingestellt, wobei mit Hilfe optischer Einrichtungen der optische Zustand des Kristalls festgestellt wird. Daraus ergibt sidh, daß hier keine Leistung verbraucht wird.

Ferroelektrfsdhe Kondensatoren aus Kristallen weisen zwei oder mehr Elektroden auf ihren Oberflächen auf und zeigen eine oder mehrere von sechs verschiedenen, später behandelten optischen Erscheinungen. Diese Kondensatoren können daher als Lichttore in logischen Schaltungen verwendet werden. Die erste elektrooptisdhe Erscheinung kann als eine durch Materialspannungen hervorgerufene Doppelbrechung (»strain induced birefringence«) bezeichnet werden. Um diese Erscheinung auszunutzen, wird ein elektrisches Feld parallel zur C-Achse des ferroelekirischen Kristalls angelegt, d. h. parallel zur Lichtachse des Kristalls, und es wird durch die halbdurchlässigen Elektroden des Kristalls ein Lichtstrahl auf den Kristall gerichtet in einer Richtung parallel zur Ferroelektrische, logische Schaltung

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. Dr. R. Herbst, Rechtsanwalt,
Fürth (Bay.), Breitscheidstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. Dezember 1955

John Reid Anderson, Berkeley Heights, N. J.

(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

C-Achse des Kristalls. Ist dieses Licht polarisiert, dann wird seine Polarisationsebene in dem Kondensator gedreht, und das Licht läuft dann durch einen bezüglich des Polarisators um 90° gedrehten Analysator, wenn das Feld an dem Kristall anliegt. Ist das Feld konstant, dann wird ununterbrochen Licht durch das einen Polarisator, den Kondensator und den Analysator enthaltende Lichttor hindurch übertragen. Werden jedoch an den Kondensator Impulse kurzer Dauer mit einer zur Umkehr der C-Bereiche des Kristalls geeigneten Polarität angelegt, dann dreht der Kondensator während der Umkehr der Bereiche die Polarisationsebene des Lichtes, wird diese jedoch nach der vollendeten Umkehr der Bereiche nidht mehr drehen. Diese zweite Erscheinung könnte als »beim Kippen durch Materialspannungen verursachte Doppelbrechung« (»switching strain induced birefringence«) bezeichnet werden.

Die dritte Erscheinung kann mit »Kippen der Bereiche« (»domain switching«) oder »Drehung« bezeichnet werden. Um die Drehung von polarisiertem Licht durch das Lichttor zu verursachen, wird das elektrische Feld senkrecht zur C-Achse angelegt. Das Feld wird jedoch parallel zur C-Achse angelegt, wenn das Lichttor gesperrt werden soll. In diesem Fall wird das Licht in einer Richtung parallel zur C-Achse auf den Kristall gerichtet. Die Erscheinung wird als das »Kippen der Bereiche« bezeichnet, da dabei ein C-Bereich durch Drehen um 90° zu einem A- oder einem B-Bereich wird, oder umgekehrt. Der Kristall dreht polarisiertes Licht, wenn ein Feld angelegt wird, um die Torschaltung zu öffnen. Wird

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kein Feld angelegt, findet keine Drehung von polarisiertem Licht statt, und man sagt, daß sich das Lichttor in seinem gesperrten Zustand befindet.

Die zuletzt erwähnten drei Erscheinungen beziehen sich auf ferroelektrische Lichttore und sind allgemein bekannte elektrooptische Erscheinungen, die zusammen besprochen werden. Diese Erscheinungen können weiter unterteilt werden in sogenannte elektrooptisdhe Quer- und Längs Wirkungen (»transverse and longitudinal electro-optical effects«). Die elektrooptische Querwirkung kann weiter unterteilt werden in eine erste und eine zweite elektrooptische Querwirkung. Die erste elektrooptische Querwirkung wird durch Anlegen eines elektrischen Feldes parallel zur C-Achse und durch Projizieren von polarisiertem Licht parallel zur A- oder B-Achse, d. h. senkrecht zur C-Achse, erzielt. Das polarisierte Licht wird gedreht, wenn kein Feld anliegt, und wird weitergedreht, wenn ein Feld anliegt. Die zweite elektrooptische Querwirkung wird durch Anlegen eines elektrischen Feldes senkrecht zur C-Achse des Kristalls und durch Projizieren von Licht auf den Kristall parallel zur C-Achse erreicht. Die elektrooptische Längswirkung wird duroh Anlegen eines elektrischen Feldes senkrecht zur C-Achse erzielt. Bei der zweiten elektrooptischen Querwirkung wird das polarisierte Licht gedreht, wenn das Feld anliegt, während keine Drohung stattfindet, wenn kein Feld anliegt. Bei der elektrooptischen Längswirkung wird polarisiertes Licht gedreht, wenn kein Feld anliegt, und wird weitergedreht, wenn das Feld anliegt. Diese zuletzt erwähnte Erscheinung darf jedoch nicht mit dem Kippen der Bereiche (»domain switching«) oder dem Drehen der Bereiche des Kristalls verwechselt werden.

Der Einfachheit halber sind die verschiedenen Arten der Erscheinungen bei Kristall-Lichttorschaltungen weiter unten zusammen mit den verschiedenen Kombinationen von Richtungen des angelegten Feldes, des auffallenden Lichtes und der Kristallanordnung in einer Tabelle zusammengestellt. Zwei dieser Erscheinungen sind ohne weiteres für eine Verwendung in logischen Schaltungen geeignet. Diese beiden Erscheinungen sind die »durch Materialspannungen hervorgerufene Doppelbrechung« und die »elektrooptischen Querwirkungen«. Kristalle, die die zweite elektrooptische Querwirkung und eine durch Materialspannungen hervorgerufene Doppelbrechung zeigen, sind relativ unempfindlich gegen Temperaturänderungen, so daß solche Kristalle für bestimmte Anwendungsgebiete gut geeignet sind.

Wird im Hinblick auf die erste elektrooptische Querwirkung und die elektrooptische Längswirkung ein ferroelektrisaher Kondensator ausgewählt, der eine Viertelwellenverzögerung oder Drehung verursacht, und wird ferner ein ferroelektrischer Kristall, der eine Viertelwellenverzögerung erzeugt und so orientiert ist, daß er die Drehung durch den Kondensator aufhebt, optisch mit dem Kondensator in Reihe eingeschaltet, dann findet keine Drehung statt, solange kein Feld an dem Kondensator liegt. Da somit an den ferroelektrisehen Kristall kein Feld angelegt werden muß, ergibt diese Kombination eine wirksame Temperaturkompensation, da Temperaturänderungen eine Änderung in der Drehung von polarisiertem Licht in dem Kondensator hervorrufen, wobei in dem ferroelektrischen Kristall eine Änderung entsteht, die gleich groß und entgegengesetzt gerichtet ist. Nach Durchgang des Lichtes durch die ferroelektrischen Kondensatoren ist dieses nicht mehr in einer einzigen Ebene polarisiert, sondern ist elliptisch oder in manchen Fällen sogar zirkulär polarisiert. Wird dieses elliptisch oder zirkulär polarisierte Licht durch einen Analysator unterbrochen, dann geht ein kleiner Teil des Lichtes auch dann durch den Analysator, wenn der Analysator gegenüber der Masse des Lichtes um 90° gedreht wird. Wird ein ausgedehntes optisches System verwendet und wird eine Anzahl ferroelektrischer Kristalle bezüglich einer Lichtquelle optisch hintereinandergeschaltet, dann werden nach jedem

ίο ferroelektrischen Kondensator Analysatoren in den Lichtweg eingebracht, und sind diese Analysatoren abwechselnd gegeneinander um 90° gedreht, dann ergibt sich ein optisches System, durch das praktisch kein Licht hindurchgeht, wenn nicht jede der Litihttorschaltungen betätigt ist. Daher wird am besten bei optischen Reihenschaltungen hinter jedem ferroelektrischen Kondensator je ein Analysator verwendet. Vorzugsweise können die Viertelwellenplatten aus ferroelektrischen Kristallen bestehen, die keine elek-

ao trische Verbindung mit dem logischen System haben. Diese Kristalle können Viertelwellenplatten sein, die derart ausgerichtet sind, daß durch den Kristall hindurchfallendes Licht in einer Richtung verzögert wird, die der Verzögerung der Kristalle des ferroelektrischen Kondensators entgegengesetzt ist. In diesem Fall bilden die ferroelektrischen Kristalle wirksame Temperaturkompensationsvorrichtungen für die ferroelektrischen Kondensatoren, und zwar dadurch, daß Änderungen in der Umgebungstemperatur der Kristalle des Kondensators eine Änderung der Drehung des polarisierten Lichtes hervorrufen, wobei die gleiche Temperaturänderung eine kompensierende Änderung der Drehung von Licht durch den ferroelektrischen Kristall zur Folge hat, so daß die optischen Eigenschaften der Kombination bei sich ändernden Temperaturbedingungen konstant bleiben. Die verschiedenen, oben beschriebenen Erscheinungen werden für einen besseren Vergleich miteinander in einer Tabelle zusammengefaßt.

Tabelle der ferroelektrisch-optischen Erscheinungen

I. Durch MaterialspannunghervorgerufeneDoppelbrechung (»strain induced birefringence«):

1. Elektrisches Feld: parallel zur Lichtachse (C-Achse).

2. Auffallendes Licht: durch halbdurchscheinende Elektroden parallel zu C.

3. Ausrichtung Polarisator—Analysator: 90°.

4. Optisahe Wirkung: Drehung der Polarisationsebene bei anliegendem Feld; ohne Feld keine Drehung von polarisiertem Licht.

II. Bereiohsumkehr mit durch Materialspannungen hervorgerufener Doppelbrechung (»Domain
reversal strain induced birefringence«):

1. Elektrisches Feld: parallel zur C-Achse für Umkehr der C-Bereiche.

2. Auffallendes Licht: duroh halbdurchscheinende Elektroden parallel zu C.

3. Ausrichtung Polarisator—Analysator: 90°.

4. Optische Wirkung: Drehung polarisierten Lichtes nur während der Umkehr (180°) der C-Bereiche.

III. Erste elektrooptische Querwirkung (»First
transverse electro-optical effect«):

1. Elektrisches Feld: parallel zur C-Achse.

2. Auffallendes Licht: parallel zur A- oder B-Achse und senkrecht zur C-Achse.

3. Ausrichtung Polarisator—Analysator: 90°, Kristall-C-Achse ungefähr 45° bezüglich Polarisator und Analysator.

4. Optische Wirkung: polarisiertes Licht wird ohne anliegendes Feld gedreht, wird weitergedreht bei anliegendem Feld.

IV. Zweite elektrooptische Querwirkung (»Second transverse electro-optical effect«):

1. Elektrisches Feld: senkrecht zur C-Achse.

2. Auffallendes Licht: parallel zur C-Achse.

3. Ausrichtung Polarisator—Analysator: 90°.

4. Optische Wirkung: polarisiertes Licht wird bei anliegendem Feld gedreht; keineDrehung, wenn Feld entfernt wird.

V. Elektrooptische Längswirkung (»Longitudinal electro-optical effect«):

1. Elektrisches Feld: senkrecht zur C-Achse (höhere Spannung als bei Querwirkung).

2. Auffallendes Licht: senkrecht zur C-Achse und parallel zur A- oder B-Achse (durchscheinende Elektroden).

4. Optische Wirkung: polarisiertes Licht wird gedreht, wenn kein Feld anliegt, wird weitergedreht, wenn ein Feld anliegt.

VI. Drehung der Bereiche (»Domain rotation«):

1. Elektrisches Feld: senkrecht zur C-Achse für Einschalten, parallel zur C-Achse für Ausschalten (voneinander entfernte Elektroden können verwendet werden).

2. Auffallendes Licht: parallel zur C-Achse.

3. Ausrichtung Polarisator—Analysator: 90°, Kristall-C-Achse mit für »Ein«-Zustand gedrehten Bereichen etwa 45° bezüglich Polarisator und Analysator.

4. Optische Wirkung: keine Drehung des polarisierten Lichtes im Aus-Zustand, das polarisierte Licht wird gedreht, wenn das Feld zum Einschalten angelegt wird.

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Es ist eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, verbesserte logische Schaltungen zu schaffen. Dabei sollen mit hoher Geschwindigkeit arbeitende logische Schaltungen aufgebaut werden, die feste Körper als Lichttore verwenden, wobei diese logischen Schaltungen mit hoher Geschwindigkeit bei geringem Leistungsverbrauch arbeiten sollen.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, logische Schaltungen zu schaffen, die weniger elektrische Anschlüsse und vollkommen voneinander unabhängige Eingänge und Ausgänge aufweisen.

Kurz gesagt sollen in besonderen Ausführungsbeispielen der Erfindung ferroelektrische Kristalle in Lichttoren oder Schaltern in logischen Schaltungen verwendet, derart angeordnet und in die elektrischen Stromkreise eingeschaltet werden, daß ihre optischen Eigenschaften durch elektrische Stromkreise gesteuert werden können. Vorteilhafterweise wird dabei die Bestimmung des Ruhezustandes des Kristalls in bezug auf den auffallenden Lichtstrahl zur Bestimmung des Ausgangssignals der logischen Schaltung verwendet.

Jeder ferroelektrische Kristall oder Kondensator kann dabei die Polarisations richtung von auffallendem Licht drehen, und jeder ferroelektrische Kondensator kann zusammen mit einem Analysator für polarisiertes Licht ein Lichttorschaltungselement bilden, das nur dann Licht überträgt, wenn die Richtung der Polarisation des auffallenden Lichtes, sei diese nun durch den ferroelektrischen Kristall gedreht oder nicht, derart ist, daß das Licht durch den Analysator hindurch übertragen wird. Daher wird es bei der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung der verschiedenen elektrooptischen Wirkungen und unter Verwendung von Lidhttoren in den verschiedenen logischen Schaltungen manchmal vorteilhaft sein, nur den Kristall oder den ferroelektrischen Kondensator selbst zu betrachten. Dann ist es notwendig, die Drehung der Polarisationsebene zu beschreiben, während es in anderen Fällen besser ist, die Lichttorelemente zu beschreiben. In diesem Fall spricht man dann am besten von der Übertragung oder NichtÜbertragung von Licht.

Es ist daher ein Merkmal der Erfindung, daß der Ruhezustand einer logischen Schaltung durch die Projektion von Licht auf elektrooptische Elemente des Systems bestimmt wird. Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ferroelektrischeElemente in einer logischen Schaltung verwendet werden, wobei die optischen Eigenschaften dieser Elemente durch elektrische Stromkreise gesteuert werden.

Ferner ist es ein Merkmal der Erfindung, daß eine elektrische Eingangsschaltung wahlweise zur Steuerung der Polarisationsriohtung des durch die ferroelektrischen Elemente der Schaltung übertragenen Lichtes verwendet wird und daß eine unabhängige optische Ausgangsschaltung vorgesehen ist, die den logischen Zustand der Schaltung angibt.

Außerdem stellt es ein Merkmal der Erfindung dar, daß eine Mehrzahl ferroelektrischer Kondensatoren mit festen Potentialen an ihren Elektroden verwendet werden, wobei einige der Potentiale derart gewählt sind, daß sie die Kristalle in einem Zustand halten, in dem normalerweise die Polarisationsrichtung des Lichtes gedreht wird.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Ausgangssignal des Lichtdetektors einer ferroelektrischen logischen Schaltung zur Steuerung der Lichtdrehung eines der ferroelektrischen Kondensatoren verwendet wird.

Weiterhin stellt es ein Merkmal der Erfindung dar, eine Kombination eines ferroelektrischen Kondensators und einer Viertelwellenplatte aus ferroelektrischem Material zu verwenden, wodurch sich ein einwandfreies Arbeiten des diesen Kondensator enthaltenden Lidhttorelementes ergibt, bei dem die sich durch Änderung der Umgebungstemperatur ergebende Änderung der optischen Eigenschaften des Kondensators kompensiert wird.

Weiterhin stellt es ein Merkmal der Erfindung dar, zwei oder mehr ferroelektrische Kristalle bezüglich einer Lichtquelle optisch in Reihe zu schalten und diese Kristalle bezüglich einer anderen Lichtquelle parallel zu schalten, wobei dann die Polarisation des Lichtes aus jeder Lichtquelle getrennt festgestellt wird, so daß sich eine Mehrzahl voneinander unabhängiger Ausgangssignale der logischen Schaltung ergibt.

Außerdem ist es ein Merkmal der Erfindung, eine Kombination von bezüglich des auffallenden Lichtes in Serie oder parallel ausgerichteten Kristallen zur Bildung einer etwas komplizierten logischen Sdhaltung zu verwenden. Diese und andere Merkmale der Erfindung werden besser verständlich aus der folgen-

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den Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Potentiale gleichzeitig den Klemmen 10 und 11 zuge-

Figuren. Dabei zeigen führt, dann erreicht das Lidht aus der Quelle 1 die

Fig. 1A und 1B eine kombinierte bildliche und Photozelle 8. Abhängig von diesem Licht gibt die sdhematische Darstellung einer Ausführungsform Plhotozelle über dem Lastwiderstand 20 ein Ausgangseiner logischen UND-Schaltung gemäß der Erfindung, 5 signal an die Klemme 18 ab.

Fig. 2 A und 2 B eine kombinierte bildliche und Eine Schwierigkeit bei elektrooptischen UND-

sdhematisrihe Darstellung einer logischen ODER- Schaltungen mit Kristallen, bei denen das auffallende

Schaltung, Licht parallel zu einer anderen Achse als der C-Achse

Fig. 3 A und 3 B eine kombinierte bildliche und auffällt, besteht darin, daß etwas Licht durch jeden

schematische Darstellung einer logischen Sperrschal- io Teil der betätigten Tore übertragen wird, obgleich im

tung (»inhibiting gate«), wesentlichen eine vollständige Übertragung nur statt-

Fig. 4 eine kombinierte bildliche und schematische findet, wenn beide Tore betätigt sind. Diese Teilüber-

Darstellung einer Flip-Flop-Söhaltung gemäß der tragung ist auf die elliptische oder zirkuläre Polari-

weiteren Erfindung, sation des Lichtes zurückzuführen, die, wie oben er-

Fig. 5 A ein Blockschaltbild einer binären Addier- 15 klärt, durch die ferroelektrischen Kondensatoren herstufe, vorgerufen wird. Die Anordnung nach Fig. 1B ergibt

Fig. 5 B und 5 C kombinierte bildliche und schema- eine vollständige Sperrung des Lichtes, wenn nicht

tische Darstellungen von Ausführungsformen binärer alle Teile der UND-Torschaltung betätigt sind. Diese

Addierstufen und Anordnung macht von der zweiten elektrooptischen

Fig. 6 eine kombinierte bildliche und schematische ao Querwirkung Gebrauch und weist eine Linse 2, einen Darstellung einer logischen UND-Schaltung und einer Polarisator 3, einen Kondensator 22, eine Viertellogischen ODER-Schaltung gemäß einer weiteren wellenplatte 24, einen Polarisator 6, einen Konden-Ausbildung der Erfindung. sator 23, eine zweite Viertelwellenplatte 26 und einen

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße logische UND- zweiten Analysator 7 in dieser Reihenfolge zwischen Schaltung dargestellt, bei welcher eine Lichtquelle 1 »5 der Lichtquelle 1 und der Photozelle 8 auf. Haben die einen Lichtstrahl erzeugt, der durch eine Linse 2 und Viertelwellenplatten 24 und 26 die gleiche Lichtwegeinem Polarisator 3 hindurchtritt und auf einen ferro- länge wie die Kondensatoren 22 bzw. 23, dann wirken elektrischen Kondensator 4 auftrifft. Jeder der ferro- die Viertelwellenplatten, wenn sie bezüglich der elektrischen Kondensatoren 4 und 5 weist auf den optischen Achsen der Kondensatoren in einem rechten zum auffallenden Licht senkrecht liegenden Flächen 30 Winkel orientiert sind, derart, daß sie die optischen des Kristalls durchscheinende Elektroden auf. Ein Wirkungen von Temperaturänderungen in den Kon-Polarisator 6 ist bezüglich des Polarisators 3 in einem densatoren ausgleichen. Dabei ist natürlich ange-Winkel von 90° angeordnet, während der Analysator 7 nommen, daß beide Kondensatoren und beide Viertelparallel zum Polarisator 3 orientiert ist. Eine Photo- wellenplatten aus dem gleichen Material bestehen und zelle oder lichtempfindliche Einrichtung 8 liegt mit 35 alle der gleichen Umgebungstemperatur ausgesetzt dem Analysator 7 ausgerichtet hinter einer Linse 9. sind. Wird die Stärke dieser Viertelwellenplatten zu Eine Eingangsklemme 10 ist mit einer Elektrode des Halbwellenplatten vergrößert, dann würden die verferroelektrisehen Kondensators 4 und ein Widerstand einigten Lichttore normalerweise Licht durchlassen, 13 zwischen Masse oder einem Bezugspotential und während das Anlegen von Impulsen an einer der beider Klemme 10 eingeschaltet. Ähnliche Verbindungen 40 den Eingangsklemmen die Liöhttore einschließlich der sind an dem Kondensator 5 und der Klemme 11 vor- Kondensatoren lichtundurchlässig machen würde, gesehen. Eine positive Potentialquelle liegt an der Jeder Polarisator und Analysator ist bezüglich des Photozellenklemme 19, und eine Ausgangsklemme 18 unmittelbar vorher gelegenen Polarisators um 90° liegt an der Photozelle oder lichtempfindlichen Ein- gedreht, während jeder ferroelektrische Kondensator richtung 8. Zwischen der Ausgangsklemme 18 und 45 bezüglich des unmittelbar vorhergehenden Polarisators Masse liegt ein Ausgangslastwiderstand 20, an dem um 45° und bezüglich des nachfolgenden Polarisators ein Signal auftritt, wenn Lidht nach der lichtempfind- oder Analysators ebenfalls um 45° gedreht ist. Das liehen Vorrichtung übertragen wird. Die Kristalle der Lioht wird auf die ferroelektrischen Kristalle in einer ferroelektrischen Kondensatoren 4 und 5 weisen Richtung senkrecht zur Α-Achse projiziert. Das Licht C-Bereiche auf, wobei diese C-Bereidhe des Kristalls 50 tritt dann durch die erste Stufe oder das erste Lichtparallel zum einfallenden Licht liegen. tor mit dem Polarisator 6 hindurch, wenn eine Ein-

Verwendet man das obenerwähnte Prinzip der gangspannung an dem ersten Kondensator liegt. Das durch Material spannungen hervorgerufenen Doppel- Licht tritt durch die zweite Stufe oder das zweite reflexion, dann wird der ferroelektrische Konden- Lichttor mit dem Analysator 7 hindurch, wenn eine sator 4 die Ebene des polarisierten Lichtes normaler- 55 Spannung an dem zweiten Kondensator anliegt. Daher weise nicht in der Weise drehen, daß es durch den müssen an beide Kondensatoren gleichzeitig Spannun-Polarisator 6 übertragen wird. Wird jedoch an der gen angelegt werden, damit das Licht die Photozelle Klemme 10 des ferroelektrisohen Kondensators 4 ein erreichen kann. Liegt an dem zweiten Kondensator Potential angelegt und weist dieses Potential eine aus- eine Vorspannung, die diese Stufe oder Lichttorschalreichende Größe zur Erzeugung der Doppelbrechung 60 tung normalerweise für eine Übertragung offen hält, auf, dann dreht der Kondensator 4 das polarisierte dann kann ein Impuls an diesen zweiten Kondensator Licht und bewirkt, daß das Licht durch den Polari- angelegt werden, um diese Stufe zu sperren, so daß sator 6 übertragen wird. Wird ein gleichartiges sich eine Sperrschaltung (»inhibiting gate«) ergibt. Potential an die Klemme 11 angelegt, dann ergibt sich Fig. 2 A zeigt eine optische logische ODER-Schalbeim ferroelektrischen Kondensator 5 ebenfalls eine 65 tung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erdurdh Materialspannungen verursachte Doppel- findung, die von der Erscheinung der durch Materialbrechung, so daß dieser Kondensator das Licht in spannungen erzeugten Doppelbrechung Gebrauch gleicher Weise dreht. Daher muß jeder der in Reihe macht. Die ferroelektrischen Kondensatoren 34, 35 angeordneten Kristalle das Licht drehen, damit Licht und 36 liegen bezüglich des von der Quelle 1 komauf die Photozelle 8 auffallen kann. Werden geeignete 70 menden auffällenden Lichtes parallel. Eine Elektrode

jedes dieser Kondensatoren ist unmittelbar mit Masse verbunden, während die gegenüberliegenden Elektroden jeweils über entsprechende Lastwiderstände 37, 38 und 39 mit Masse verbunden sind. Da an diesen Kondensatoren normalerweise kein Potential liegt und die C-Bereidhe in einer Richtung parallel zum einfallenden Lichtstrahl ausgerichtet sind, sind die Lichttore mit den Kondensatoren und dem Analysator normalerweise lichtundurchlässig. Wird jedoch ein positiver Impuls einer der Eingangsklemmen 40, 41 oder 42 zugeführt, dann wird Licht durch denjenigen Teil der Lichttorschaltung übertragen, welcher den Kondensator enthält, an dessen Klemme das Potential liegt. Dieses Licht wird durch den ausgewählten Kondensator gedreht und läuft durch den Analysator hindurch, der bezüglich des Polarisators um 90° gedreht ist. Die Photozelle liefert dann ein Ausgangssignal an die Klemme 18 und zeigt damit an, daß mindestens ein Teil der. Lidhttorsühaltung sich im Übertragungszustand befindet.

Fig. 2 B zeigt eine logische ODER-Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche von der ersten elektrooptischen Querwirkung Gebrauch macht, bei der die C-Bereiche in einer Richtung senkrecht zu den Elektroden der ferroelektrischen Kondensatoren 45, 46 und 47 ausgerichtet sind und die C-Achse parallel zum elektrischen Feld liegt. Eine Lichtabschirmung 33 ist zwischen den verschiedenen Kondensatoren vorgesehen. Der Polarisator 3 und Analysator 7 sind hier ebenfalls um 90° gegeneinander verdreht, und eine Viertelwellenplatte 16 liegt zwischen den Kondensatoren und dem Analysator und bewirkt, daß keiner der elliptisch polarisierten Lichtstrahlen die Photozelle erreichen kann. Ein Bezugspotential ist mit einer Elektrode jedes der Kondensatoren verbunden, während die gegenüberliegenden Elektroden dieser Kondensatoren über die jeweiligen Widerstände 48, 49 und 50 mit Masse verbunden sind. Wird ein positives Potential an einer der Klemmen 51, 52 oder 53 angelegt, dann dreht der mit dieser Klemme verbundene Kondensator das Licht und bewirkt, daß das Licht durch den Analysator 7 hindurch auf die Photozelle 8 gelangt. Das auf der Photozelle 8 auffallende Licht ergibt ein Ausgangssignal für die ODER-Schaltung an der Klemme 18. Dies stellt daher ein anderes Beispiel einer logischen ODER-Schaltung dar, bei der das Ausgangssignal von einem aus einer Mehrzahl von Eingangssignalen abhängt.

Fig. 3 A zeigt eine logische Sperrtorschaltung (»inhibiting gate«) gemäß der Erfindung, bei welcher eine Lichtquelle 1 Licht durch eine Linse 2 und einen Polarisator 3 auf die ferroelektrischen Kondensatoren 4 und 5 projiziert. An der einen Klemme des ferroelektrisohen Kondensators 4 ist eine positive Potentialquelle 25 angeschlossen. Die andere Elektrode des Kondensators 4 ist über einem Eingangslastwiderstand 44 mit Masse oder einem Bezugspotential verbunden. Ein ferroelektrischer Kondensator 5 und ein Polarisator 6 sind bezüglich des Lichtstrahles zwischen dem Kondensator 4 und dem Analysator 7 fluchtend angeordnet. Polarisator 3 und Analysator 7 sind in derselben Ebene ausgerichtet, während der Polarisator 6 bezüglich dieser Ebene um 90° gedreht ist. Eine der Elektroden des ferroelektrischen Kondensators 5 ist unmittelbar mit Masse oder einem Bezugspotential verbunden, während die andere Elektrode über einen Lastwiderstand 55 an Masse oder einem Bezugspotential liegt. Bei jedem der Kristalle der ferroelektrischen Kondensatoren 4 und 5 sind die C-Bereiche in einer Richtung parallel zum auffallenden Licht ausgerichtet. Ein an der einen Elektrode des ferroelektrischen Kondensators 4 liegendes Potential hält diesen Teil, der Lichttorschaltung in einem Zustand, in dem auffallendes Licht normalerweise durchgelassen wird, während der Kondensator 5, an dessen Elektroden normalerweise kein Potential liegt, diesen Teil der Lichttorschaltung normalerweise lichtundurchlässig hält. Wird an die Eingangsklemme

ίο 56 ein Impuls angelegt, der eine Drehung des Lichtes durch den Kondensator 5 verursacht, dann wird Licht auf die Photozelle 8 auftreffen und einen Ausgangsimpuls an die Ausgangsklemme 18 zur Folge haben. Tritt jedoch gleichzeitig mit diesem Impuls an der Klemme 56 ein Sperrimpuls positiver Polarität an der Klemme 57 auf, dann wird diese Stufe der Lichttorschaltung mit dem Kondensator 4 lichtundurctilässig, so daß kein Licht die Photozelle 8 erreicht. Es ist klar, daß eine Vertauschung der Reihenfolge der

ao ferroelektrischen Kondensatoren die Wirkung und Arbeitsweise der Lichttorschaltung nicht ändert.

Fig. 3 B zeigt eine andere Sperrtorschaltung, bei der die elektrooptische Längswirkung verwendet wird. Diese Lichttorschaltung weist eine Lichtquelle 1, eine Linse 2, einen Polarisator 3, einen Kondensator 40, eine Viertelwellenplatte 24, einen Polarisator 6, einen Kondensator 71, eine Viertelwellenplatte 26, einen Analysator 7, eine Linse 9 und eine Photozelle 8 auf, die in dieser Reihenfolge optisch miteinander fluchtend angeordnet sind. Die Kombination von Viertelwellenplatten und Analysatoren verhindert, daß Licht durch irgendeine der Stufen der Lichttorschaltung hindurchtreten kann, wenn nicht das Licht durch den Kondensator der betreffenden Stufe gedreht wird. Sowohl das auftreffende Licht als auch das an den ferroelektrischen Kondensatoren 70 und 71 angelegte Feld stehen auf der C-Achse senkrecht. Ein positives Potential aus der Quelle 25 wird an der einen Elektrode des ferroelektrischen Kondensators 70 angelegt, während die andere Elektrode über einen Widerstand 72 mit Masse verbunden ist. Eine Elektrode des ferroelektrischen Kondensators 71 liegt unmittelbar an Masse, während die andere Elektrode über einen Eingangslastwiderstand 73 mit Masse verbunden ist. Daher ist dieser Teil der Lichttorschaltung mit dem ferroelektrischen Kondensator 71 normalerweise lichtundurchlässig, während der Teil der Lichttorschaltung mit dem ferroelektrischen Kondensator 70 normalerweise lichtdurchlässig ist. Wird ein Impuls an die Eingangsklemme 74 angelegt, dann wird das Licht durch den Kondensator 71 gedreht und kann durch den Analysator 7 an die Photozelle 8 übertragen werden. Wird jedoch an der Klemme 75 ein Sperrimpuls angelegt, dann kann an der Klemme 18 unabhängig von dem Eingangssignal an der Klemme 74 kein Ausgangssignal abgenommen werden.

Die Viertelwellenplatten werden in Verbindung mit den Kondensatoren dann nicht benötigt, wenn das auffallende Licht parallel zur C-Achse liegt. Die Lichtachse dieser Kristalle liefert normalerweise keine Verzögerung oder Drehung des Lichtes, und die Ausrichtung Polarisator—Analysator von 90° reicht normalerweise aus, um den Durchgang von Licht durch die Torschaltung zu sperren.

Hat man die bei diesen logischen Grundschaltungen verwendeten Prinzipien verstanden, so zeigt sich, daß man eine große Anzahl von Rechen- bzw. logischen Schaltungen an sich bekannter Art damit aufbauen kann. Ein Beispiel einer derartigen Schaltung ist die bistabile Flip-Flop- oder Speichervorrichtung gemäß

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Fig. 4. Die ferroelektrisöhen Kondensatoren 77 und 78 Das an der Klemme 83 anliegende Signal bringt die sind bezüglich des von der Lichtquelle 1 ausgehenden Lichttorschaltung in ihren lidhtdurchlässigen Zustand. Lichtes parallel geschaltet, wobei das Licht durch während ein an der Klemme 85 liegendes Signal die die Linse 2 und den Polarisator 3 hindurch auf die Schaltung in ihren lichtundurchlässigen Zustand überKondensatoren geridhtet wird. Der ferroelektrische 5 führt. Lichtabschirmungen 33 können in den verKondensator 79 und ein Polarisator 6 liegen optisch schiedenen Ausführungsformen der Erfindung vermit den beiden ferroelektrisehen Kondensatoren 77 wendet werden. Sie verhindern, daß durch streuendes und 78 derart in Reihe, daß Kondensator 79 und Licht falsche Ausgangssignale abgegeben werden.
Polarisator 6 breit genug sind, um die durch beide Fig. 5 A zeigt ein Blockdiagramm einer mit Serien-Kondensatoren 77 und 78 hindurchtretenden Licht- io speisung arbeitenden binären Addierstufe (nach von strahlen aufzunehmen. Der Polarisator 6 ist bezüglich Neu man), welche zwei Eingänge und einen einzelnen des Polarisators 3 in einem Winkel von 90° ausge- Ausgang aufweist. Diese Addierstufe verwendet vier richtet. Von einer Vorspannungsquelle 25 liegt eine UND-Schaltungen, drei ODER-Schaltungen, eine einpositive Vorspannung an einer Elektrode des ferro- _zjg_e Sperrtorschaltung (»inhibiting gate«) und eine elektrischen Kondensators 79, während die andere 15 einzige Verzögerungsschaltung für ein Element. Jede Elektrode über einen Widerstand 82 mit Masse ver- dieser Schaltungen kann, wie oben beschrieben, aus bunden ist. Eine Elektrode jedes der ferroelektrischen ferroelektrischen Kondensatoren aufgebaut sein. Die Kondensatoren 77 und 78 ist unmittelbar mit Masse Verzögerungsschaltung für ein Element kann ebenverbunden, während die jeweils gegenüberliegende falls ferroelektrische Kondensatoren in einem einElektrode über einen Widerstand 80 bzw. 81 mit ao stufigen Schieberegister entsprechend einer bekann-Masse verbunden ist. ten Anordnung aufweisen. Mit Lichttoren arbeitende Die feste Vorspannung an dem Kondensator 79 hält binäre Addierstufen mit Serienspeisung sind in den diesen Kondensator enthaltenden Teil der Licht- Fig. S B und 5 C dargestellt. Die in Fig. 5 B gezeigte torschaltung in einem Zustand, der normalerweise die binäre Addierstufe enthält Lichttorschaltungen, die Polarisationsrichtung des auffallenden Lichtes dreht, as nach dem Prinzip der »durch Materialspannungen so daß Licht durch den Analysator 7 an den Detek- verursachten Doppelbrechung« arbeiten, während in tor 8 übertragen wird, wobei der Analysator 7 mit Fig. 5 C eine andere binäre Addierschaltung dargedem Polarisator 6 einen Winkel von 90° bildet. Die stellt ist, die aus Lichttorschaltungen aufgebaut ist. ferroelektrischen Kondensatoren 77 und 78 drehen die nach dem Prinzip der elektrooptischen Quernormalerweise die Polarisationsebene des auftreffen- 30 wirkung arbeiten. Es ist selbstverständlich nicht notden Lichtstrahles nicht, da an ihren Elektroden keine wendig, eine derartige Kombination auf Anordnungen Vorspannung liegt, so daß die diese Kondensatoren zu beschränken, die nur eine einzige dieser Er- und den Polarisator 6 enthaltenden Lichttore nor- scheinungen verwenden, die diese Schaltungen Baumalerweise kein Licht hindurchlassen. Liegt ein Ein- einheiten bilden, die leicht miteinander ausgewechselt gangssignal an der Klemme 83, dann wird derjenige 35 werden können. In Fig. 5 B projiziert eine Lichtquelle Teil der Lkhttorschaltung, der den Kondensator 77 105 Licht auf die Kristalle der binären Addierstufe, und Polarisator 6 enthält, Licht durchlassen, wobei in der die ferroelektrischen Kondensatoren 91 und 92 dieses Licht durch den ferroelektrischen Kondensator eine erste LTND-Schaltung, die Kondensatoren 93 und 79 gedreht und somit durch den Analysator 7 an die 94 eine zweite UND-Schaltung und die Konden-Photozelle 8 gelangen kann. Dabei entsteht aus dem 40 satoren 95 und 96 eine dritte UND-Schaltung bilden, auf der Photozelle 8 auffallenden Licht ein Ausgangs- während eine Lichtabschirmung 33 zwischen den versignal an der Klemme 18, welches an die Klemme 84 schiedenen Kondensatoren angebracht ist. Die obenzurückgeführt wird. Dieses an dem ferroelektrischen erwähnten UND-Torschaltungen entsprechen den in Kondensator 78 liegende Signal hält diesen Teil der Fig. 5 angegebenen Blöcken B, C und D. Das durch Lichttorschaltung mit dem Kondensator 78 und Polari- 45 den ersten Kondensator jeder dieser drei UND-Torsator 6 in einem für Licht durchlässigen Zustand. schaltungen gedrehte Licht durchläuft den Polarisator Wird das an der Klemme 83 liegende Signal weg- 88 und, wenn der zweite Kondensator dieser Torgenommen, dann kehrt der den ferroelektrischen schaltung das Licht ebenfalls dreht, auch den Ana-Kondensator 77 und den Polarisator 66 enthaltende lysator 89. Da die Photozelle 97 Licht aus jeder der Teil der Lichttorschaltung in seine normale oder 50 drei UND-Schaltungen aufnimmt, stellt das von der Sperrstellung zurück. Der Kondensator 78 wird durch Photozelle abgenommene Signal das Ausgangssignal das von der Photozelle rückgekoppelte Signal in einer ODER-Torschaltung dar, und die drei UND-seinem das Licht drehenden Zustand gehalten, wobei Schaltungen entsprechen der Torschaltung im Block F die Photozelle abhängig von dem durch die Konden- nach Fig. 5 A. Die ferroelektrischen Kondensatoren satoren 78 und 79 durchfallenden Licht ein Signal ab- 55 98, 99 und 100 bilden eine mit drei Eingängen vergibt. Wird anschließend ein Signal an die Klemme 85 sehen e ODER-Schaltung entsprechend dem Block E angelegt, dann wird die Vorspannung überwunden, der Fig. 5 A. Hinter dieser ODER-Schaltung liegt im und der ferroelektrische Kondensator 79 dreht die Wege des Lichtstrahles eine Sperrtorschaltung mit Ebene der Polarisation des Lichtes nicht weiter, wo- dem ferroelektrischen Kondensator 101 entsprechend durch der Lichtstrahl nach der Photozelle 8 unter- 60 der in Fig. 5 A mit dem Block H dargestellten Torbrochen wird. Die Unterbrechung des Lichtstrahles schaltung. Die ferroelektrischen Kondensatoren 102, bewirkt, daß das an die Klemme 84 rückgekoppelte 103 und 104 bilden eine mit drei Eingängen versehene Signal unterbrochen wird, wodurch der den ferroelek- UND-Schaltung entsprechend Blockt in Fig. 5A. irischen Kondensator 78 und den Polarisator 6 ent- Die Parallelkombination der drei Eingänge aufhaltende Teil der Lichttorschaltung in den Sperr- 65 weisenden UND-Schaltung mit der Sperrtorschaltung zustand zurückkehrt. Dieser Zustand bleibt erhalten, ist bezüglich des auf der Photozelle 106 auftreffenden bis ein nächstes Signal an der Klemme 83 angelegt Lichtstrahles so angeordnet, daß sie eine ODER-wird. Diese logische Schaltung weist daher zwei Schaltung entsprechend Block/ in Fig. 5A bildet, stabile Zustände auf, die unter dem Einfluß von an Die Polarisatoren 109 und 87 und der Analysator 89 den Klemmen 83 und 85 liegenden Signalen stehen. 70 liegen in einer Ebene, während die Polarisatoren 86

Claims

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und 88 und der Analysator 90 bezüglich dieser Ebene obenerwähnten logischen Schaltungen zu erzielen,

um 90° gedreht sind, damit ein richtiges Arbeiten wird die erste elektrooptische Querwirkung ver-

der Lidhttorschaltung gewährleistet ist. Man sieht da- wendet.

her, daß jeder der Blocks von Fig. 5 A in Fig. 5B Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Eraus einer Kombination von ferroelektrischen Konden- 5 findung, bei der zwei oder mehrere ferroelektrisdhe satoren besteht und daß der Lichtstrahl durch diese Kondensatoren gleichzeitig in zwei voneinander unKondensatoren übertragen wird, abgesehen von der abhängigen logischen Schaltungen verwendet werden. Verzögerungssohaltung 107, die ebenfalls ferroelek- Die eine ist eine logische UND-Schaltung bezüglich trische Kondensatoren enthalten und als einstufiges eines Lichtstrahles, der auf den Flächen der Kon-Schieberegister aufgebaut sein kann. io densatoren parallel auffällt, während die gleichen Fig. 5 C zeigt die binäre Addierstufe der Fig. 5 A Kondensatoren als logische ODER-Schaltung vergemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Er- wendet werden in bezug auf einen anderen Lichtfindung. Die durch die Elektroden 110, 111, 112, 113, strahl, der zu dem ersten Lichtstrahl senkrecht ge- 114 und 115 definierten ferroelektrischen Konden- richtet ist und in Reihe auf die Kondensatoren aufsatoren und die dazugehörigen Kristalle bilden die 15 fällt. Von der Lichtquelle 171 geht ein Lichtstrahl drei UND-Torschaltungen entsprechend Block B, C durch die Linse 172 und durch einen Polarisator 173 und D von Fig. 5 A. Die obere Hälfte der Elektrode und fällt dabei auf die Kristalle der optisch parallel 111 bildet mit der Elektrode 110 einen ersten Konden- liegenden ferroelektrischen Kondensatoren 160, 161 sator, der zusammen mit den Elektroden 113 und 115 und 162 auf, wobei zwischen den einzelnen Kondendieses zweiten Kondensators eine UND-Torsdhaltung 20 satoren eine optische Abschirmung 33 angeordnet ist. bildet. Die untere Hälfte der Elektrode 111 bildet zu- Jeweils eine dieser ferroelektrischen Kondensatoren sammen mit der Elektrode 110 eine Torschaltung, 160, 161 und 162 ist unmittelbar mit Masse verbunwelche mit der oberen Hälfte der Elektrode 114 und den, während die entsprechende andere Elektrode der zugehörigen Elektrode 115 die zweite UND-Tor- jedes Kondensators über einen geeigneten Widerstand schaltung darstellt. In gleicher Weise bildet die Elek- 25 an Masse liegt.

trode 112 mit der Elektrode 100 eine Torschaltung, Wird ein positiver Impuls an eine der Eingangsdie zusammen mit der durch die untere Halbelektrode klemmen 163, 164 oder 165 dieser ferroelektrischen 114 und die dazugehörige Elektrode 115 gebildeten Kondensatoren angelegt, dann wird die den ausge-Torschaltung eine dritte UND-Torschaltung dar- wählten Kondensator enthaltende Lichttorschaltung stellt. Daher bilden diese vier Kondensatoren drei je 30 das Licht drehen und bewirken, daß das Licht durch zwei Eingänge aufweisende UND-Torschaltungen. _den Analysator 175 und die Linse 176 hindurch auf Die Photozelle 116 ist so eingerichtet, daß sie das _die Photozelle 177 auftrifft und an der Ausgangsdurch irgendeine dieser drei UND-Torschaltungen klemme 179 ein ODER-Signal zur Folge hat. Eine durchtretende Licht aufnimmt und somit die bei F in _ZWeite Lichtquelle 181 ist über eine Linse 182 und Fig. 5 A dargestellte ODER-Torschaltung bildet. Die 35 _einen Polarisator 183 auf die Seite des Kristalls des ferroelektrischen Kondensatoren, die durch die Elek- ferroelektrischen Kondensators 162 gerichtet. Da jedes troden 120, 121, 118, 122, 117 und 123 und die dazu- der Lichttore mit den ferroelektrischen Kondensatoren gehörigen Kristalle definiert sind, bilden die drei Ein- i₆₀₎ I6I und 162 normalerweise liohtundurchlässig gänge aufweisende UND-Schaltung entsprechend j_{st we}ü _diese χ_0Γε bezüglich des auffallenden Licht-Block A in Fig. 5 A. Die ferroelektrischen Konden- 40 _strahls aus der Quelle 181 in Reihe geschaltet sind, satoren, die durch die Elektroden 126, 127, 128 und _{muß an} j_{edem dieser} Kondensatoren ein Impuls 129 und die zugehörigen Kristalle gebildet werden, angelegt werden. Dann dreht die Serientorschaltung bilden die drei Eingänge aufweisende ODER-Tor- das durch die Polarisatoren 185 und 186 fallende schaltung entsprechend Block£ in Fig. 5 A. Die durch Licht, so daß es durch den Analysator 188 und die die Elektroden 130 und 131 und die zugehörigen 45 Linse 189 hindurch auf die Photozelle 190 auftreffen Kristalle gebildeten ferroelektrischen Kondensatoren k_ami- rjj_e Polarisatoren 183 und 186 liegen in der entsprechen dem Block H in Fig. 5 A, der eine Sperr- gleichen Ebene, während der Polarisator 185 und der torschaltung in Blockform zeigt, da der durch einen Analysator 188 bezüglich dieser Ebene um 90° geder ferroelektrischen Kondensatoren der ODER- dreht sind. Der Polarisator 173 ist gegenüber dem Schaltung mit drei Eingängen hindurchtretende Licht- 50 Analysator 175 um 90° gedreht. Bei dieser Anordnung strahl auch durch den die Sperrtorschaltung bilden- _{kann man zwe}j _od_er mehrere Kristalle in zwei den ferroelektrischen Kondensator hindurchgeht. Da logischen Schaltungen gleichzeitig zur Definition das die Photozelle 135 ereichende Licht diese durch _eines Ausgangssignales einer UND-Schaltung und einen der drei Eingänge der UND-Schaltung oder _ej_nes Ausgangssignales einer ODER-Schaltung in durch die drei Eingänge der ODER-Schaltung er- 55 bezug auf die gleichen elektrischen Eingangssignale reichen kann, wirkt die Photozelle tatsächlich als die verwenden. Da beide Eingangslichtstrahlen unabim Block E von Fig. 5 A dargestellte ODER-Tor- hängig voneinander sind und da die lichtempfindlichen schaltung. Um ein richtiges Arbeiten dieser binären Zellen ebenfalls voneinander unabhängig sind, ergibt Addierstufe sicherzustellen, sind die Polarisatoren _sj_ch eine vollständige Trennung zwischen Eingängen 143 und 152 und die Analysatoren 140 und 142 alle 60 und Ausgängen,
in der gleichen Ebene ausgerichtet, während die Polarisatoren 150, 151 und 153 und der Analysator 141 be- Patentansprüche:
züglich der genannten Ebene um 90° verdreht sind. l. Ferroelektrisch^ logische Schaltung mit In Schaltungen nach Fig. 5 B und 5 C kann jede einer Mehrzahl ferroelektrische Kristalle enthal-Kombination der optischen Erscheinungen in den ein- 65 tender ferroelektrischer Kondensatoren mit auf zelnen logischen Schaltungen verwendet werden. Die den Kristallen angebrachten Elektroden, dadurch Spannungsanforderungen werden jedoch gleich- gekennzeichnet, daß an bestimmten Kondensatormäßiger sein, wenn nur eine der optischen Er- elektroden Bezugspotentiale angelegt sind, daß scheinungen verwendet wird, wie dies in Fig. 5 B oder elektrische Schaltmittel an bestimmten anderen C dargestellt ist. Um optimale Ergebnisse in den 70 Elektroden zum wahlweisen Anlegen von Poten-

tialen angeschlossen sind, daß eine Lichtquelle auf die Kristalle projiziert wird und daß Einrichtungen den optischen Zustand der Kristalle bestimmen und das durch die Kristalle hindurch übertragene Licht aufnehmen.

2. Ferroelektrische, logische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß voneinander getrennte Lichtstrahlen von der Lichtquelle aus auf die Kristalle projiziert werden und daß auf eine Übertragung von Licht durch die Kristalle ansprechende Einrichtungen die Übertragung eines dieser Lichtstrahlen feststellen.

3. Ferroelektrische_; logische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristalle bezüglich des aus der Lichtquelle austretenden Lichtes optisch in Reihe oder parallel geschaltet sind.

4. Ferroelektrische, logische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle ausgehende Licht polarisiert ist und daß die Kondensatoren Lichttorschaltungen bilden, wobei die an den ausgewählten Elektroden liegenden Potentiale die Torschaltungen für die Dauer des Anliegens dieser Potentiale lichtdurchlässig machen.

5. Ferroelektrische, logische Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden durchscheinend sind und daß die Kristalle mit ihren optischen Achsen parallel zum polarisierten Licht liegen.

6. Ferroelektrische, logische Schaltung nach Anspruch 1 mit mindestens zwei- ferroelektrischen Kristallkondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Quelle polarisierten Lichtes das Licht auf eine Oberfläche des einen Kristalls projiziert, die nicht mit der von der ersten Lichtquelle beleuchteten Oberfläche übereinstimmt, und daß zusätzlich Einrichtungen vorgesehen sind, die eine Übertragung des von der zusätzlichen Lichtquelle ausgehenden, geeignet polarisierten Lichtes durch beide Kristalle feststellen.

7. Ferroelektrische, logische Schaltung nach Anspruch 1 mit einer Mehrzahl Kristallkondensatoren zum Betrieb einer Flip-Flop-Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter Kristallkondensator optisch parallel geschaltet sind, daß ein dritter, normalerweise lichtdurchlässiger Kristallkondensator mit dem ersten und dem zweiten Kristallkondensator zwischen diesen Kristallkondensatoren und den das übertragene Licht aufnehmenden Einrichtungen optisch in Reihe geschaltet ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den ersten Kristallkondensator lichtdurchlässig machen, wobei über entsprechende Schaltelemente ein Signal von der Lichtaufnahmeeinrichtung an den zweiten Kristallkondensator zurückgekoppelt wird.

8. Ferroelektrische, logische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle und dem ersten eines Paares ferroelektrischer Kondensatoren ein Polarisator eingeschaltet ist, daß eine erste Viertelwellenplatte und ein erster Analysator zwischen dem ersten und dem zweiten ferroelektrischen Kondensator des Paares liegen, und daß eine zweite Viertelwellenplatte und ein zweiter Analysator in dieser Reihenfolge zwischen dem zweiten ferroelektrischen Kondensator und dem Detektor liegen.

9. Ferroelektrische, logische Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ferroelektrischen Kondensatoren bezüglich des Polarisators und der Analysatoren, die in verschiedenen Ebenen liegen, um 45° gedreht sind.

10. Ferroelektrische, logische Schaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator und der zweite Analysator in der gleichen Ebene liegen und daß der erste Analysator gegen diese Ebene um 90° gedreht ist.

11. Ferroelektrische, logische Schaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Polarisator austretende Licht senkrecht zur C-Achse und parallel zu einer der anderen Achsen jedes ferroelektrischen Kondensatorkristalls ausgerichtet ist und daß die durchscheinenden Elektroden der Kondensatoren senkrecht zur C-Achse liegen.

12. Ferroelektrische, logische Schaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Kondensatoren eine feste Vorspannung liegt, die diesen Teil des Systems einschließlich des Kondensators normalerweise in lichtdurchlässigem Zustand hält.

13. Ferroelektrische, logische Schaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Viertelwellenplatte aus einem ferroelektrischen Kristall besteht, der bezüglich jedes ferroelektrischen Kondensators um 90° gedreht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen