JP2009104210A - すべて光学的なandゲート及びすべての光学的なnandゲート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】すべて光学的なANDゲートは、光学共振器を有し、且つ、バイナリ論理レベルを有する個々のデータを具備した第1及び第2振幅変調光学入力信号を受信するべく構成された非線形素子であって、非線形素子は、第1及び第2光学入力信号の両方がハイ論理レベルを具備している場合にのみ、非線形素子は、ハイ論理レベルを有する光学出力信号として光を出力し、光学入力信号のいずれか又は両方がロウ論理レベルを具備している場合には、非線形素子は、ロウ論理レベルを有する光学出力信号として実質的に光を出力しないように、光学入力信号の少なくとも1つのものの周波数との関係においてチューニングされた共振周波数を具備しており、この結果、光学出力信号は、振幅変調されたバイナリ論理レベルを具備しており、非線形素子は、基板上にリングとして形成されている、非線形素子、を有する。
【選択図】図5
Description
「ダウンストリーム」とは、基準点との関係においてもっと先である光学伝送経路に沿った位置又は要素を意味している。又、これは、基準点から離れる方向における光学回路内における光の伝播方向を意味するべく使用することも可能である。
図1は、非線形素子における入力光の強度の割合としての透過率対入力光の周波数のグラフを示しており、この場合には、非線形要素は、光学共振器として実装されている。入力光は、192.9THzの周波数1(即ち、1.55マイクロメートルの波長)を具備している。非線形素子は、193THzの共振周波数2を具備しており、従って、これは、入力光の周波数1からデチューニングされている。図1においては、入力光のパワーは、光学空洞を共振状態にシフトさせるには不十分なものになっている。従って、空洞を透過するキャリア周波数における光の割合は、相対的に低く、図1に示されている状況においては、略ゼロである。
図3は、別個の導波路であってよい2つの別個の入力媒体3及び4を有するすべて光学的な論理インバータ(NOTゲート)10である。入力媒体3及び4は、合成媒体5にアライメント又はマージ(merge)しており、この合成媒体5は、例えば、単一の導波路又はフォトニック結晶であってよい。合成媒体5は、個々の入力媒体3、4上の光学入力信号A、Bを光学共振器などの非線形素子6に対して伝達するべく構成されている。この実施例における光学入力信号Aは、第1光学入力媒体3に伝達された一定のパワーを具備した連続波(CW)光であり、光学入力信号Bは、第2光学入力媒体4に伝達された振幅変調された(例えば、データストリームなどの)光データである。非線形素子6は、連続波光のみが非線形素子に進入した場合に、非線形素子が自身の共振周波数2がCW光の周波数1とアライメントする共振状態にシフトすると共に光学出力媒体7上に光学出力信号として光を出力するように、正確にデチューニングされている。
本発明によるすべて光学的な論理ゲート及び回路の構造及び機能に関する説明を以上において終了し、以下、すべて光学的な論理ゲートの模範的な製造方法について説明することとする。
添付の請求項における「光学入力信号の論理レベルを非線形的に弁別してバイナリ論理レベルを具備した光学出力信号を生成する非線形素子手段」は、本明細書に記述されている非線形素子6、6’、26、26’、56、96、106、116、206又はその等価物のいずれかを意味している。
光学共振器を「チューニング」する段階は、通常は、共振器の共振周波数をオフセットさせる段階を意味しているが、本発明においては、所望の機能を実現するための可能な手段として共振器の透過特性を変化させるためのその他の方法をも「チューニング」が意味するものと考えている。例えば、クォリティファクタを変更するか、追加の共振ピークを共振器に追加するか、或いは、応力、電磁場又は圧電場の印加、正孔又は電子などの電荷キャリアの注入、光の注入、又は、その他の技法を通じてその形状又は屈折率を変更することにより、共振器の透過の帯域幅、プロファイル、又は中心を変更可能であろう。
Claims (20)
- 光学共振器を有しており、且つ、バイナリ論理レベルを有する個々のデータを具備した第1及び第2振幅変調光学入力信号を受信するべく構成された非線形素子であって、
前記非線形素子は、
前記第1及び第2光学入力信号の両方がハイ論理レベルを具備している場合にのみ、前記非線形素子は、ハイ論理レベルを有する光学出力信号として光を出力し、前記光学入力信号のいずれか又は両方がロウ論理レベルを具備している場合には、前記非線形素子は、ロウ論理レベルを有する前記光学出力信号として実質的に光を出力しないように、
前記光学入力信号の少なくとも1つのものの周波数との関係においてチューニングされた共振周波数を具備しており、
この結果、前記光学出力信号は、振幅変調されたバイナリ論理レベルを具備しており、前記非線形素子は、基板上にリングとして形成されている、非線形素子、
を有するすべて光学的なANDゲート。 - 前記光学入力信号を受信するべく前記基板上に形成された少なくとも2つの別個の光学入力媒体と、
合成媒体であって、前記光学入力媒体は、前記光学入力信号を合成信号に合成する前記合成媒体にマージしており、前記合成媒体は、前記リングに光学的に結合されている、合成媒体と、
を更に有する請求項1記載のすべて光学的なANDゲート。 - 前記合成媒体の一端は、前記合成信号を前記リングにエバネッセントに結合するべくテーパー化されている請求項2記載のすべて光学的なANDゲート。
- 個々の光学入力信号を受信するべく前記基板上に形成された少なくとも2つの別個の光学入力媒体であって、前記光学入力媒体は、前記リングに光学的に結合されている、少なくとも2つの別個の光学入力媒体を更に有する請求項1記載のすべて光学的なANDゲート。
- 前記光学入力媒体の個々の端部は、前記光学入力信号を前記リングにエバネッセントに結合するべくテーパー化されている請求項4記載のすべて光学的なANDゲート。
- 光学共振器を有しており、且つ、バイナリ論理レベルを有する個々のデータを具備した個々の第1及び第2振幅変調光学入力信号を受信するべく構成された非線形素子であって、
前記非線形素子は、
前記第1及び第2光学入力信号の両方がハイ論理レベルを具備している場合にのみ、前記非線形素子は、ハイ論理レベルを有する光学出力信号として光を出力し、前記光学入力信号のいずれか又は両方がロウ論理レベルを具備している場合には、前記非線形素子は、ロウ論理レベルを有する前記光学出力信号として実質的に光を出力しないように、
前記光学入力信号の少なくとも1つのものの周波数との関係においてチューニングされた共振周波数を具備しており、
この結果、前記光学出力信号は、振幅変調されたバイナリ論理レベルを具備しており、前記非線形素子は、非線形材料から構成された光ファイバ内に形成された離隔したブラッグ格子によって形成されている、非線形素子、
を有するすべて光学的なANDゲート。 - 個々の光学入力信号を受信する少なくとも1つの光学入力媒体であって、前記光学入力媒体は、前記個々の光学入力信号を前記非線形素子に提供するべく光学的に結合されている、少なくとも1つの光学入力媒体を更に有する請求項6記載のすべて光学的なANDゲート。
- 前記光学入力媒体は、光ファイバである請求項7記載のすべて光学的なANDゲート。
- 前記非線形素子から前記出力信号を受信する少なくとも1つの光学出力媒体であって、前記光学出力媒体は、前記光学出力信号を受信及び出力するべく光学的に結合されている、少なくとも1つの光学出力媒体を更に有する請求項6記載のすべて光学的なANDゲート。
- 前記光学出力媒体は、光ファイバを有する請求項9記載のすべて光学的なANDゲート。
- 光学共振器を有しており、且つ、バイナリ論理レベルを有する個々のデータを具備した第1及び第2振幅変調光学入力信号を受信するべく構成された非線形素子であって、
前記非線形素子は、
前記第1及び第2光学入力信号の両方がハイ論理レベルを具備している場合にのみ、前記非線形素子は、ハイ論理レベルを有する光学出力信号として光を出力し、前記光学入力信号のいずれか又は両方がロウ論理レベルを具備している場合には、前記非線形素子は、ロウ論理レベルを有する前記光学出力信号として実質的に光を出力しないように、
前記光学入力信号の少なくとも1つのものの周波数との関係においてチューニングされた共振周波数を具備しており、従って、前記光学出力信号は、振幅変調されたバイナリ論理レベルを具備しており、前記非線形素子は、第1及び第2の離隔して対向するミラーと、前記ミラーの間に配置された非線形材料と、を有しており、前記離隔したミラーは、前記光学出力信号を生成するべく前記非線形材料による非線形弁別のために前記光学入力信号をトラップしている、非線形素子、
を有するすべて光学的なANDゲート。 - 個々の光学入力信号を受信して前記非線形素子に導波するべく光学的に結合された少なくとも1つの光学入力媒体を更に有する請求項11記載のすべて光学的なANDゲート。
- 前記非線形素子によって生成された前記光学出力信号を受信及び出力するべく光学的に結合された少なくとも1つの光学出力媒体を更に有する請求項11記載のすべて光学的なANDゲート。
- バイナリ論理レベルを有する個々のデータを具備した第1及び第2振幅変調光学入力信号を受信するべく構成された第1非線形素子を有するANDゲートであって、
前記第1非線形素子は、
前記第1及び第2光学入力信号の両方がハイ論理レベルを具備している場合にのみ、前記第1非線形素子は、ハイ論理レベルを有する第1光学出力信号として光を出力し、前記第1及び第2光学入力信号のいずれか又は両方がロウ論理レベルを具備している場合には、前記非線形素子は、ロウ論理レベルを有する前記第1光学出力信号として実質的に光を出力しないように、
前記第1及び第2光学入力信号の少なくとも1つのものの周波数との関係においてチューニングされた共振周波数を具備しており、
この結果、前記光学出力信号は、振幅変調されたバイナリ論理レベルを具備している、ANDゲートと、
第3光学入力信号として前記第1非線形素子から前記第1光学出力信号を受信するべく構成された第2非線形素子を有するNOTゲートであって、
前記第2非線形素子は、一定の連続波(CW)光を具備した第4光学入力信号を受信しており、
前記第2非線形素子は、
前記第3光学入力信号がロウ論理レベルを具備している場合に、前記第2非線形素子は、ハイ論理レベルを有する第2光学出力信号をとして前記CW光を出力し、前記第3光学出力信号がハイ論理レベルを具備している場合には、前記第2非線形素子は、ロウ論理レベルを有する前記光学出力信号として実質的に光を出力しないように、
前記光学入力信号の少なくとも1つのものの周波数との関係においてチューニングされた共振周波数を具備しており、
この結果、前記第2光学出力信号は、前記CW光の振幅によって実質的に決定される前記ハイ論理レベルの振幅によって振幅変調されたバイナリ論理レベルを具備している、NOTゲートと、
を有するすべての光学的なNANDゲート。 - 前記第1及び第2非線形素子の少なくとも1つのものは、フォトニック結晶内に実装されている請求項14記載のすべて光学的なNANDゲート。
- 前記第1及び第2非線形素子の少なくとも1つのものは、基板上に形成されたリングとして実装されている請求項14記載のすべて光学的なNANDゲート。
- 前記非線形素子は、非線形材料から構成された光ファイバ内に形成された離隔したブラッグ格子によって形成されている請求項14記載のすべて光学的なNANDゲート。
- 前記非線形素子の少なくとも1つのものは、
第1及び第2の離隔して対向するミラーと、
前記ミラーの間に配置された非線形材料と、
を有する請求項14記載のすべて光学的なNANDゲート。 - 前記第1及び第2光学入力信号の個々のものを受信して前記非線形素子に導波するべく光学的に結合された少なくとも1つの光学入力媒体を更に有する請求項14記載のすべて光学的なNANDゲート。
- 前記第2非線形素子によって生成された前記第2光学出力信号を受信及び出力するべく光学的に結合された少なくとも1つの光学出力媒体を更に有する請求項14記載のすべて光学的なNANDゲート。
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