JP2009104211A - 光学回路を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学回路を製造する方法は、a)光学回路によって実行される論理演算を選択する段階と、b)前記光学回路によって実行される前記論理演算を実行するべく1つ又は複数のすべて光学的な論理ゲートによって前記光学回路を設計する段階と、c)個々の論理演算を実行して光学入力信号に基づいて個々のバイナリ出力レベルを具備した光学出力信号を生成するべく共振周波数にチューニングされた強度に依存した屈折率の材料を有する対応した光学共振器を具備する個々の非線形素子によって前記すべて光学的な論理ゲートを形成することにより、前記光学回路を製造する段階であって、前記非線形素子を包含するべくフォトニック結晶を形成することによって実行されている、段階と、を有する。
【選択図】図22
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 (15)
- a)光学回路によって実行される論理演算を選択する段階と、
b)前記光学回路によって実行される前記論理演算を実行するべく1つ又は複数のすべて光学的な論理ゲートによって前記光学回路を設計する段階と、
c)個々の論理演算を実行して光学入力信号に基づいて個々のバイナリ出力レベルを具備した光学出力信号を生成するべく共振周波数にチューニングされた強度に依存した屈折率の材料を有する対応した光学共振器を具備する個々の非線形素子によって前記すべて光学的な論理ゲートを形成することにより、前記光学回路を製造する段階であって、前記論理ゲートは、個々の光学入力信号を導波する別個の光学入力媒体と、前記光学入力媒体から個々の光学入力信号を受信及び合成して個々の合成信号を生成する合成媒体と、によって構成されており、前記論理ゲートは、前記合成媒体の個々の出力を遮断し、且つ、前記合成媒体から個々の合成信号を受信するべく配置された前記非線形素子によって更に構成されており、前記非線形素子は、個々の光学出力信号を生成するべく個々の非線形素子による後続の非線形弁別のために個々の合成信号を受信する個々のシングル入力部によって構成されており、前記非線形素子は、個々の光学出力信号を出力する個々のシングル出力部によって更に構成されており、前記論理ゲートは、前記非線形素子の個々のシングル出力部から個々の光学出力信号を受信し、且つ、光学入力信号として前記光学出力信号を1つ若しくは複数の後続の論理ゲートに又は前記光学回路の出力部に導波するべく構成された光学出力媒体によって更に形成されており、前記光学回路の前記製造段階は、前記非線形素子を包含するべくフォトニック結晶を形成することによって実行されている、段階と、
を有する方法。 - 前記光学回路の前記製造段階は、光学入力信号を合成して、非線形弁別のために個々の非線形素子に提供される合成信号を生成する前記合成媒体を包含するべく前記フォトニック結晶を形成することにより、更に実行されている請求項1記載の方法。
- 前記光学回路の前記製造段階は、個々の光学入力信号を個々の合成媒体に導波する前記光学入力媒体を有するべく前記フォトニック結晶を形成することにより、更に実行されている請求項1記載の方法。
- 前記光学回路の前記製造段階は、個々の非線形素子から個々の光学出力信号を受信及び出力する前記光学出力媒体を有するべく前記フォトニック結晶を形成することにより、更に実行されている請求項1記載の方法。
- 前記論理演算は、AND、NOT、NAND、NOR、OR、XOR、又はXNOR論理、或いは、これらの組み合わせを有するグループから段階(a)において選択されている請求項1記載の方法。
- 前記光学回路の前記製造段階は、基板上に材料を選択的に堆積させて前記光学回路を形成することにより、実行されている請求項1記載の方法。
- a)光学回路によって実行される論理演算を選択する段階と、
b)前記光学回路によって実行される前記論理演算を実行するべく1つ又は複数のすべて光学的な論理ゲートによって前記光学回路を設計する段階と、
c)個々の論理演算を実行して光学入力信号に基づいて個々のバイナリ出力レベルを具備した光学出力信号を生成するべく共振周波数にチューニングされた強度に依存した屈折率の材料を有する対応した光学共振器を具備する個々の非線形素子によって前記すべて光学的な論理ゲートを形成することにより、前記光学回路を製造する段階であって、前記論理ゲートは、個々の光学入力信号を導波する別個の光学入力媒体と、前記光学入力媒体から個々の光学入力信号を受信及び合成して個々の合成信号を生成する合成媒体と、によって構成されており、前記論理ゲートは、前記合成媒体の個々の出力を遮断し、且つ、前記合成媒体から個々の合成信号を受信するべく配置された前記非線形素子によって更に構成されており、前記非線形素子は、個々の光学出力信号を生成するべく個々の非線形素子による後続の非線形弁別のために個々の合成信号を受信する個々のシングル入力部によって構成されており、前記非線形素子は、個々の光学出力信号を出力する個々のシングル出力部によって更に構成されており、前記論理ゲートは、前記非線形素子の個々のシングル出力部から個々の光学出力信号を受信し、且つ、光学入力信号として前記光学出力信号を1つ若しくは複数の後続の論理ゲートに又は前記光学回路の出力部に導波するべく構成された光学出力媒体によって更に形成されており、前記製造段階は、前記非線形素子の少なくとも1つのものが基板のレイヤ上に形成されたリングを有するように、実行されている、段階と、
を有する方法。 - 前記製造段階は、前記リングに光学的に結合された個々の合成媒体を形成するベくマージする個々の別個の光学入力媒体を形成するように実行されている請求項7記載の方法。
- 前記製造段階は、前記リング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個々の光学出力媒体を形成するべく実行されている請求項7記載の方法。
- a)光学回路によって実行される論理演算を選択する段階と、
b)前記光学回路によって実行される前記論理演算を実行するべく1つ又は複数のすべて光学的な論理ゲートによって前記光学回路を設計する段階と、
c)個々の論理演算を実行して光学入力信号に基づいて個々のバイナリ出力レベルを具備した光学出力信号を生成するべく共振周波数にチューニングされた強度に依存した屈折率の材料を有する対応した光学共振器を具備する個々の非線形素子を有する前記すべて光学的な論理ゲートを形成することにより、前記光学回路を製造する段階であって、前記論理ゲートは、個々の光学入力信号を導波する別個の光学入力媒体と、前記光学入力媒体から個々の光学入力信号を受信及び合成して個々の合成信号を生成する合成媒体と、によって構成されており、前記論理ゲートは、前記合成媒体の個々の出力を遮断し、且つ、前記合成媒体から個々の合成信号を受信するべく配置された前記非線形素子によって更に構成されており、前記非線形素子は、個々の光学出力信号を生成するべく個々の非線形素子による後続の非線形弁別のために個々の合成信号を受信する個々のシングル入力部によって構成されており、前記非線形素子は、個々の光学出力信号を出力する個々のシングル出力部によって更に構成されており、前記論理ゲートは、前記非線形素子の個々のシングル出力部から個々の光学出力信号を受信し、且つ、光学入力信号として前記光学出力信号を1つ若しくは複数の後続の論理ゲートに又は前記光学回路の出力部に導波するべく構成された光学出力媒体によって更に形成されており、前記製造段階は、非線形材料から構成された光ファイバ内に離隔したブラッグ格子を包含するべく前記非線形素子の少なくとも1つのものを形成するように実行されている、段階と、
を有する方法。 - 前記製造段階は、個々の光学入力信号を受信して個々の合成媒体に導波するべく光ファイバを有する光学入力媒体を前記1つ又は複数の非線形素子に更に接合することにより、実行されている請求項10記載の方法。
- 前記製造段階は、前記非線形素子から前記光学出力信号を受信及び出力するべく光ファイバを有する少なくとも1つの光学出力媒体を少なくとも1つの個々の非線形素子に更に接合することにより、実行されている請求項10記載の方法。
- 前記非線形素子の少なくとも1つのものの前記光学共振器は、ミラーを互いに対向するよう配置し、更には、前記ミラーの間に非線形材料を配置することによって形成されている請求項1記載の方法。
- 前記製造段階は、前記光学回路が、直列に1つに接続された少なくとも第1及び第2の論理ゲートを具備し、この結果、前記第1論理ゲートからの光学出力信号が前記第2論理ゲートへの前記光学入力信号となるように、実行されており、且つ、前記第1及び第2論理ゲートのそれぞれのものによって生成される前記個々の光学出力信号は、バイナリ論理レベルを具備している請求項1記載の方法。
- 前記光学回路の前記製造段階は、基板のレイヤを選択的にエッチングして前記光学回路を形成することによって実行されている請求項1記載の方法。
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