JP2011007961A - Photonic crystal optical bit memory array - Google Patents
Photonic crystal optical bit memory array Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011007961A JP2011007961A JP2009150273A JP2009150273A JP2011007961A JP 2011007961 A JP2011007961 A JP 2011007961A JP 2009150273 A JP2009150273 A JP 2009150273A JP 2009150273 A JP2009150273 A JP 2009150273A JP 2011007961 A JP2011007961 A JP 2011007961A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photonic crystal
- resonators
- bit memory
- waveguide
- memory array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、フォトニック結晶を使用した光ビットメモリ、および光ビットメモリアレイ、及び、これらを使用したデータの書き込み方法、読み出し方法、及びシリアルパラレル変換に関する。 The present invention relates to an optical bit memory and an optical bit memory array using a photonic crystal, and a data writing method, a reading method, and serial / parallel conversion using the optical bit memory.
図1は、フォトニック結晶を使用したビットメモリ100を示す図である。図1において、フォトニック結晶共振器101を使用した光メモリフォトニック結晶中の共振器101の脇にバス導波路102を配置すると、バス導波路102より入力された光は共振器101に共鳴するとき、その光は共振器101にトラップ(共鳴)される。フォトニック結晶により構成される共振器101は、極めて小型であるため光密度が従来の光デバイスよりも極めて高くすることができ、双安定現象などの非線形効果を効率よく引き出すことが可能であるため、光メモリとして期待されている(非特許文献1参照)。
FIG. 1 is a diagram showing a
しかし、フォトニック結晶光メモリには、以下の問題点がある。
図2は、共鳴波長が同じである同一共振器をシリアルに配置した時の問題点を示す図であり、図2(a)は、問題点1を説明するためのフォトニック結晶200を示す図であり、図2(b)は、問題点2を説明するためのフォトニック結晶210を示す図である。
However, the photonic crystal optical memory has the following problems.
FIG. 2 is a diagram showing a problem when serially arranging the same resonators having the same resonance wavelength, and FIG. 2A is a diagram showing a
図2(a)に示すフォトニック結晶200において、バス導波路202より入力された光は、共振器201にトラップされ(共鳴し)、反射される。多ビットメモリを構成するため、バス導波路202の脇に複数の共振器201を配置した場合、バス導波路202から導入された光は、一番手前の共振器201と共鳴し反射されるため、奥の共振器201に到達することができず、期待した多ビットの効果を得ることができないという問題点がある(問題点1)。
In the
また、図2(b)に示すフォトニック結晶210において、奥の共振器211に光を到達させるために、それぞれの共振器211に専用の導波路213を設置し、その導波路213より光を入力した場合、光はバス導波路212を伝わって隣の共振器に侵入することができる。つまり、隣り合う共振器211は、バス導波路212を介して互いに干渉しあう。例えば、“1”と“0”のデータを2つの共振器で記憶させた場合、この干渉により、データが消滅してしまうため、ビットメモリとしての機能を達成できないとい問題点もある。
Further, in the
これらの問題を解決するためには、共振器は光学的に互いに十分に独立であり、かつ、それぞれの共振器を連結する1本のバス導波路を介して、入力されたシリアルデータを1ビット毎に共振器に取り込む機構を備えなければならない。 In order to solve these problems, the resonators are optically sufficiently independent from each other, and the input serial data is converted into one bit via one bus waveguide connecting the resonators. It is necessary to provide a mechanism for taking in the resonator every time.
このような上記の問題を解決する1つの方法として、シリアルデータをビット毎に波長の異なるパルス列に変換し、それらの波長に対応した共鳴周波数を有する共振器をシリアルに配置し、1本のバス導波路を介して、ビット毎に共振器に光を取り込む方法がある。これにより、共振器は光学的に互いに完全に独立とすることができ、かつ、入力されたシリアルデータを1ビット毎に共振器に取り込むことができる。しかし、この手法は、ビット毎に波長変換が必要になるため、技術的に難しく、消費エネルギーも高くなる。 As one method for solving the above problem, serial data is converted into a pulse train having different wavelengths for each bit, and resonators having resonance frequencies corresponding to those wavelengths are serially arranged, and one bus is provided. There is a method of taking light into a resonator for each bit through a waveguide. Thereby, the resonators can be optically completely independent from each other, and the input serial data can be taken into the resonator for each bit. However, since this method requires wavelength conversion for each bit, it is technically difficult and consumes high energy.
本発明の目的は、このような波長変換を介さず、シリアルデータを1ビット毎に共振器に取り込み、シリアルデータをパラレルデータに変換し、共振器に取り込まれたデータをパルス列として読み出すことも可能にする光ビットメモリおよび光ビットメモリアレイを提供することを目的とする。 The object of the present invention is to take serial data into a resonator bit by bit, convert serial data into parallel data, and read out the data taken into the resonator as a pulse train without going through such wavelength conversion. It is an object of the present invention to provide an optical bit memory and an optical bit memory array.
上記課題を解決するために、本発明のフォトニック結晶光ビットメモリアレイは、複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、上記複数の共振器をシリアルに接続し多ビットメモリを構成するように上記フォトニック結晶の両側面を貫通し、かつ上記共振器の脇に配置されるバス導波路と、上記複数の共振器を上記バス導波路と挟むように上記複数の共振器のそれぞれの脇に配置される複数のドロップ導波路とを備え、上記バス導波路は、上記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播でき、上記ドロップ導波路は、上記3つの共振モードの全てを伝播できることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a photonic crystal optical bit memory array according to the present invention is disposed in each of a plurality of photonic crystals, performs a bistable operation, and includes a plurality of resonators having three resonance modes; A plurality of resonators connected in series to form a multi-bit memory; a bus waveguide penetrating both side surfaces of the photonic crystal and disposed beside the resonator; and the plurality of resonators. A plurality of drop waveguides arranged beside each of the plurality of resonators so as to sandwich the bus waveguide, and the bus waveguide propagates only one of the three resonance modes. The drop waveguide is capable of propagating all three resonance modes.
また、上記ドロップ導波路は、上記バス導波路と同じ平面内に配置され、上記共振器に対して上記バス導波路の反対側に配置され、上記フォトニック結晶の側面のうち上記バス導波路の貫通していない側面から入力し同じ面に戻るようにU字型の形状を有するものとしてもよい。 The drop waveguide is disposed in the same plane as the bus waveguide, is disposed on the opposite side of the bus waveguide with respect to the resonator, and is formed on the side of the photonic crystal. It is good also as what has a U-shape so that it may input from the side surface which is not penetrated and it returns to the same surface.
また、上記ドロップ導波路は、上記共振器の上側の面に配置され、上記フォトニック結晶の側面のうち上記バス導波路の貫通していない側面を貫通するように配置されるものとしてもよい。 The drop waveguide may be disposed on an upper surface of the resonator and may be disposed so as to penetrate a side surface of the photonic crystal that does not penetrate the bus waveguide.
また、上述のフォトニック結晶光ビットメモリアレイを縦にパラレルに配置し、2次元多ビットメモリアレイを構成するものとしてもよい。 Further, the above-described photonic crystal optical bit memory array may be arranged vertically in parallel to constitute a two-dimensional multi-bit memory array.
また、上記課題を解決するために、本発明のフォトニック結晶光ビットメモリは、フォトニック結晶中に配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する共振器と、上記共振器をシリアルに接続し多ビットメモリを構成するように上記フォトニック結晶の両側面を貫通し、かつ上記共振器の脇に配置されるバス導波路と、上記共振器を上記バス導波路と挟むように上記共振器の脇に配置されるドロップ導波路とを備え、上記バス導波路は、上記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播でき、上記ドロップ導波路は、上記3つの共振モードの全てを伝播できることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a photonic crystal optical bit memory according to the present invention is arranged in a photonic crystal, performs a bistable operation, has a resonator having three resonance modes, and the resonator is serially connected. A bus waveguide penetrating both side surfaces of the photonic crystal so as to constitute a multi-bit memory and disposed beside the resonator, and the resonator sandwiched by the bus waveguide. A drop waveguide disposed beside the resonator, wherein the bus waveguide can propagate only one of the three resonance modes, and the drop waveguide can transmit all of the three resonance modes. It can be propagated.
また、上記課題を解決するために、本発明のフォトニック結晶光ビットメモリアレイの書き込み方法は、複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、上記複数の共振器をシリアルに接続するために、上記複数の共振器の脇に配置され、上記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播できるバス導波路と、上記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、上記3つの共振モードの全てを伝播できる複数のドロップ導波路とを備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの書き込み方法であって、シリアルデータを上記複数の共振器に、上記バス導波路から供給する段階と、上記シリアルデータの所望のパルスが所望の共振器に到達するタイミングに合わせて上記複数のドロップ導波路から順次バイアス光を供給する段階とを備え、上記シリアルデータは、上記3つの共振モードのうち、上記バス導波路を伝播できる共振モードで供給され、上記バイアス光は、上記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the writing method of the photonic crystal optical bit memory array of the present invention is arranged in each of a plurality of photonic crystals, performs a bistable operation, and has a plurality of resonance modes. In order to connect the plurality of resonators in series, a bus waveguide disposed beside the plurality of resonators and capable of propagating only one of the three resonance modes, and A write method for a photonic crystal optical bit memory array comprising a plurality of drop waveguides arranged beside each of a plurality of resonators and capable of propagating all three resonance modes, wherein serial data is transmitted to the plurality of resonators Supplying to the resonator from the bus waveguide and the timing at which the desired pulse of the serial data reaches the desired resonator Sequentially supplying bias light from a plurality of drop waveguides, wherein the serial data is supplied in a resonance mode capable of propagating through the bus waveguide among the three resonance modes, and the bias light is supplied in the serial mode. It is characterized in that it is supplied in a resonance mode different from the resonance mode in which data is propagated.
また、上記課題を解決するために、本発明のフォトニック結晶光ビットメモリアレイの読み出し方法は、複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、上記複数の共振器をシリアルに接続するために、上記複数の共振器の脇に配置され、上記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播できるバス導波路と、上記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、上記3つの共振モードの全てを伝播できる複数のドロップ導波路とを備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの読み出し方法であって、上記複数のドロップ導波路から、上記共振器がOFF状態の時のディップ位置に対応する波長を有するリードパルスを入力する段階と、上記複数のドロップ導波路の透過側で、上記リードパルスの波長を検出し、上記複数の共振器のON−OFFを読み取る段階とを備え、上記リードパルスは、上記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the photonic crystal optical bit memory array readout method of the present invention is arranged in each of a plurality of photonic crystals, performs a bistable operation, and has a plurality of resonance modes. In order to connect the plurality of resonators in series, a bus waveguide disposed beside the plurality of resonators and capable of propagating only one of the three resonance modes, and A method of reading a photonic crystal optical bit memory array, comprising: a plurality of drop waveguides arranged beside each of a plurality of resonators and capable of propagating all three resonance modes; From the step of inputting a read pulse having a wavelength corresponding to the dip position when the resonator is in the OFF state, and transmitting through the plurality of drop waveguides. Detecting the wavelength of the read pulse and reading ON / OFF of the plurality of resonators, wherein the read pulse is supplied in a resonance mode different from a resonance mode for propagating the serial data. It is characterized by that.
また、上記課題を解決するために、本発明のフォトニック結晶光ビットメモリアレイのシリアルパラレル変換方法は、複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、上記複数の共振器をシリアルに接続するために、上記複数の共振器の脇に配置され、上記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播できるバス導波路と、上記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、上記3つの共振モードの全てを伝播できる複数のドロップ導波路とを備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイのシリアルパラレル変換方法であって、シリアルデータを上記複数の共振器に、上記バス導波路から供給する段階と、上記シリアルデータの所望のパルスが所望の共振器に到達するタイミングに合わせて上記ドロップ導波路から順次バイアス光を供給する段階と、上記ドロップ導波路で上記バイアス光の反射を読み取ることにより、上記シリアルデータのパルス列のパラレルデータを読み取る段階とを備え、上記シリアルデータは、上記3つの共振モードのうち、上記バス導波路を伝播できる共振モードで供給され、上記バイアス光は、上記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とする。 In order to solve the above problem, the serial-parallel conversion method of the photonic crystal optical bit memory array of the present invention is arranged in each of a plurality of photonic crystals, performs bistable operation, and has three resonance modes. A plurality of resonators, and a bus waveguide disposed beside the plurality of resonators for serially connecting the plurality of resonators and capable of propagating only one of the three resonance modes. A serial-parallel conversion method for a photonic crystal optical bit memory array, comprising: a plurality of drop waveguides disposed beside each of the plurality of resonators and capable of propagating all three resonance modes; Supplying the plurality of resonators from the bus waveguide, and a desired pulse of the serial data reaches the desired resonator. A step of sequentially supplying bias light from the drop waveguide according to imming, and a step of reading parallel data of a pulse train of the serial data by reading reflection of the bias light by the drop waveguide; The data is supplied in a resonance mode that can propagate through the bus waveguide among the three resonance modes, and the bias light is supplied in a resonance mode different from the resonance mode that propagates the serial data. And
本発明によれば、波長変換を介さず、共振器を光学的に互いに十分に独立とし、かつ、それぞれの共振器を連結する1本のバス導波路を介して、入力されたシリアルデータを1ビット毎に共振器に取り込む機構を備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイを提供することができる。 According to the present invention, the serial data inputted through the single bus waveguide that makes the resonators optically sufficiently independent from each other and connects the respective resonators without wavelength conversion is converted into 1 It is possible to provide a photonic crystal optical bit memory array having a mechanism for taking in a resonator for each bit.
本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の第1の実施形態を図3乃至図6を参照して説明する。
図3は、本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリ300を示す図であり、図3(a)は、光ビットメモリ300の構成を示す図であり、図3(b)は、光子密度を示し、図3(c)は、バス導波路の透過率を示し、図3(d)は、ドロップ導波路の透過率を示す。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a diagram showing a photonic crystal
図3(a)において、光ビットメモリ300は、1つの共振器301と、共振器301を挟むように配置された2本の導波路であるバス導波路302、ドロップ導波路303と、基板となるフォトニック結晶304とを備える。共振器301は、図3(b)に示すように3つの共鳴モード(共鳴波長λW、λR、λB)を有し、そのうちの2つ(λR、λB)がバス導波路302を伝播できないように、バス導波路の導波帯域が調整される(図3(c)参照)。これらの波長(λR、λB)のうち一方は共振器が双安定動作をするためのバイアス光λBとし、他方を、データ読み出しのためのリードパルスλRとする。メモリに書き込みたいシリアルデータは3つ目の共鳴モードの波長λWを有し、バス導波路302を通して共鳴モードに結合させる。
In FIG. 3A, an
図4は、本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイ400のシリアルデータの書き込み動作を説明する図である。
図4において、光ビットメモリアレイ400は、共振器301と、バス導波路302と、ドロップ導波路303とを有する光ビットメモリ300を、バス導波路302が連続するように2個配列した構成である。シリアルデータは、先頭から(1)、(2)・・のパルス列として入力され、それぞれ、C1、C2・・の共振器301に格納されるものとする。ここで、C1、C2・・へのバイアス光をB1、B2・・とする。バイアス光だけが共振器301に入っている時、共振器301は双安定のOFF状態にあり、シリアルデータのパルスが入ったときに、双安定のON状態になるものとする。共振器301がON状態になると、シリアルデータのパルスが1度共振器301にトラップされた後、入力ポートに反射される。これにより、後段のパルス列がすでにON状態にある共振器301に入ることを防ぐことができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the serial data write operation of the photonic crystal optical
In FIG. 4, an optical
ここで注意しなければならない点は、ゼロレベルのパルスが入ってきたときの取り扱いである。例えば、(2)パルスが“0”、(3)パルスが“1”の場合、(2)パルスはC2をON状態に切り替えることができないため、(3)パルスがC2にトラップされてしまう。この誤動作をなくすため、パルスが所望の共振器301に届いたときに、バイアス光が供給されるように、タイミングを調整する。つまり、パルスの繰り返し周期に対応した時間遅れでC1から順次バイアス光を供給する。これにより、(1)、(2)・・のパルスがそれぞれに対応した共振器301のC1、C2・・にトラップされ複数ビットデータが保存される。つまり、それぞれの共振器301を接続する1本のバス導波路302を介して、入力されたシリアルデータを1ビット毎に共振器301に取り込むことが可能である。さらに本構成では、バイアス光は各共振器301に独立に供給し、かつ、バイアス光がバス導波路302を伝播できない設定とすることにより、バイアス光で保持されている“0”、“1”の情報が混ざり合い、情報が消滅することを防ぐことができる。
The point to be noted here is how to handle when a zero level pulse comes in. For example, when (2) pulse is “0” and (3) pulse is “1”, (2) pulse cannot be switched to ON state, and (3) pulse is trapped in C2. In order to eliminate this malfunction, the timing is adjusted so that the bias light is supplied when the pulse reaches the desired
図5は、本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイ500のシリアルパラレル変換(シリアルデータの書き込み)動作を説明する図であり、図5(a)は、光ビットメモリアレイ500の構成を示し、図5(b)は、入力パルスを示し、図5(c)は出力パルスを示す。
FIG. 5 is a diagram for explaining the serial-parallel conversion (serial data writing) operation of the photonic crystal optical
図5(a)において、光ビットメモリアレイ500は、共振器301と、バス導波路302と、ドロップ導波路303とを有する光ビットメモリ300を、バス導波路302が連続するように3個配列した構成である。上述したように、共振器301がON状態になると、入力光は一度共振器301にトラップされた後、入力ポートに反射される。つまり、シリアルデータの全ビット列が各共振器301に格納された後、バイアス光(B1、B2・・(図5(b)))の反射・透過を観測すれば、反射側では格納されたパルス列のパラレルデータ(Q1、Q2・・(図5(c)))を、透過側ではその反転を得ることができる。
In FIG. 5A, an optical
図6は、本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイ600のパラレルデータの読み出し動作を説明する図であり、図6(a)は、光ビットメモリアレイ600の構成を示し、図6(b)は、共振器の透過率の変化を示し、図6(c)は、入力パルスを示し、図6(d)は出力パルスを示す。
FIG. 6 is a diagram for explaining the parallel data read operation of the photonic crystal optical
図6(a)において、光ビットメモリアレイ600は、共振器301と、バス導波路302と、ドロップ導波路303とを有する光ビットメモリ300を、バス導波路302が連続するように3個配列した構成である。上述したバイアス光(B1、B2・・)の反射光をモジュレータでパルス状に切り出せば、パラレルデータをパルス列として取り扱うこともできるが、ここではその他の方法について述べる。図6(b)に示すように、共振器301がOFFからONに切り替わるとき、共振器301の屈折率(透過率)が変化するため、共鳴モードの透過スペクトルのディップ位置が変化する。ここでは、共振器301がOFF状態のときのスペクトルのディップに対応する波長の光をリードパルス(R1、R2・・(図6(c)))として入力し、このパルスでは共振器301が双安定OFFからONに切り替わらないように設定する。この場合、共振器301がOFF状態であれば、光は共振器301にトラップされ反射される。一方共振器301がON状態であれば、スペクトルのディップの位置がシフトし、透過率が高い状態に移行しているので、光は透過側に出力される。以上の方法により、リードパルス(R1、R2・・)により、パラレルデータをパルス列(Q1、Q2・・(図6(d)))として読み出すことができる。
6A, an optical
さらに、パラレルデータの反転を得ることも可能である。この場合には、共振器301がON状態のときのスペクトルのディップに対応する波長の光をリードパルスとして入力すれば、パラレルデータの反転をパルス列(Q1、Q2・・)として読み出すことができる。
It is also possible to obtain inversion of parallel data. In this case, if light having a wavelength corresponding to the spectrum dip when the
次に、本発明の第2の実施形態を図7乃至図11を参照して説明する。
図3乃至図6に示される第1の実施形態の多ビットメモリでは、バイアスおよびリードパルス用のドロップ導波路303が共振器301と同じ面内に配置されているため、ビット数が多くなるとこれらの導波路303の配置がメモリの集積度向上のボトルネックとなる。第2の実施形態では、非特許文献2の手法を参考に、バイアスおよびリードパルス用のドロップ導波路を3次元的に配置することでこの問題を回避する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the multi-bit memory of the first embodiment shown in FIGS. 3 to 6, the
第1の実施形態では、共振器301内にトラップされた信号を共鳴トンネル現象により、隣接する導波路302に取り出している。この現象は、共振器301から染み出している消滅波が導波路モードとオーバーラップすることにより、また、逆に導波路から染み出している消滅波が共振器のモードにオーバーラップすることにより、達成される。つまり、図7、図8、図9、図10のように導波路が共振器の上に配置されても、共鳴モードとのフィールドの重なりがあれば、共鳴トンネル現象により光の出し入れが可能となり、図5、図6で示された原理により、シリアルデータの書き込み、読み出しを行うことが可能となる。
In the first embodiment, a signal trapped in the
図7は、本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリ700の基本構成を示す図であり、図7(a)は上面図を示し、図7(b)は、手前側側面図を示し、図7(c)は、右側側面図を示す。
7A and 7B are diagrams showing a basic configuration of a photonic crystal
図7において、光ビットメモリ700は、共振器701と、バス導波路702と、ドロップ導波路703と、基板となるフォトニック結晶704とを備える。ドロップ導波路703は、図7(b)の前方側側面図710に示すように、共振器701の上に3次元的に配置され、図7(c)の右側側面図720に示すように、共振器701上方に配置される導波路と共振器701の相対距離は、共振器上部では距離が近く(間隔Δ<波長λ)、それ以外の部分では遠く配置される。これは、導波モードの消滅波が共振器701以外のフォトニック結晶704の部分に触れることは、導波モードの散乱の原因となるため好ましくないからである。
In FIG. 7, an
図8は、本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリの基本構成を示す図であり、図8(a)は、光子密度を示し、図8(b)は、バス導波路の透過率を示し、図8(c)は、ドロップ導波路の透過率を示す。図8に示す、光ビットメモリの特性については、図3に示す第1の実施形態と同じである。 FIG. 8 is a diagram showing a basic configuration of a photonic crystal optical bit memory according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8A shows the photon density, and FIG. 8B shows a bus waveguide. FIG. 8C shows the transmittance of the drop waveguide. The characteristics of the optical bit memory shown in FIG. 8 are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
図9は、本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの書き込み動作を説明する図であり、図9(a)は、光ビットメモリアレイ900の構成を示し、図9(b)は、入力パルスを示し、図9(c)は出力パルスを示す。
図9(a)において、光ビットメモリアレイ900は、共振器701と、バス導波路702と、ドロップ導波路703とを有する光ビットメモリ700を、バス導波路702が連続するように4個配列した構成である。その他については、図4、図5に示す第1の実施形態の書き込み動作と同様である。
FIG. 9 is a view for explaining the write operation of the photonic crystal optical bit memory array according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9A shows the configuration of the optical
In FIG. 9A, an optical
図10は、本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの読み出し(パラレル)動作を説明する図であり、図10(a)は、光ビットメモリアレイ1000の構成を示し、図10(b)は、共振器の透過率の変化を示し、図10(c)は、入力パルスを示し、図10(d)は出力パルスを示す。
図10(a)において、光ビットメモリアレイ1000は、共振器701と、バス導波路702と、ドロップ導波路703とを有する光ビットメモリ700を、バス導波路702が連続するように4個配列した構成である。その他については、図6に示す第1の実施形態の読み出し動作と同様である。
FIG. 10 is a view for explaining the read (parallel) operation of the photonic crystal optical bit memory array according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 (a) shows the configuration of the optical
In FIG. 10A, an optical
図11は、本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの2次元配列メモリの構成を示す図であり、図11(a)は、光ビットメモリアレイ1100の構成を示し、図11(b)は、縦配列毎にそれぞれ異なる共鳴波長を有する光子密度を示す。
図11において、光ビットメモリアレイ1100は、共振器701と、バス導波路702と、ドロップ導波路703とを有する光ビットメモリ700を、バス導波路702が連続するように横方向にシリアルに4個配列し、さらにそれを、縦に4列パラレルに4列配置した構成である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a two-dimensional array memory of a photonic crystal optical bit memory array according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11A shows a configuration of the optical
In FIG. 11, an optical
図11において、ドロップ導波路703は、上述した共鳴トンネル現象を使用するため、反射ミラー、ハーフミラー等を使用してドロップ導波路703を伝播する光を垂直下方向に光を曲げる構造を必要としない。これは、バス導波路702方向にシリアルに共振器を接続できることを示唆するものであり、本構造の最大の利点である。
In FIG. 11, since the
図11に、縦方向にフォトニック結晶上空を走るドロップ導波路703により、その列の共振器701にバイアス光およびリードパルスが導入される。ここで、このドロップ導波路703を介して隣接する共振器701に保存された情報が混線しないように、シリアル接続されたフォトニック結晶の共鳴波長は、図11(b)に示すように、縦配列方向にそれぞれ異なるよう設定されている。
In FIG. 11, bias light and a read pulse are introduced into the
以上の手法により、フォトニック結晶共振器で、2次元配列されたビットメモリアレイを構成し、入力されたシリアルデータを1ビット毎に共振器に取り込むことを可能にする。 With the above method, a two-dimensionally arranged bit memory array is constituted by a photonic crystal resonator, and input serial data can be taken into the resonator for each bit.
以上のように本発明によれば、ビット列毎に波長変換されたシリアルデータ群を、AWG等を使用して波長毎にシリアル接続フォトニック結晶メモリ列に振り分け、フォトニック結晶上方に配置された導波路により、記憶されたデータを読み取ることができる。また、シリアルデータをパラレルデータに変換することも可能にする。さらに本発明は、共振器に取り込まれたデータをパルス列として読み出すことも可能にする。 As described above, according to the present invention, the serial data group that has been wavelength-converted for each bit string is distributed to serially connected photonic crystal memory strings for each wavelength using AWG or the like, and the conductive data arranged above the photonic crystal is allocated. The stored data can be read by the waveguide. Also, serial data can be converted into parallel data. Furthermore, the present invention makes it possible to read out the data captured in the resonator as a pulse train.
300,700 フォトニック結晶光ビットメモリ
301,701 共振器
302,702 バス導波路
303,703 ドロップ導波路
304,704 フォトニック結晶
400,500,600,900,1000,1100 フォトニック結晶光ビットメモリアレイ
300,700 Photonic crystal optical bit memory 301,701 Resonator 302,702 Bus waveguide 303,703 Drop waveguide 304,704 Photonic crystal 400,500,600,900,1000,1100 Photonic crystal optical bit memory array
Claims (8)
前記複数の共振器をシリアルに接続し多ビットメモリを構成するように前記フォトニック結晶の両側面を貫通し、かつ前記共振器の脇に配置されるバス導波路と、
前記複数の共振器を前記バス導波路と挟むように前記複数の共振器のそれぞれの脇に配置される複数のドロップ導波路とを備え、
前記バス導波路は、前記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播でき、前記ドロップ導波路は、前記3つの共振モードの全てを伝播できることを特徴とするフォトニック結晶光ビットメモリアレイ。 A plurality of resonators arranged in each of the plurality of photonic crystals, performing bistable operation and having three resonance modes;
A bus waveguide that penetrates both side surfaces of the photonic crystal so as to form a multi-bit memory by serially connecting the plurality of resonators, and is disposed beside the resonator;
A plurality of drop waveguides disposed beside each of the plurality of resonators so as to sandwich the plurality of resonators with the bus waveguide;
The photonic crystal optical bit memory array, wherein the bus waveguide can propagate only one of the three resonance modes, and the drop waveguide can propagate all of the three resonance modes.
前記共振器をシリアルに接続し多ビットメモリを構成するように前記フォトニック結晶の両側面を貫通し、かつ前記共振器の脇に配置されるバス導波路と、
前記共振器を前記バス導波路と挟むように前記共振器の脇に配置されるドロップ導波路とを備え、
前記バス導波路は、前記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播でき、前記ドロップ導波路は、前記3つの共振モードの全てを伝播できることを特徴とするフォトニック結晶光ビットメモリ。 A resonator disposed in a photonic crystal, performing bistable operation and having three resonance modes;
A bus waveguide that penetrates both side surfaces of the photonic crystal so as to form a multi-bit memory by serially connecting the resonators and is disposed beside the resonators;
A drop waveguide disposed beside the resonator so as to sandwich the resonator with the bus waveguide;
The photonic crystal optical bit memory according to claim 1, wherein the bus waveguide can propagate only one of the three resonance modes, and the drop waveguide can propagate all of the three resonance modes.
シリアルデータを前記複数の共振器に、前記バス導波路から供給する段階と、
前記シリアルデータの所望のパルスが所望の共振器に到達するタイミングに合わせて前記複数のドロップ導波路から順次バイアス光を供給する段階とを備え、
前記シリアルデータは、前記3つの共振モードのうち、前記バス導波路を伝播できる共振モードで供給され、前記バイアス光は、前記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とするフォトニック結晶光ビットメモリアレイの書き込み方法。 A plurality of resonators arranged in each of the plurality of photonic crystals, performing bistable operation, and having three resonance modes, and a plurality of resonators are connected to each other in series. A bus waveguide capable of propagating only one of the three resonant modes, and a plurality of drops disposed beside each of the plurality of resonators and capable of propagating all three resonant modes. A method of writing a photonic crystal optical bit memory array comprising a waveguide,
Supplying serial data to the plurality of resonators from the bus waveguide;
Sequentially supplying bias light from the plurality of drop waveguides in accordance with a timing at which a desired pulse of the serial data reaches a desired resonator,
The serial data is supplied in a resonance mode that can propagate through the bus waveguide among the three resonance modes, and the bias light is supplied in a resonance mode that is different from the resonance mode that propagates the serial data. A method for writing a photonic crystal optical bit memory array.
前記複数のドロップ導波路から、前記共振器がOFF状態の時のディップ位置に対応する波長を有するリードパルスを入力する段階と、
前記複数のドロップ導波路の透過側で、前記リードパルスの波長を検出し、前記複数の共振器のON−OFFを読み取る段階とを備え、
前記リードパルスは、前記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とするフォトニック結晶光ビットメモリアレイの読み出し方法。 A plurality of resonators arranged in each of the plurality of photonic crystals, performing bistable operation, and having three resonance modes, and a plurality of resonators are connected to each other in series. A bus waveguide capable of propagating only one of the three resonant modes, and a plurality of drops disposed beside each of the plurality of resonators and capable of propagating all three resonant modes. A method for reading a photonic crystal optical bit memory array comprising a waveguide,
Inputting a read pulse having a wavelength corresponding to a dip position when the resonator is in an OFF state from the plurality of drop waveguides;
Detecting the wavelength of the lead pulse on the transmission side of the plurality of drop waveguides, and reading ON-OFF of the plurality of resonators,
The method of reading a photonic crystal optical bit memory array, wherein the read pulse is supplied in a resonance mode different from a resonance mode for propagating the serial data.
シリアルデータを前記複数の共振器に、前記バス導波路から供給する段階と、
前記シリアルデータの所望のパルスが所望の共振器に到達するタイミングに合わせて前記ドロップ導波路から順次バイアス光を供給する段階と、
前記ドロップ導波路で前記バイアス光の反射を読み取ることにより、前記シリアルデータのパルス列のパラレルデータを読み取る段階とを備え、
前記シリアルデータは、前記3つの共振モードのうち、前記バス導波路を伝播できる共振モードで供給され、前記バイアス光は、前記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とするフォトニック結晶光ビットメモリアレイのシリアルパラレル変換方法。 A plurality of resonators arranged in each of the plurality of photonic crystals, performing bistable operation, and having three resonance modes, and a plurality of resonators are connected to each other in series. A bus waveguide capable of propagating only one of the three resonant modes, and a plurality of drops disposed beside each of the plurality of resonators and capable of propagating all three resonant modes. A serial-parallel conversion method for a photonic crystal optical bit memory array comprising a waveguide,
Supplying serial data to the plurality of resonators from the bus waveguide;
Sequentially supplying bias light from the drop waveguide in accordance with a timing at which a desired pulse of the serial data reaches a desired resonator;
Reading parallel data of the pulse train of the serial data by reading the reflection of the bias light with the drop waveguide, and
The serial data is supplied in a resonance mode that can propagate through the bus waveguide among the three resonance modes, and the bias light is supplied in a resonance mode that is different from the resonance mode that propagates the serial data. A method for serial-parallel conversion of a photonic crystal optical bit memory array.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009150273A JP4854767B2 (en) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | Photonic crystal optical bit memory array |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009150273A JP4854767B2 (en) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | Photonic crystal optical bit memory array |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011007961A true JP2011007961A (en) | 2011-01-13 |
JP4854767B2 JP4854767B2 (en) | 2012-01-18 |
Family
ID=43564716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009150273A Active JP4854767B2 (en) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | Photonic crystal optical bit memory array |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4854767B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130108051A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-02 | 삼성전자주식회사 | Optical bio sensor, bio sensing system including the same, and method of fabricating the same |
JP2014202788A (en) * | 2013-04-01 | 2014-10-27 | 日本電信電話株式会社 | Optical flip-flop circuit |
JP2016004147A (en) * | 2014-06-17 | 2016-01-12 | 日本電信電話株式会社 | Optical circuit |
CN105814483A (en) * | 2013-12-13 | 2016-07-27 | 瑞典爱立信有限公司 | Parallel and WDM silicon photonics integration in information and communications technology systems |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004170478A (en) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Photonic crystal optical ring device |
JP2006071798A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Channel drop filter |
JP2006234964A (en) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical resonator element, optical memory using the same, and optical switch |
JP2007256389A (en) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Fujitsu Ltd | Optical circuit component and optical element |
-
2009
- 2009-06-24 JP JP2009150273A patent/JP4854767B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004170478A (en) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Photonic crystal optical ring device |
JP2006071798A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Channel drop filter |
JP2006234964A (en) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical resonator element, optical memory using the same, and optical switch |
JP2007256389A (en) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Fujitsu Ltd | Optical circuit component and optical element |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130108051A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-02 | 삼성전자주식회사 | Optical bio sensor, bio sensing system including the same, and method of fabricating the same |
KR101946456B1 (en) | 2012-03-23 | 2019-02-12 | 삼성전자주식회사 | Optical Bio Sensor, Bio Sensing System including the same, and Method of fabricating the same |
JP2014202788A (en) * | 2013-04-01 | 2014-10-27 | 日本電信電話株式会社 | Optical flip-flop circuit |
CN105814483A (en) * | 2013-12-13 | 2016-07-27 | 瑞典爱立信有限公司 | Parallel and WDM silicon photonics integration in information and communications technology systems |
JP2016004147A (en) * | 2014-06-17 | 2016-01-12 | 日本電信電話株式会社 | Optical circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4854767B2 (en) | 2012-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bergman et al. | Photonic network-on-chip design | |
Biberman et al. | Photonic network-on-chip architectures using multilayer deposited silicon materials for high-performance chip multiprocessors | |
Afzelius et al. | Quantum memory for photons | |
Luo et al. | Recent progress in quantum photonic chips for quantum communication and internet | |
US7269305B2 (en) | Optical switch | |
JP4854767B2 (en) | Photonic crystal optical bit memory array | |
US20050078902A1 (en) | Photonic interconnect system | |
Rakshit et al. | Proposal for ultrafast all-optical pseudo random binary sequence generator using microring resonator-based switches | |
EP3631694B1 (en) | Multimode reservoir | |
Soref | Reconfigurable integrated optoelectronics | |
Maniotis et al. | Optical buffering for chip multiprocessors: a 16GHz optical cache memory architecture | |
Pitris et al. | WDM-enabled optical RAM at 5 Gb/s using a monolithic InP flip-flop chip | |
WO2011073656A1 (en) | Quantum memory | |
CN103605189B (en) | A kind of surface Plasmon optical waveguide filter | |
US20200043522A1 (en) | Apparatus and method for storing wave signals in a cavity | |
Taha et al. | Exploring Trends and Opportunities in Quantum‐Enhanced Advanced Photonic Illumination Technologies | |
US7680361B2 (en) | Optical buffer device | |
Pugachov et al. | Photonic crystal flip-flops: recent developments in all optical memory components | |
Lee et al. | Spatio-spectral control of coherent nanophotonics | |
WO2015100629A1 (en) | Annular optical shifter and optical signal shifting method | |
JP4449649B2 (en) | Optical sequential circuit | |
EP1449403B1 (en) | Optical space-switching matrix | |
CN103728693A (en) | Optical switch array chip based on digital optical phase conjugation principle | |
JP4007977B2 (en) | Light switch | |
Bihari et al. | Exploring optical properties in cylindrical polymeric-chalcogenides photonic materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110712 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110722 |
|
RD13 | Notification of appointment of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7433 Effective date: 20110906 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110915 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20110906 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111018 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111025 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141104 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4854767 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |