JP2504886B2 - 光論理素子 - Google Patents
光論理素子Info
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3511—Self-focusing or self-trapping of light; Light-induced birefringence; Induced optical Kerr-effect
- G02F1/3513—Soliton propagation
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、複合論理ゲート素子
に関し、特に、複合論理関数を実現する光素子に関す
る。
に関し、特に、複合論理関数を実現する光素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光演算は、新出技術として認識されてい
る。この技術が引き続き成熟して行くかどうかは、広範
囲な論理素子、具体的には複合論理機能を実現する光素
子の利用可能性に大きく依存している。先ず第一に、Ａ
ＮＤ、ＯＲ、ＮＯＴのような範囲の複合論理機能が重要
であるが、同様に、縦続接続可能性、論理レベルの回
復、位相無感応性、速さ、及び入出力の独立性も極めて
重要である。更に考慮すべきことは、現在はまだ未解決
であるが全光型素子とする必要があろう。
る。この技術が引き続き成熟して行くかどうかは、広範
囲な論理素子、具体的には複合論理機能を実現する光素
子の利用可能性に大きく依存している。先ず第一に、Ａ
ＮＤ、ＯＲ、ＮＯＴのような範囲の複合論理機能が重要
であるが、同様に、縦続接続可能性、論理レベルの回
復、位相無感応性、速さ、及び入出力の独立性も極めて
重要である。更に考慮すべきことは、現在はまだ未解決
であるが全光型素子とする必要があろう。
【０００３】全光型の、縦続接続可能なソリトン論理素
子が、最近、数ピコジュール（ｐｊ）のスイッチング・
エネルギーと六個の論理出力を与えるために、複屈折光
ファイバーで立証されている。例えば、１９９０年発行
の「オプティカル・レター（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，）」
誌、１５巻、４１７頁以降の論文を参照のこと。
子が、最近、数ピコジュール（ｐｊ）のスイッチング・
エネルギーと六個の論理出力を与えるために、複屈折光
ファイバーで立証されている。例えば、１９９０年発行
の「オプティカル・レター（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，）」
誌、１５巻、４１７頁以降の論文を参照のこと。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この系統の論理素子に
対する論理出力は、時間偏移キーイング規準に従って表
されている。即ち、論理“１”は所望の時間スロット、
即ち、サンプリング期間内における制御パルスの発生に
相当する。論理演算は、制御パルスを複屈折光ファイバ
ー中の信号パルスとの相互作用を介して遅延、即ち、時
間偏移させることによって達成される。それらの相互作
用によって、ソリトン・ドラッギング効果が発生する。
対する論理出力は、時間偏移キーイング規準に従って表
されている。即ち、論理“１”は所望の時間スロット、
即ち、サンプリング期間内における制御パルスの発生に
相当する。論理演算は、制御パルスを複屈折光ファイバ
ー中の信号パルスとの相互作用を介して遅延、即ち、時
間偏移させることによって達成される。それらの相互作
用によって、ソリトン・ドラッギング効果が発生する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】小型化、広い実現適応
性、及び低いスイッチング・エネルギーが、ソリトン伝
播を維持することが可能な分散性素子へ出力を供給する
非直線周波数偏移エレメント、即ち、チャープ（ｃｈｉ
ｒｐ）エレメントへ適当な信号パルスを印加することに
よってディジタル論理演算を実現する分散時間偏移キー
イング技術に基づく光論理素子において達成される。光
ファイバーで光論理素子を実現するために、二つの直交
偏光パルス信号が、非直線チャープ・エレメントとして
作用する適度な複屈折光ファイバーと、注目の信号波長
で異常群速度を持つソリトン分散性エレメントとして作
用する偏光維持光ファイバーとの複合体に供給される。
直交位相変調によって前者のエレメント中で非直線周波
数偏移が生じ、この非直線周波数偏移が後者のエレメン
ト中でその偏移を反映した位相に変換される。
性、及び低いスイッチング・エネルギーが、ソリトン伝
播を維持することが可能な分散性素子へ出力を供給する
非直線周波数偏移エレメント、即ち、チャープ（ｃｈｉ
ｒｐ）エレメントへ適当な信号パルスを印加することに
よってディジタル論理演算を実現する分散時間偏移キー
イング技術に基づく光論理素子において達成される。光
ファイバーで光論理素子を実現するために、二つの直交
偏光パルス信号が、非直線チャープ・エレメントとして
作用する適度な複屈折光ファイバーと、注目の信号波長
で異常群速度を持つソリトン分散性エレメントとして作
用する偏光維持光ファイバーとの複合体に供給される。
直交位相変調によって前者のエレメント中で非直線周波
数偏移が生じ、この非直線周波数偏移が後者のエレメン
ト中でその偏移を反映した位相に変換される。
【０００６】縦続接続可能性、論理レベルの回復、速
さ、位相無感応性及び実時間動作は、全光型の複合論理
素子で実現される。この論理素子は、規定された時間ス
ロットにおける結果の信号の有無によって素子の出力状
態が決定される新規な構造を使用しているので、オン状
態とオフ状態との間に極端に大きな対比が得られる。
さ、位相無感応性及び実時間動作は、全光型の複合論理
素子で実現される。この論理素子は、規定された時間ス
ロットにおける結果の信号の有無によって素子の出力状
態が決定される新規な構造を使用しているので、オン状
態とオフ状態との間に極端に大きな対比が得られる。
【０００７】このような方法で実現される光論理素子
は、特定の時間スロット中に一つまたはそれ以上の入力
データ信号及び制御信号を受け入れる。時間スロット
は、後述する如く、一般に半値全幅（ＦＷＨＭ）のよう
なデータ信号特性及び制御信号特性に関係する。一般
に、制御信号と同じ時間スロット中に一つ以上のデータ
信号が発生すると、複合論理素子は、データ信号と制御
信号との間の相互作用をつうじて、制御信号を次の時間
スロット（元の時間スロットに直接接している場合と、
直接接していない場合とが有る）に移す。即ち、制御信
号は、それが最初に発生した時間スロットから完全に除
去される。次に、素子の出力において最初の時間スロッ
ト中における制御信号の有無を観察することによって、
複合論理素子の論理出力状態が決定される。
は、特定の時間スロット中に一つまたはそれ以上の入力
データ信号及び制御信号を受け入れる。時間スロット
は、後述する如く、一般に半値全幅（ＦＷＨＭ）のよう
なデータ信号特性及び制御信号特性に関係する。一般
に、制御信号と同じ時間スロット中に一つ以上のデータ
信号が発生すると、複合論理素子は、データ信号と制御
信号との間の相互作用をつうじて、制御信号を次の時間
スロット（元の時間スロットに直接接している場合と、
直接接していない場合とが有る）に移す。即ち、制御信
号は、それが最初に発生した時間スロットから完全に除
去される。次に、素子の出力において最初の時間スロッ
ト中における制御信号の有無を観察することによって、
複合論理素子の論理出力状態が決定される。
【０００８】分散アーキテクチャを利用することによっ
て、即ち、機能が相違する二個の素子を直列接続関係で
使用することによって、この素子の重要部分におけるソ
リトンの必要性を無くすることが可能であり、この結
果、少なくとも部分的に広範囲の標準的な誘電体導波材
料を有する素子を実現することができる。これらの素子
は１ピコジュールに近いスイッチング・エネルギーで動
作する。
て、即ち、機能が相違する二個の素子を直列接続関係で
使用することによって、この素子の重要部分におけるソ
リトンの必要性を無くすることが可能であり、この結
果、少なくとも部分的に広範囲の標準的な誘電体導波材
料を有する素子を実現することができる。これらの素子
は１ピコジュールに近いスイッチング・エネルギーで動
作する。
【０００９】
【実施例】全光型スイッチに対して一般に受け入れられ
ている教義では、一吸収長以下の距離に亘る導波体中を
伝播する二個のパルス信号間の相互作用をつうじて、π
の位相偏移が達成されなければならない。例えば、アイ
・イー・イー・イー・ジャーナル・クァンタム・エレク
トロニクス（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅ
ｃ．，）誌、１９８３年、巻ＱＥ−１９、１７１８頁以
降に見える、エイ・ラテス（Ａ．Ｌａｔｔｅｓ）氏らの
論文を参照のこと。時間偏移キーイングに基づく図１に
示される本素子アーキテクチャは、πの位相偏移を達成
する際の前記制約を相当に緩和することができた。
ている教義では、一吸収長以下の距離に亘る導波体中を
伝播する二個のパルス信号間の相互作用をつうじて、π
の位相偏移が達成されなければならない。例えば、アイ
・イー・イー・イー・ジャーナル・クァンタム・エレク
トロニクス（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅ
ｃ．，）誌、１９８３年、巻ＱＥ−１９、１７１８頁以
降に見える、エイ・ラテス（Ａ．Ｌａｔｔｅｓ）氏らの
論文を参照のこと。時間偏移キーイングに基づく図１に
示される本素子アーキテクチャは、πの位相偏移を達成
する際の前記制約を相当に緩和することができた。
【００１０】以下の教示に従って実現される光論理素子
は、制御可能な大きさ数のファン・アウト（ｆａｎｏｕ
ｔ）と縦続接続することができ、利得を生じる。これら
の素子は、特定の時間スロット中に一つまたはそれ以上
の入力データ信号と制御信号とを受け入れる。この時間
スロット、即ち、時間ウインドーは、以下で論議するよ
うに、一般的にデータ信号及び半値全幅（ＦＷＨＭ）の
ような制御信号パルス幅の特性と関連している。一般
に、一つまたはそれ以上のデータ信号が制御信号と同じ
時間スロット中に生じるとき、複合論理素子がそれらデ
ータ信号と制御信号との相互作用をつうじて、制御信号
が次の時間スロット（元の時間スロットに直接接してい
る場合と、直接接していない場合とが有る）に移動する
ようにする。即ち、制御信号はそれが元々生じていた時
間スロットから完全に除去される。従って、光論理素子
の論理出力状態は、元の時間スロット中における制御信
号の有無を観察することによって判定される。
は、制御可能な大きさ数のファン・アウト（ｆａｎｏｕ
ｔ）と縦続接続することができ、利得を生じる。これら
の素子は、特定の時間スロット中に一つまたはそれ以上
の入力データ信号と制御信号とを受け入れる。この時間
スロット、即ち、時間ウインドーは、以下で論議するよ
うに、一般的にデータ信号及び半値全幅（ＦＷＨＭ）の
ような制御信号パルス幅の特性と関連している。一般
に、一つまたはそれ以上のデータ信号が制御信号と同じ
時間スロット中に生じるとき、複合論理素子がそれらデ
ータ信号と制御信号との相互作用をつうじて、制御信号
が次の時間スロット（元の時間スロットに直接接してい
る場合と、直接接していない場合とが有る）に移動する
ようにする。即ち、制御信号はそれが元々生じていた時
間スロットから完全に除去される。従って、光論理素子
の論理出力状態は、元の時間スロット中における制御信
号の有無を観察することによって判定される。
【００１１】利得は、この素子において対応するデータ
信号より相当大きい制御信号を使用することによって得
られる。この利得は比較的に低いレベルの信号で相当に
大きい信号を制御させることによって得られる。この素
子利得の結果、これらの素子は縦続接続された素子間で
の信号増幅を必要とせずに縦続接続することができる。
更に、各素子が制御信号のレベルと対応する高レベルの
出力を発生し、且つ、更に入力データ信号が比較的に低
いレベルであるので、この素子の出力信号を多数の信号
に分岐して後続の複合論理素子に供給することが可能で
ある。このような方法での出力信号の分岐は一般にファ
ン・アウトと称される。
信号より相当大きい制御信号を使用することによって得
られる。この利得は比較的に低いレベルの信号で相当に
大きい信号を制御させることによって得られる。この素
子利得の結果、これらの素子は縦続接続された素子間で
の信号増幅を必要とせずに縦続接続することができる。
更に、各素子が制御信号のレベルと対応する高レベルの
出力を発生し、且つ、更に入力データ信号が比較的に低
いレベルであるので、この素子の出力信号を多数の信号
に分岐して後続の複合論理素子に供給することが可能で
ある。このような方法での出力信号の分岐は一般にファ
ン・アウトと称される。
【００１２】上記の原理に従って光信号に作用する光論
理素子の例は、図１、図２及び図３に簡単化した形で図
示されている。これら各素子の少なくとも一部に使用さ
れる光信号は、一般にソリトンとして知られているパル
スを含む。現在では、ソリトンに基づくシステムは、こ
こで提示されている種類の複合論理素子を具体化するの
に最も望ましい候補システムであるように見える。これ
らの図に示される素子についてより良い理解を得るため
に、ソリトンの概要を以下に示す。
理素子の例は、図１、図２及び図３に簡単化した形で図
示されている。これら各素子の少なくとも一部に使用さ
れる光信号は、一般にソリトンとして知られているパル
スを含む。現在では、ソリトンに基づくシステムは、こ
こで提示されている種類の複合論理素子を具体化するの
に最も望ましい候補システムであるように見える。これ
らの図に示される素子についてより良い理解を得るため
に、ソリトンの概要を以下に示す。
【００１３】光ファイバーの中を伝播しているフーリエ
変換有限光信号パルスは、群速度の分散と称される群速
度の変動によってパルスの拡散を受ける。群速度の分散
は、屈折率のスペクトル周波数への線形依存から生じ
る。即ち、光パルスの異なるスペクトル部分は異なる速
度で進み、これによって、伝播中の光パルスに時間的な
広がりが生じることになる。更に、光ファイバーには、
その屈折率ｎが光の強度Ｉに次式のように依存する三次
の非線形効果（自己位相変調）が有る。ここで、ｎ0を
線形屈折率、ｎ2を非線形屈折率とすると、ｎ ＝ ｎ0
＋ ｎ2Ｉとなる。負の群速度分散値と、この非線形な強
度依存効果との均衡を取ることとにより、光ファイバー
中にソリトンの形ちの伝播が生じることになる。ｕ ＝
（１ ＋ ａ）ｓｅｃｈ（ｔ）によって与えられる形の入
力光の場では、振幅ａが −１／２ ＜ａ ＜ １／２ の
範囲にある場合、基本的なソリトンが一つ含まれる。更
に、有効モード場領域 Ａeffを有する単一モード・ファ
イバーにおいて、単一のソリトンを発生させるのに必要
とされるパルス持続時間τの光パルスのピーク仕事率Ｐ
1は、
変換有限光信号パルスは、群速度の分散と称される群速
度の変動によってパルスの拡散を受ける。群速度の分散
は、屈折率のスペクトル周波数への線形依存から生じ
る。即ち、光パルスの異なるスペクトル部分は異なる速
度で進み、これによって、伝播中の光パルスに時間的な
広がりが生じることになる。更に、光ファイバーには、
その屈折率ｎが光の強度Ｉに次式のように依存する三次
の非線形効果（自己位相変調）が有る。ここで、ｎ0を
線形屈折率、ｎ2を非線形屈折率とすると、ｎ ＝ ｎ0
＋ ｎ2Ｉとなる。負の群速度分散値と、この非線形な強
度依存効果との均衡を取ることとにより、光ファイバー
中にソリトンの形ちの伝播が生じることになる。ｕ ＝
（１ ＋ ａ）ｓｅｃｈ（ｔ）によって与えられる形の入
力光の場では、振幅ａが −１／２ ＜ａ ＜ １／２ の
範囲にある場合、基本的なソリトンが一つ含まれる。更
に、有効モード場領域 Ａeffを有する単一モード・ファ
イバーにおいて、単一のソリトンを発生させるのに必要
とされるパルス持続時間τの光パルスのピーク仕事率Ｐ
1は、
【００１４】
【数１】
【数２】 によって与えられる。ここで、Ｐ1は基本的なソリトン
の仕事率であり、Ｚ0はソリトンの周期であり、Ｄはｐ
ｓｅｃ／ｎｍ・ｋｍの単位での分散値である。ソリトン
の更に詳しい説明については、１９７３年に発行された
「応用物理レター（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，）」誌、第２３巻、第３号、１４２から１４４頁
に記載されている、長谷川（Ｈａｓｅｇａｗａ）氏らの
論文を参照のこと。
の仕事率であり、Ｚ0はソリトンの周期であり、Ｄはｐ
ｓｅｃ／ｎｍ・ｋｍの単位での分散値である。ソリトン
の更に詳しい説明については、１９７３年に発行された
「応用物理レター（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，）」誌、第２３巻、第３号、１４２から１４４頁
に記載されている、長谷川（Ｈａｓｅｇａｗａ）氏らの
論文を参照のこと。
【００１５】ソリトンは、光ファイバーの異常群速度分
散体系（Ｄ ＞ ０）の中を伝播する非線形光パルスであ
るが、それでも、異なる偏光状態を有するソリトンは、
光ファイバーの複屈折のために、異なる群速度で進む
（ウォーク・オフ）ことができる。複屈折とは、材料が
正常な屈折率と異常な屈折率、即ち各偏光状態に対する
異なる屈折率を有するために、二つの異なる偏光状態で
伝播させる材料の性質である。
散体系（Ｄ ＞ ０）の中を伝播する非線形光パルスであ
るが、それでも、異なる偏光状態を有するソリトンは、
光ファイバーの複屈折のために、異なる群速度で進む
（ウォーク・オフ）ことができる。複屈折とは、材料が
正常な屈折率と異常な屈折率、即ち各偏光状態に対する
異なる屈折率を有するために、二つの異なる偏光状態で
伝播させる材料の性質である。
【００１６】近時、振幅が等しく直角に偏光されたソリ
トンは、複屈折を補償する強度依存効果のために、一般
原則として、互いに捕捉し合い一体になって進むことが
分かってきた。１９８７年に発行された「光学レター
（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ）」誌、第１２巻、第８
号、６１４から６１６頁に記載されている、シー・アー
ル・メニューク（Ｃ．Ｒ．Ｍｅｎｙｕｋ）氏の論文、及
び１９８８年に発行された「Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａ
ｍ．Ｂ．」誌、第５巻、第２号、３９２から４０２頁に
記載されている、シー・アール・メニューク氏の論文を
参照のこと。とりわけ、二つの等しいレベルのソリトン
・パルスが、群速度分散によって高速軸に沿って進行中
のソリトン・パルスが速度を下げ、その一方で、低速軸
に沿って進行中のソリトン・パルスが速度を上げるよう
に、それらの中心スペクトル周波数を反対方向に偏移す
るようにされている。各ソリトン・パルスの群速度が平
衡状態に達すると、それらのソリトン・パルスは一体に
なって進む。更に、この捕捉されたソリトン対は、光フ
ァイバーの出力において時刻ｔ＋Δｔに現れる。ここ
で、ｔはソリトンが単一の場合に出力に現れる筈の時刻
である。
トンは、複屈折を補償する強度依存効果のために、一般
原則として、互いに捕捉し合い一体になって進むことが
分かってきた。１９８７年に発行された「光学レター
（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ）」誌、第１２巻、第８
号、６１４から６１６頁に記載されている、シー・アー
ル・メニューク（Ｃ．Ｒ．Ｍｅｎｙｕｋ）氏の論文、及
び１９８８年に発行された「Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａ
ｍ．Ｂ．」誌、第５巻、第２号、３９２から４０２頁に
記載されている、シー・アール・メニューク氏の論文を
参照のこと。とりわけ、二つの等しいレベルのソリトン
・パルスが、群速度分散によって高速軸に沿って進行中
のソリトン・パルスが速度を下げ、その一方で、低速軸
に沿って進行中のソリトン・パルスが速度を上げるよう
に、それらの中心スペクトル周波数を反対方向に偏移す
るようにされている。各ソリトン・パルスの群速度が平
衡状態に達すると、それらのソリトン・パルスは一体に
なって進む。更に、この捕捉されたソリトン対は、光フ
ァイバーの出力において時刻ｔ＋Δｔに現れる。ここ
で、ｔはソリトンが単一の場合に出力に現れる筈の時刻
である。
【００１７】直交するソリトン・パルスが、振幅が大き
く異なる場合、捕捉効果は重要ではなく、大きい方のソ
リトン・パルスから見ると時間遅れ、即ちドラッギング
（ｄｒａｇｇｉｎｇ）効果が強調される。ソリトンのド
ラッギング効果は、直交するパルスの時間的重複及びそ
れらの相対振幅によって影響される。一般に、小さいパ
ルスが、大きいパルスと、大きいパルスの中心の約一ソ
リトン・パルス幅以内で重複する場合に、ソリトンのド
ラッギング効果が生じると判断される。この重複量は減
少させることができる。即ち、それらのパルスは、それ
らが幾分かもっと匹敵する振幅を持つパルスとなるよう
に、更に離隔させることができる。振幅が相当に異なる
パルスの場合は、既知の経験法に従う必要が有る。デー
タ信号パルスは、ソリトンを形成することが可能である
必要は無く、むしろそれらが時間で変化するインデック
スの変化に応じて、制御信号との直交位相変調が可能と
なる充分な強度を有することが分かっている。
く異なる場合、捕捉効果は重要ではなく、大きい方のソ
リトン・パルスから見ると時間遅れ、即ちドラッギング
（ｄｒａｇｇｉｎｇ）効果が強調される。ソリトンのド
ラッギング効果は、直交するパルスの時間的重複及びそ
れらの相対振幅によって影響される。一般に、小さいパ
ルスが、大きいパルスと、大きいパルスの中心の約一ソ
リトン・パルス幅以内で重複する場合に、ソリトンのド
ラッギング効果が生じると判断される。この重複量は減
少させることができる。即ち、それらのパルスは、それ
らが幾分かもっと匹敵する振幅を持つパルスとなるよう
に、更に離隔させることができる。振幅が相当に異なる
パルスの場合は、既知の経験法に従う必要が有る。デー
タ信号パルスは、ソリトンを形成することが可能である
必要は無く、むしろそれらが時間で変化するインデック
スの変化に応じて、制御信号との直交位相変調が可能と
なる充分な強度を有することが分かっている。
【００１８】ソリトンに基づく光論理素子は、少なくと
も或る部分では複屈折導波体を使用して実現される。複
屈折導波体は、歪み、材料組成、形状寸法などによって
引き起こされる複屈折を持つ複屈折光ファイバーのよう
なエレメントを有し、１０-5台の寸法が、図に示されて
いる素子を実現するために適している。複屈折は、通常
軸と異常軸、即ち通常偏光方向と異常偏光方向との間の
屈折率の差として測定される。一般に、複屈折導波体、
即ち、複屈折光ファイバーの低速軸に対応する直交偏波
でデータ信号が供給されている複屈折導波体、即ち、複
屈折光ファイバーの高速軸と調和性を持つ偏波で制御信
号を供給することが、必須ではないが望まれている。
も或る部分では複屈折導波体を使用して実現される。複
屈折導波体は、歪み、材料組成、形状寸法などによって
引き起こされる複屈折を持つ複屈折光ファイバーのよう
なエレメントを有し、１０-5台の寸法が、図に示されて
いる素子を実現するために適している。複屈折は、通常
軸と異常軸、即ち通常偏光方向と異常偏光方向との間の
屈折率の差として測定される。一般に、複屈折導波体、
即ち、複屈折光ファイバーの低速軸に対応する直交偏波
でデータ信号が供給されている複屈折導波体、即ち、複
屈折光ファイバーの高速軸と調和性を持つ偏波で制御信
号を供給することが、必須ではないが望まれている。
【００１９】図１に示されるように、光論理素子１はＮ
ＯＲ演算またはＮＯＴ演算を実行する。このＮＯＲ演算
は、この素子が以下で論議する如く、二つ以上のデータ
信号を入力として受け入れるように変形されていると
き、もっと劇的に実現される。光論理素子１は、制御信
号中に引き起こされた周波数偏移を時間偏移に変換する
ために分散性エレメント３と合同して非線形周波数偏移
を引き起こすエレメント２を有し、その結果、データ信
号が存在するときに、制御信号Ｃがそれと関連する時間
スロットから除去されるか、または実質的に除去され
る。光論理素子１が機能を分散した方法で、即ち、独立
の機能を実行する二つの別々のエレメントを用いて実現
されることが重要である。この重要さは、ソリトン伝播
を維持する光ファイバーが分散性エレメント３のために
使用される一方で、半導体や有機材料のような現に在る
非線形材料を、エレメント２を実現するために使用する
ことができることである。
ＯＲ演算またはＮＯＴ演算を実行する。このＮＯＲ演算
は、この素子が以下で論議する如く、二つ以上のデータ
信号を入力として受け入れるように変形されていると
き、もっと劇的に実現される。光論理素子１は、制御信
号中に引き起こされた周波数偏移を時間偏移に変換する
ために分散性エレメント３と合同して非線形周波数偏移
を引き起こすエレメント２を有し、その結果、データ信
号が存在するときに、制御信号Ｃがそれと関連する時間
スロットから除去されるか、または実質的に除去され
る。光論理素子１が機能を分散した方法で、即ち、独立
の機能を実行する二つの別々のエレメントを用いて実現
されることが重要である。この重要さは、ソリトン伝播
を維持する光ファイバーが分散性エレメント３のために
使用される一方で、半導体や有機材料のような現に在る
非線形材料を、エレメント２を実現するために使用する
ことができることである。
【００２０】非線形周波数偏移を引き起こすエレメント
２は、データ信号を制御信号と複合するために偏光ビー
ム・スプリッター６（図３参照）のような複合エレメン
トを有する。光論理素子１へのデータ信号の数が増加す
るにつれて、それら全てのデータ信号を制御信号と複合
するために、更に多くの複合エレメントが周知の方法で
加えられる。図１に示されるように、以下で論議される
理由で、エレメント３が「ソリトン分散遅延線」として
参照される一方で、エレメント２が「非線形チャーパ
ー」として参照される。約束に従って、所定の時間スロ
ット中にソリトン・パルスが存在する場合は論理“１”
としてみなされ、所定の時間スロット中にソリトン・パ
ルスが存在しない場合は論理“０”としてみなされる。
２は、データ信号を制御信号と複合するために偏光ビー
ム・スプリッター６（図３参照）のような複合エレメン
トを有する。光論理素子１へのデータ信号の数が増加す
るにつれて、それら全てのデータ信号を制御信号と複合
するために、更に多くの複合エレメントが周知の方法で
加えられる。図１に示されるように、以下で論議される
理由で、エレメント３が「ソリトン分散遅延線」として
参照される一方で、エレメント２が「非線形チャーパ
ー」として参照される。約束に従って、所定の時間スロ
ット中にソリトン・パルスが存在する場合は論理“１”
としてみなされ、所定の時間スロット中にソリトン・パ
ルスが存在しない場合は論理“０”としてみなされる。
【００２１】データ信号または制御信号のような信号
が、その時間スロットの周辺にガード・バンドを持つパ
ルスに相当するとみなされる。代表的には、ガード・バ
ンドは隣接するパルスの相互作用を実質的に避けるため
に、１０個のパルス幅に亘って広がることができる。論
理“１”はクロック・ウインドー中へ到達するパルスに
対応し、且つ、論理“０”はクロック・ウインドー中に
パルスが存在しないか、或いはパルスが不適当にタイミ
ング整合されているかの、何れかに対応しているので、
光論理素子１中のデータ信号と制御信号との間の相互作
用によって、そのウインドー中への、或いはそのウイン
ドーからの制御信号の時間偏移が必ず生じる。エラーを
回避するために、この種の光論理素子を使用するシステ
ムには、周期的に不適当にタイミング整合されたパルス
を除去することが期待されている。更に、時間偏移キー
イングの結果を一連の対応するエネルギー・コントラス
トに変換するために、互いに関連するゲート或いは同等
な手段が、光信号と電気信号とのインターフェースで使
用されることが意図されている。
が、その時間スロットの周辺にガード・バンドを持つパ
ルスに相当するとみなされる。代表的には、ガード・バ
ンドは隣接するパルスの相互作用を実質的に避けるため
に、１０個のパルス幅に亘って広がることができる。論
理“１”はクロック・ウインドー中へ到達するパルスに
対応し、且つ、論理“０”はクロック・ウインドー中に
パルスが存在しないか、或いはパルスが不適当にタイミ
ング整合されているかの、何れかに対応しているので、
光論理素子１中のデータ信号と制御信号との間の相互作
用によって、そのウインドー中への、或いはそのウイン
ドーからの制御信号の時間偏移が必ず生じる。エラーを
回避するために、この種の光論理素子を使用するシステ
ムには、周期的に不適当にタイミング整合されたパルス
を除去することが期待されている。更に、時間偏移キー
イングの結果を一連の対応するエネルギー・コントラス
トに変換するために、互いに関連するゲート或いは同等
な手段が、光信号と電気信号とのインターフェースで使
用されることが意図されている。
【００２２】動作に関しては、図１から図３に示される
光論理素子は、二つの直交偏移入力、即ち、データ信号
と制御信号とを受け入れる。データ信号が存在しない場
合、制御信号がエレメント２と３とを通って伝播し、直
ちにクロック・ウインドー中の出力信号Ｃ´として現れ
る。この動作段階は、図４において、制御信号４１（信
号Ｃ´）がクロック・ウインドー４０の境界内に存在す
る状態で図示されている。データ信号Ｓがエレメント２
に入力されているときは、制御信号をチャープする、時
間的に変動するインデックスの変化を創出して、その中
心周波数を偏移させる。この効果の記述については、１
９８７年発行の「オプティカル・レター」誌、１２巻、
６２５頁以降の論文を参照のこと。制御パルスはソリト
ン分散遅延線を通って伝播するので、その引き起こされ
た周波数偏移は、相当する時間偏移に変換される。制御
パルスはエレメント３を通るソリトンとして伝播するの
で、制御信号の中心周波数の僅かな偏移が、そのソリト
ン全体を時間偏移させる。この時間偏移が、その信号を
クロック・ウインドーの外へ移動するのに充分であれ
ば、そのクロック・ウインドー中で良好なコントラスト
が得られる。このことは、図４において、制御信号４２
がクロック・ウインドー４０の外へ偏移されている状態
で図示されている。コントラストは、そのクロック・ウ
インドー中で論理“１”と論理“０”との強度の差を観
察することによって測定される。
光論理素子は、二つの直交偏移入力、即ち、データ信号
と制御信号とを受け入れる。データ信号が存在しない場
合、制御信号がエレメント２と３とを通って伝播し、直
ちにクロック・ウインドー中の出力信号Ｃ´として現れ
る。この動作段階は、図４において、制御信号４１（信
号Ｃ´）がクロック・ウインドー４０の境界内に存在す
る状態で図示されている。データ信号Ｓがエレメント２
に入力されているときは、制御信号をチャープする、時
間的に変動するインデックスの変化を創出して、その中
心周波数を偏移させる。この効果の記述については、１
９８７年発行の「オプティカル・レター」誌、１２巻、
６２５頁以降の論文を参照のこと。制御パルスはソリト
ン分散遅延線を通って伝播するので、その引き起こされ
た周波数偏移は、相当する時間偏移に変換される。制御
パルスはエレメント３を通るソリトンとして伝播するの
で、制御信号の中心周波数の僅かな偏移が、そのソリト
ン全体を時間偏移させる。この時間偏移が、その信号を
クロック・ウインドーの外へ移動するのに充分であれ
ば、そのクロック・ウインドー中で良好なコントラスト
が得られる。このことは、図４において、制御信号４２
がクロック・ウインドー４０の外へ偏移されている状態
で図示されている。コントラストは、そのクロック・ウ
インドー中で論理“１”と論理“０”との強度の差を観
察することによって測定される。
【００２３】現在理解されているように、ソリトンは、
機能を分散することによって光論理素子１中のエレメン
トを分離することを可能にし、且つπの位相偏移限度を
緩和する、両方の性質を有する。このことは、ソリトン
分散遅延線３に対して、簡単な直線分散遅延線を代用す
ることにより、更に容易に理解することができる。この
変形形態では、論理“１”から論理“０”への変化を起
こすのに必要な周波数偏移は、その信号の全スペクトル
幅の程度であると思われる。その結果、この変形形態で
は、依然として非直線チャーパー２中でπの位相偏移が
起きることが必要である。対照的に、ソリトンが制御信
号として使用されているときは、単にデータ信号がその
制御信号の中心周波数に僅かな偏移を創出することが必
要とされるだけである。このことは、データ信号と制御
信号との相互作用の後で、πより相当に小さい位相偏移
が生じることを意味している。更に、エレメント３で
は、データ信号と制御信号との相互作用は不要であるの
で、エレメント３は透明材料から作成することができ
る。
機能を分散することによって光論理素子１中のエレメン
トを分離することを可能にし、且つπの位相偏移限度を
緩和する、両方の性質を有する。このことは、ソリトン
分散遅延線３に対して、簡単な直線分散遅延線を代用す
ることにより、更に容易に理解することができる。この
変形形態では、論理“１”から論理“０”への変化を起
こすのに必要な周波数偏移は、その信号の全スペクトル
幅の程度であると思われる。その結果、この変形形態で
は、依然として非直線チャーパー２中でπの位相偏移が
起きることが必要である。対照的に、ソリトンが制御信
号として使用されているときは、単にデータ信号がその
制御信号の中心周波数に僅かな偏移を創出することが必
要とされるだけである。このことは、データ信号と制御
信号との相互作用の後で、πより相当に小さい位相偏移
が生じることを意味している。更に、エレメント３で
は、データ信号と制御信号との相互作用は不要であるの
で、エレメント３は透明材料から作成することができ
る。
【００２４】図２及び図３に簡略化して図示されている
実施例では、非直線チャーピングが、適度な複屈折光フ
ァイバー２０中でのデータ信号Ｓと制御信号Ｃとの間の
直交位相変調及びウォーク・オフをつうじて起きる。適
度な複屈折光ファイバー２０は、偏光維持ソリトン光フ
ァイバー３０に接続されており、この偏光維持ソリトン
光ファイバー３０が、制御信号Ｃに引き起こされている
周波数偏移を、その信号に対する時間偏移に変換するた
めの分散遅延線として作用する。実験的に実施した例で
は、受動モード同期色中心レーザが、実質的に１．６８
５μｍに等しい波長で τ ≒ ５００ｆｓ のパルス幅を
持つデータ信号パルスと制御信号パルスとを供給する。
データ信号パルスと制御信号パルスとは、偏光ビーム・
スプリッター６を介して実質的に時間的に重複して複合
される。偏光ビーム・スプリッター６から直交位相信号
が、約１．２×１０-5の複屈折Δｎに相当する４０ｐｓ
／ｋｍと等しい偏光分散Δβ′、及びウォーク・オフ長
ｌwoがｃτ／Δｎとして定義される、約２のウォーク・
オフ長に相当する、ほぼ２５ｍの長さを持つ適度な複屈
折光ファイバー２０に印加される。
実施例では、非直線チャーピングが、適度な複屈折光フ
ァイバー２０中でのデータ信号Ｓと制御信号Ｃとの間の
直交位相変調及びウォーク・オフをつうじて起きる。適
度な複屈折光ファイバー２０は、偏光維持ソリトン光フ
ァイバー３０に接続されており、この偏光維持ソリトン
光ファイバー３０が、制御信号Ｃに引き起こされている
周波数偏移を、その信号に対する時間偏移に変換するた
めの分散遅延線として作用する。実験的に実施した例で
は、受動モード同期色中心レーザが、実質的に１．６８
５μｍに等しい波長で τ ≒ ５００ｆｓ のパルス幅を
持つデータ信号パルスと制御信号パルスとを供給する。
データ信号パルスと制御信号パルスとは、偏光ビーム・
スプリッター６を介して実質的に時間的に重複して複合
される。偏光ビーム・スプリッター６から直交位相信号
が、約１．２×１０-5の複屈折Δｎに相当する４０ｐｓ
／ｋｍと等しい偏光分散Δβ′、及びウォーク・オフ長
ｌwoがｃτ／Δｎとして定義される、約２のウォーク・
オフ長に相当する、ほぼ２５ｍの長さを持つ適度な複屈
折光ファイバー２０に印加される。
【００２５】複屈折光ファイバー２０中で伝播している
制御信号に非直線周波数偏移が引き起こされた後で、６
００ｍ長の偏光維持ソリトン光ファイバー３０に印加さ
れる。偏光維持ソリトン光ファイバー３０はソリトン分
散遅延線３として作用し、ここでは偏光維持ソリトン光
ファイバー３０の高い複屈折が、データ信号と制御信号
との相互作用を防止する。偏光維持ソリトン光ファイバ
ー３０を通って伝播した後で、制御信号は信号Ｃ′とし
て光論理素子１の出力に現れる。出力パルスがクロック
・ウインドー内に入っているか否かを判定するために、
そのウインドーに相当するクロック信号即ち参照信号
（図示せず）を、制御信号と複合させることが望まし
い。この複合化機能は、偏光ビーム・スプリッター７に
よって実現されている。偏光ビーム・スプリッター７の
出力は、更に処理を行うために相関ゲートへ伝送され
る。
制御信号に非直線周波数偏移が引き起こされた後で、６
００ｍ長の偏光維持ソリトン光ファイバー３０に印加さ
れる。偏光維持ソリトン光ファイバー３０はソリトン分
散遅延線３として作用し、ここでは偏光維持ソリトン光
ファイバー３０の高い複屈折が、データ信号と制御信号
との相互作用を防止する。偏光維持ソリトン光ファイバ
ー３０を通って伝播した後で、制御信号は信号Ｃ′とし
て光論理素子１の出力に現れる。出力パルスがクロック
・ウインドー内に入っているか否かを判定するために、
そのウインドーに相当するクロック信号即ち参照信号
（図示せず）を、制御信号と複合させることが望まし
い。この複合化機能は、偏光ビーム・スプリッター７に
よって実現されている。偏光ビーム・スプリッター７の
出力は、更に処理を行うために相関ゲートへ伝送され
る。
【００２６】エレメント３中の光ファイバーの長さは、
１０或いはそれ以上の台のソリトン周期長であるように
選択される。この長さは、質的に、その信号に引き起こ
された周波数偏移と対応する制御信号の全時間偏移を得
るために必要な長さであるように決定される。
１０或いはそれ以上の台のソリトン周期長であるように
選択される。この長さは、質的に、その信号に引き起こ
された周波数偏移と対応する制御信号の全時間偏移を得
るために必要な長さであるように決定される。
【００２７】信号Ｓのエネルギーは制御信号を偏移する
のに充分なチャープを生じるエネルギーであるように決
定される。制御信号のエネルギーは、制御信号がエレメ
ント３中に基本ソリトンとして存在するよう要求するこ
とによって決定される。図２及び図３に実現されている
種類の素子に対するスイッチング・エネルギーは、（Δ
Ｔ／τ）・τ2・Δｎ1／（Ｌ2・Ｄ2）に比例することが
判定されており、ここでτはパルス幅であり、Δｎ1は
複屈折光ファイバー２０の複屈折であり、Ｌ2及びＤ2は
偏光維持ソリトン光ファイバー３０の長さ及び群速度分
散である。
のに充分なチャープを生じるエネルギーであるように決
定される。制御信号のエネルギーは、制御信号がエレメ
ント３中に基本ソリトンとして存在するよう要求するこ
とによって決定される。図２及び図３に実現されている
種類の素子に対するスイッチング・エネルギーは、（Δ
Ｔ／τ）・τ2・Δｎ1／（Ｌ2・Ｄ2）に比例することが
判定されており、ここでτはパルス幅であり、Δｎ1は
複屈折光ファイバー２０の複屈折であり、Ｌ2及びＤ2は
偏光維持ソリトン光ファイバー３０の長さ及び群速度分
散である。
【００２８】図２に示される偏光器５、及び図３に示さ
れる偏光ビーム・スプリッター７もまた、更に光論理素
子１の出力を越えるデータ信号の伝播を禁止する重要な
機能を奏する。偏光器５及び偏光ビーム・スプリッター
７は、信号Ｃ′のみを素子１の出力へ通過させる。
れる偏光ビーム・スプリッター７もまた、更に光論理素
子１の出力を越えるデータ信号の伝播を禁止する重要な
機能を奏する。偏光器５及び偏光ビーム・スプリッター
７は、信号Ｃ′のみを素子１の出力へ通過させる。
【００２９】上記に記載され且つ図４に示されている例
では、制御信号が約４９ｐｊのエネルギーを持ち、一方
データ信号が約５．６ｐｊのエネルギーを持っているこ
とが分かる。複屈折光ファイバー２０中で直交位相変調
によって引き起こされた制御信号Ｃの位相偏移は、πの
極めて小さい分数である、ほぼπ／２６に等しくなるよ
うに決定されている。その位相偏移及び周波数偏移は、
その信号のパルス幅を縮小するか、またはその光ファイ
バーの群速度分散及び長さの双方または一方を増大する
ことによって、更に減少することができる。
では、制御信号が約４９ｐｊのエネルギーを持ち、一方
データ信号が約５．６ｐｊのエネルギーを持っているこ
とが分かる。複屈折光ファイバー２０中で直交位相変調
によって引き起こされた制御信号Ｃの位相偏移は、πの
極めて小さい分数である、ほぼπ／２６に等しくなるよ
うに決定されている。その位相偏移及び周波数偏移は、
その信号のパルス幅を縮小するか、またはその光ファイ
バーの群速度分散及び長さの双方または一方を増大する
ことによって、更に減少することができる。
【００３０】制御パルスを偏移させる時間スロットの数
は、少なくとも一個が必要であり、望ましくは各々が信
号のパルス幅に相当する二個のスロットが必要である。
ここで、一般的に受け入れられているパルス幅の度合い
は、半値全幅（ＦＷＨＭ）であることに留意すべきであ
る。この偏移はまた、光ファイバーを長くすることによ
って増大することができる。ソリトン・システムは、各
ソリトン・パルスの周囲に大きな数（≒ １０）の実質
的に空き状態の時間スロットを持つように設計されるの
で、ドラッギングを受けたパルスと後続の（ドラッギン
グを受けていない）パルスとの間の干渉は実質的に排除
される。
は、少なくとも一個が必要であり、望ましくは各々が信
号のパルス幅に相当する二個のスロットが必要である。
ここで、一般的に受け入れられているパルス幅の度合い
は、半値全幅（ＦＷＨＭ）であることに留意すべきであ
る。この偏移はまた、光ファイバーを長くすることによ
って増大することができる。ソリトン・システムは、各
ソリトン・パルスの周囲に大きな数（≒ １０）の実質
的に空き状態の時間スロットを持つように設計されるの
で、ドラッギングを受けたパルスと後続の（ドラッギン
グを受けていない）パルスとの間の干渉は実質的に排除
される。
【００３１】クロック信号のスキュー問題を回避するた
めに、光ファイバーの長さが正確に調整されるべきこと
が決まっている。３００ｆｓに等しいパルス幅τを持つ
ソリトン・パルスについては、光ファイバーの長さをτ
（ｃ／ｎ）、即ち、ほぼ６０μｍの精度に修正すること
が好ましい。
めに、光ファイバーの長さが正確に調整されるべきこと
が決まっている。３００ｆｓに等しいパルス幅τを持つ
ソリトン・パルスについては、光ファイバーの長さをτ
（ｃ／ｎ）、即ち、ほぼ６０μｍの精度に修正すること
が好ましい。
【００３２】偏光器５は、元の制御信号と偏光が対応す
る論理素子の出力信号を取り出すために使用される。こ
の信号は標準の偏光回転器（図示せず）によって直交位
相に回転することができ、且つ論理素子の後続段で用い
るために、偏光ビーム・スプリッター（図示せず）によ
って論理出力数を拡大することができる。偏光器５はま
た、制御信号に対して直交する偏光で供給されたデータ
信号を除去するために役立つ。
る論理素子の出力信号を取り出すために使用される。こ
の信号は標準の偏光回転器（図示せず）によって直交位
相に回転することができ、且つ論理素子の後続段で用い
るために、偏光ビーム・スプリッター（図示せず）によ
って論理出力数を拡大することができる。偏光器５はま
た、制御信号に対して直交する偏光で供給されたデータ
信号を除去するために役立つ。
【００３３】基本ソリトン・パルスについては、基本ソ
リトン振幅が０．５と１．５との間の値を取るように与
えられた、約９の、最大の小信号利得を達成することが
可能である。
リトン振幅が０．５と１．５との間の値を取るように与
えられた、約９の、最大の小信号利得を達成することが
可能である。
【００３４】なお、当業者であれば、多数のデータ信号
を論理素子１のエレメント３に入力することができるこ
とが分かる。多数のデータ信号を複合するための幾つか
の実施例が、米国特許第５，０２０，０５０号に教示さ
れている。この特許の教示は、この出願に特に参照する
ことができる。
を論理素子１のエレメント３に入力することができるこ
とが分かる。多数のデータ信号を複合するための幾つか
の実施例が、米国特許第５，０２０，０５０号に教示さ
れている。この特許の教示は、この出願に特に参照する
ことができる。
【００３５】更に、当業者であれば、図１から図３に示
されているＮＯＲ素子の実施例が、光計算及び他の光論
理用途に必要な全論理演算を実現するのに充分であるこ
とが分かる。例えば、データ信号Ｂに対して論理“０”
入力を供給することにより、インバータ（ＮＯＴ論理素
子）を実現することが可能である。ＮＯＲ論理素子を持
つ入力でインバータを縦続接続することにより、ＡＮＤ
論理動作を実現することが可能である。
されているＮＯＲ素子の実施例が、光計算及び他の光論
理用途に必要な全論理演算を実現するのに充分であるこ
とが分かる。例えば、データ信号Ｂに対して論理“０”
入力を供給することにより、インバータ（ＮＯＴ論理素
子）を実現することが可能である。ＮＯＲ論理素子を持
つ入力でインバータを縦続接続することにより、ＡＮＤ
論理動作を実現することが可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上に述べた如く、本発明によれば光演
算及び他の光論理用途に必要な全論理演算を実現する光
論理素子を提供することができる。
算及び他の光論理用途に必要な全論理演算を実現する光
論理素子を提供することができる。
【００３７】
【図１】光論理素子を簡単化して示すブロック・ダイヤ
グラムである。
グラムである。
【図２】図１に示した素子の一実施例を簡単化して示す
ブロック・ダイヤグラムである。
ブロック・ダイヤグラムである。
【図３】図１に示した素子の別の実施例を簡単化して示
すブロック・ダイヤグラムである。
すブロック・ダイヤグラムである。
【図４】入力データ信号が存在する場合と存在しない場
合とにおける、この論理素子からの出力信号の相関線図
である。
合とにおける、この論理素子からの出力信号の相関線図
である。
Ｃ 制御信号 Ｃ′出力信号 Ｓ データ信号 １ 光論理素子 ２ 非直線チャーパー ３ ソリトン分散遅延線 ５ 偏光器 ６ 偏光ビーム・スプリッター ７ 偏光ビーム・スプリッター ２０ 適度な複屈折光ファイバー ３０ 偏光維持ソリトン光ファイバー ４０ クロック・ウインドー ４１ 制御信号 ４２ 制御信号
Claims (11)
- 【請求項１】 少なくとも第一のデータ信号及び制御信
号に応答して、実質的に前記制御信号のパルス幅に相当
する所定の時間スロット内で生じる前記制御信号を前記
少なくとも第一のデータ信号と所定の関係で複合する手
段と、前記信号複合化手段の出力に接続され、前記第一
のデータ信号に応答して前記制御信号に非直線周波数偏
移を引き起こす手段と、前記周波数偏移を引き起こす手
段に結合され、この手段を通るソリトン伝播を維持し、
前記非直線周波数偏移を前記制御信号の相当する時間偏
移に変換し、その結果、前記少なくとも第一のデータ信
号が現れているとき、この装置の出力において前記制御
信号を前記所定の時間スロットから実質的に除去する変
換手段とを有することを特徴とする光論理素子。 - 【請求項２】 前記変換手段の出力に結合され、前記少
なくとも第一のデータ信号の過剰な伝播を禁止する手段
を更に有することを特徴とする請求項１記載の光論理素
子。 - 【請求項３】 前記非直線周波数偏移を引き起こす手段
が、所定長の適度な複屈折光ファイバーを有し、前記変
換手段が、前記制御信号の波長で異常群速度分散を表わ
す所定長の偏光維持光ファイバーを有することを特徴と
する請求項１記載の光論理素子。 - 【請求項４】 少なくとも第一のデータ信号及び制御信
号に応答して、実質的に前記制御信号のパルス幅に相当
する所定の時間スロット内で前記制御信号を生じ、前記
制御信号を前記少なくとも第一のデータ信号と所定の関
係で複合する手段と、前記信号複合化手段の出力に接続
され、前記第一のデータ信号に応答して前記制御信号に
非直線周波数偏移を引き起こす手段と、前記周波数偏移
を引き起こす手段に結合され、この手段を通るソリトン
伝播を維持し、前記非直線周波数偏移を前記制御信号の
相当する時間偏移に変換し、その結果、前記少なくとも
第一のデータ信号が現れているとき、この装置の出力に
おいて前記制御信号を前記所定の時間スロットから次の
時間スロットへ移動する変換手段とを有することを特徴
とする光論理素子。 - 【請求項５】 前記変換手段の出力に結合され、前記少
なくとも第一のデータ信号の過剰な伝播を禁止する手段
を更に有することを特徴とする請求項４記載の光論理素
子。 - 【請求項６】 前記非直線周波数偏移を引き起こす手段
が所定長の適度な複屈折光ファイバーを有し、前記変換
手段が、前記制御信号の波長で異常群速度分散を示す所
定長の偏光維持光ファイバーを有することを特徴とする
請求項４記載の光論理素子。 - 【請求項７】 少なくとも第一及び第二のデータ信号と
制御信号とに応答して、実質的に前記制御信号のパルス
幅に相当する所定の時間スロット内で生じる前記制御信
号を前記少なくとも第一及び第二のデータ信号と所定の
関係で複合する手段と、前記信号複合化手段の出力に接
続され、前記第一のデータ信号に応答して前記制御信号
に非直線周波数偏移を引き起こす手段と、前記周波数偏
移を引き起こす手段に結合され、この手段を通るソリト
ン伝播を維持し、前記非直線周波数偏移を前記制御信号
の相当する時間偏移に変換し、その結果、前記第一のデ
ータ信号が現れているとき或いは前記第二のデータ信号
が現れているとき、この装置の出力において前記制御信
号を前記所定の時間スロットから実質的に除去する変換
手段とを有することを特徴とする光論理素子。 - 【請求項８】 更に前記変換手段の出力に結合され、前
記第一及び第二のデータ信号の過剰な伝播を禁止する手
段を更に有することを特徴とする請求項７記載の光論理
素子。 - 【請求項９】 少なくとも前記制御信号が前記変換手段
中でソリトン伝播を達成するのに充分な特性を持つ光信
号であり、前記第一及び第二のデータ信号が前記制御信
号の振幅より低いレベルで実質的に同等な振幅を持ち、
前記制御信号が前記第一及び第二のデータ信号の双方と
直交偏光されていることを特徴とする、請求項７記載の
光論理素子。 - 【請求項１０】 前記非直線周波数偏移を引き起こす手
段が、所定長の適度な複屈折光ファイバーを有し、前記
変換手段が、前記制御信号の波長で異常群速度分散を示
す所定長さの偏光維持光ファイバーを有することを特徴
とする請求項９記載の光論理素子。 - 【請求項１１】 前記制御信号が前記複屈折光ファイバ
ーの高速軸に沿って伝播し、前記第一及び第二のデータ
信号が前記複屈折光ファイバーの低速軸に沿って伝播
し、前記第一及び第二のデータ信号が前記周波数偏移を
引き起こす手段中の交差位相変調作用を介して前記制御
信号と相互に作用する、所定の一時的な関係に置かれて
いることを特徴とする、請求項１０記載の光論理素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/609,958 US5078464A (en) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | Optical logic device |
| US609958 | 1990-11-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04265955A JPH04265955A (ja) | 1992-09-22 |
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