JP2508294B2 - Optical full adder - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光通信システム、光情報システム、光交換シ
ステム、および光コンピュータ等に用いられる光全加算
器に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical full adder used in an optical communication system, an optical information system, an optical switching system, an optical computer and the like.
近年、光ファクシミリ技術や光半導体技術の発達によ
り、基幹伝送を目的とする長距離光通信システムや分散
処理装置間を高効率に接続する光LAN（ローカルエリア
ネットワーク）システムが実用化されている。In recent years, with the development of optical facsimile technology and optical semiconductor technology, a long-distance optical communication system for the purpose of backbone transmission and an optical LAN (local area network) system for highly efficiently connecting distributed processing devices have been put to practical use.
これらのシステムにおいて、光技術は主に機能装置間
の接続手段として使われ、機能は専らLSIを中心とする
電子回路技術に負うところが大である。In these systems, optical technology is mainly used as a connection means between functional devices, and the function is largely owed to electronic circuit technology centered on LSI.
近未来の高度情報化社会の到来を反映して、処理する
情報の多様化、大容量化がますます進むにつれて、その
処理速度の超高速化、処理の複雑化が要求されてきてい
る。これらの要求に対処するためには、光技術を接続手
段としてのみならず、論理処理手段として使う必要が生
じてきている。Reflecting the arrival of the advanced information society in the near future, as the diversification of information to be processed and the increase in capacity have been further advanced, ultra-high processing speed and complicated processing have been required. To meet these demands, it has become necessary to use optical technology not only as a connection means but also as a logic processing means.
すなわち、伝送されてきた光ディジタル信号を光のま
までディジタル演算処理を行い、その処理結果を光で出
力して他装置へ伝送できる光の高速性、広帯域性、無誘
導性等の特徴を充分に活かした光処理装置（光情報処理
システム、光交換システム等）が不可欠である。That is, the transmitted optical digital signal is digitally processed as it is, and the processed result is output as light and can be transmitted to other devices. Optical processing equipment (optical information processing system, optical switching system, etc.)
この種の装置実現には、一般の電気論理回路で用いら
れているのと同様な光演算回路が必要である。特に、光
全加算器は光演算回路を構成する基本回路である。To realize this type of device, an optical operation circuit similar to that used in a general electric logic circuit is required. In particular, the optical full adder is a basic circuit that constitutes an optical arithmetic circuit.
従来の光全加算器は純粋な光回路で構成されておら
ず、光回路と電気回路との混成で構成されている。すな
わち、光入力データを受光素子で受光し、光−電気変換
して電気回路で処理した後、発光素子を駆動して演算出
力を得ていた。The conventional optical full adder is not composed of a pure optical circuit, but is composed of a hybrid of an optical circuit and an electric circuit. That is, the light input data is received by the light receiving element, converted into light and electricity, processed by an electric circuit, and then the light emitting element is driven to obtain a calculation output.
〔発明が解決しようとする課題〕 以上の構成では、電気回路を介して光ディジタルデー
タを処理しているので、その特性が電気回路の特性に左
右される。すなわち、電気回路を構成する際の浮遊イン
ダクタンスや浮遊静電容量が帯域を劣化させ、光信号の
高速化、広帯域性を阻害する。[Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned configuration, since the optical digital data is processed through the electric circuit, the characteristic thereof depends on the characteristic of the electric circuit. That is, the stray inductance and stray capacitance when constructing an electric circuit deteriorates the band, which impedes the speeding up of the optical signal and the wide band property.
本発明の目的は、電気回路を介さない全光型でしかも
小型であると共に、集積化に適した光全加算器を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide an optical full adder which is of an all-optical type and has a small size without an electric circuit and is suitable for integration.
本発明の全光加算器は、予め設定された光ディジタル
信号としての光被加数入力信号と、加算入力手段から発
生する光ディジタル信号としての光加数入力信号と、光
被加数入力信号と光加数入力信号とを演算して得る演算
結果に基づき作動する桁上手段から発生する光ディジタ
ル信号としての光桁上入力信号とを、それぞれ受光して
導波する独立した入力光導波路と、各入力光導波路を合
流して各光信号を総和させる光合流器と、この光合流器
からの総和光信号を、光導波路を介して受光して、総和
光信号の光振幅値を変えずに複数方向に分割して出光す
る光分岐器と、分割総和光信号のそれぞれに対応し、分
割された各総和光信号を受光すると共にそれによって励
起して総和光信号の光振幅値を閾値と比較して分析し、
その分析結果に応じて２種の出力強度の光信号を出光す
る分岐回路とを備え、この分岐回路は、光振幅値が第１
の閾値より低い値のときには安定光出力信号を光和出力
として発し、光振幅値が、第１の閾値よりも高い値で、
しかも第１の閾値よりも高い第２の閾値よりも低い値の
ときには出力せず、光振幅値が第２の閾値よりも高い値
のときには光和出力を発するような否定型光双安定演算
手段と、光振幅値が第１の閾値よりも低い値のときには
出力せず、光振幅値が第１の閾値よりも高い値のときに
は安定光出力信号を光桁上出力として発する肯定型光双
安定特性を有する肯定型光安定演算手段とからなり、否
定型光安定演算手段からの光和出力と、肯定型光安定演
算手段からの光桁上出力とを合成した演算出力によって
演算結果を示すことを特徴とし、もって上述した目的を
達成するものである。The all-optical adder of the present invention comprises an optical addend input signal as a preset optical digital signal, an optical addend input signal as an optical digital signal generated from an addition input means, and an optical addend input signal. And an optical carry input signal as an optical digital signal generated from the carry means that operates based on the calculation result obtained by calculating the optical addend input signal and an independent input optical waveguide that receives and guides , An optical combiner that joins each input optical waveguide and sums each optical signal, and receives the total optical signal from this optical combiner via the optical waveguide, without changing the optical amplitude value of the total optical signal. An optical branching device that splits and outputs light in a plurality of directions, and that corresponds to each of the divided total optical signals, receives each divided total optical signal, and excites it by this to generate an optical amplitude value of the total optical signal as a threshold value. Analyze and compare
And a branch circuit that outputs optical signals of two types of output intensities according to the analysis result. The branch circuit has a first optical amplitude value.
When the value is lower than the threshold value of, the stable light output signal is emitted as the light sum output, and the light amplitude value is higher than the first threshold value,
Moreover, when the value is higher than the first threshold value and lower than the second threshold value, it is not outputted, and when the light amplitude value is higher than the second threshold value, a light-sum output is outputted. When the optical amplitude value is lower than the first threshold value, it is not output, and when the optical amplitude value is higher than the first threshold value, a stable optical output signal is emitted as an optical carry output. Comprising an affirmative type optical stability calculation means having characteristics, and showing the calculation result by an arithmetic output obtained by combining the light sum output from the negative type light stability calculation means and the optical carry output from the affirmative type light stability calculation means. To achieve the above-mentioned object.
なお、否定型光安定演算手段は、光信号の入力面にお
けるｐ型半導体と、光信号の出力面におけるｎ型半導体
と、このｐ型半導体とｎ型半導体との間に介在しその中
央に多重量子井戸構造半導体を有するｉ型半導体とから
なり、抵抗を介した電源からの電流によって励起するPi
n構造素子からなる否定型光安定素子であることが望ま
しい。The negative-type optical stability calculation means is interposed between the p-type semiconductor on the input surface of the optical signal, the n-type semiconductor on the output surface of the optical signal, the p-type semiconductor and the n-type semiconductor, and is multiplexed at the center thereof. Pi consisting of an i-type semiconductor having a quantum well structure semiconductor and excited by a current from a power source via a resistor
A negative-type photostable element composed of n-structured elements is desirable.
また、肯定型光安定演算手段は、ファブリペロ共振器
と、このファブリペロ共振器面に平行して、スリップを
介して電気的に絶縁配置され電源からのバイアス電流に
よって励起する２分割のＰ側電極からなる光双安定半導
体レーザの肯定型光安定素子であることが望ましい。Further, the affirmative type optical stability calculation means is composed of a Fabry-Perot resonator and a two-divided P-side electrode which is electrically insulated from the power source by a slip current in parallel with the Fabry-Perot resonator surface and is excited by a bias current from a power source. It is desirable that the positive-type light-stable element of the following optical bistable semiconductor laser.
〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本実施例の光全加算器の回路図である。この
光全加算器は、光被加数入力信号Paを導波する入力光導
波路１と、光加数入力信号Pbを導波する入力光導波路２
と、光桁上入力信号Pcを導波する入力光導波路３とが、
それぞれ独立して構成されており、各入力光導波路の出
光側にて光合流器４ですべて合流している。光合流器４
は、入力光導波路１、２、３に適宜入力される光被加数
入力信号Paまたは光加数入力信号Pbまたは光桁上入力信
号Pcが合流して、その振幅が総和された光合流信号Pabc
を光導波路５に出力する。光導波路５の出力側に接続さ
れた光分岐器６は、光合流信号Pabcを２等分割し、分岐
光出力Pwを各分岐回路７または８に出力する。FIG. 1 is a circuit diagram of the optical full adder of this embodiment. This optical full adder comprises an input optical waveguide 1 for guiding an optical addend input signal Pa and an input optical waveguide 2 for guiding an optical addend input signal Pb.
And the input optical waveguide 3 that guides the optical carry input signal Pc,
Each of them is independently configured, and all of them are joined by the optical combiner 4 on the light output side of each input optical waveguide. Optical combiner 4
Is an optical merge signal obtained by merging the optical addend input signal Pa, the optical addend input signal Pb, or the optical carry input signal Pc, which are appropriately input to the input optical waveguides 1, 2, and 3, and summing the amplitudes. Pabc
Is output to the optical waveguide 5. The optical branching device 6 connected to the output side of the optical waveguide 5 splits the optical merged signal Pabc into two equal parts and outputs the branched optical output Pw to each branching circuit 7 or 8.
分岐回路７に出力された分岐光出力Pwは、否定型光安
定素子９を励起し、否定型光安定素子９は、後述する否
定型光双安定特性によって、分岐光出力Pwを分析すると
共に、必要に応じて光被加数入力信号Paと光加数入力信
号Pbと光桁上入力信号Pcとの光和出力信号Psを出力す
る。The branched light output Pw output to the branch circuit 7 excites the negative-type light stable element 9, and the negative-type light stable element 9 analyzes the branched light output Pw by the negative-type optical bistable characteristic described later, and The optical sum output signal Ps of the optical addend input signal Pa, the optical addend input signal Pb, and the optical carry input signal Pc is output as necessary.
また、分岐回路８に出力された分岐光出力Pwは、肯定
型光安定素子10を励起し、肯定型光安定素子10は後述す
る肯定型光双安定特性によって分岐光出力Pwを分析する
と共に、必要に応じて光桁上出力Pcoを出力する。Further, the branched light output Pw output to the branch circuit 8 excites the positive type light stabilizing element 10, and the positive type light stabilizing element 10 analyzes the branched light output Pw by the positive type light bistable characteristic described later, Optical carry output Pco is output as required.
否定型光安定素子９は、第２図に示すように、Ｐ型Ga
As/AlGaAs半導体11とｉ型GaAs/AlGaAs半導体12とｎ型Ga
As/AlGaAs半導体13とからなるPin構造素子である。特
に、ｉ型GaAs/AlGaAs半導体12の中央は多重量子井戸構
造半導体14で構成されている。As shown in FIG. 2, the negative-type photostable element 9 has a P-type Ga
As / AlGaAs semiconductor 11, i-type GaAs / AlGaAs semiconductor 12, and n-type Ga
This is a Pin structure element composed of As / AlGaAs semiconductor 13. In particular, the center of the i-type GaAs / AlGaAs semiconductor 12 is composed of a multiple quantum well structure semiconductor 14.
このような否定型光安定素子９が電源15に抵抗16を介
して接続され、光入力Pinが入力されて励起すると、第
３図に示すように、光入力Pinが増大するにつれ、光出
力Poutは比例して増大するが、光入力Pinが閾値Pth2を
超えると、光出力Poutは急激に低い値PLをとる。更に、
光入力Pinが増大しても、光出力Poutはしばらくの間低
い値PLを保持している。更に、光出力Pinが増大し、閾
値Pth3を超えると、光出力Poutは再び増加する。このよ
うな状態から光入力Pinが減少すると、光入力Pin増大時
の履歴を略たどるように、光出力Poutが得られる。ただ
し、閾値Pth1は閾値Pth2とは異なる点となる。このよう
な光双安定素子は、光入力Pinが閾値Pth2を超えて高い
値をとるとき、光出力Poutは反対に低い値PLをとり、論
理的に否定機能を有している。したがって、このような
特性は否定型光双安定特性と呼ばれ、否定型光双安定特
性を有する光双安定素子は前述した否定型光安定素子と
呼ばれる。なお、否定型光双安定特性を有する一例とし
て、前述した第２図に示す否定型光安定素子９が発表さ
れている（アプライド・フィジクス・レターズ、45
（１）７月号、13頁（Applied Physics Letters,45,
（１）,1 July1984））。When such a negative type light stabilizing element 9 is connected to the power source 15 via the resistor 16 and the optical input Pin is input and excited, as shown in FIG. 3, the optical output Pin increases as the optical input Pin increases. increases in proportion to, when the light input Pin exceeds the threshold value Pth2, the light output Pout take sharply lower value P L. Furthermore,
Even if the optical input Pin increases, the optical output Pout maintains the low value P L for a while. Further, when the optical output Pin increases and exceeds the threshold Pth3, the optical output Pout increases again. When the optical input Pin decreases from such a state, the optical output Pout is obtained so as to substantially follow the history when the optical input Pin increases. However, the threshold Pth1 is different from the threshold Pth2. Such optical bistable device, when the light input Pin takes a high value exceeding the threshold value Pth2, the light output Pout takes a low value P L Conversely, have logically negated function. Therefore, such a characteristic is called a negative-type optical bistable characteristic, and an optical bistable element having a negative-type optical bistable characteristic is called the above-mentioned negative-type optical bistable element. As an example of the negative-type optical bistable characteristic, the negative-type optical stabilizer 9 shown in FIG. 2 has been announced (Applied Physics Letters, 45).
(1) July issue, page 13 (Applied Physics Letters, 45,
(1), 1 July 1984)).
一方、肯定型光安定素子10としての光双安定半導体レ
ーザは、第４図に示すように、ファブリペロ共振器17に
平行に設けられたスリット18によって絶縁された２分割
Ｐ側電極19、20を有している。On the other hand, as shown in FIG. 4, the optical bistable semiconductor laser as the affirmative type optical stabilizing element 10 has the two-divided P-side electrodes 19 and 20 insulated by the slit 18 provided in parallel with the Fabry-Perot resonator 17. Have
このような肯定型光安定素子10に、光入力Pinが入力
されると、各電極19、20への適切なバイアス電流I1、I2
により、肯定型光安定素子10は励起して、第５図に示す
ように光出力Poutが光入力Pinの変化に対して履歴を示
し、２つの安定した出力強度PHとPLをとるものである。
この素子では、光入力Pinが増大して閾値Pth2を超える
高い値をとると、光出力Poutも高い値PHをとり、また光
入力Pinが減少し、閾値Pth1以下の低い値をとると、光
出力Poutも低い値PLをとり、論理的には肯定特性を有す
る。本発明に関しては、この肯定特性は肯定型光双安定
特性と呼ばれ、肯定型光双安定特性を有する光双安定素
子または光双安定半導体レーザは、前述した肯定型光安
定素子と呼ばれる。なお、肯定型光双安定特性を有する
素子の一例として、前述の第４図に示すような光双方安
定半導体レーザが発表されている（電気通信学会全国大
会 No.937（1983）。When an optical input Pin is input to such a positive type light stabilizing element 10, appropriate bias currents I 1 and I 2 to the electrodes 19 and 20 are input.
Accordingly, those positive type light stabilizer element 10 is excited, the light output Pout as shown in FIG. 5 indicates a history with respect to the change of the optical input Pin, taking two stable output intensity P H and P L Is.
In this device, taking a high value that exceeds the threshold value Pth2 the light input Pin is increased, the light output Pout also takes a high value P H, also the light input Pin decreases, taking the threshold value Pth1 following low value, The light output Pout also has a low value P L and logically has a positive characteristic. In the context of the present invention, this positive characteristic is called the positive-type optical bistable characteristic, and the optical bistable element or the optical bistable semiconductor laser having the positive-type optical bistable characteristic is called the above-mentioned positive-type bistable element. As an example of an element having an affirmative optical bistable characteristic, an opto-bistable semiconductor laser as shown in FIG. 4 has been announced (National Conference of the Institute of Telecommunications, No. 937 (1983)).
このような構成および作用の本実施例における論理動
作または演算表現を説明する。The logical operation or arithmetic expression of this embodiment having such a configuration and operation will be described.
光被加数入力信号Pa、光加数入力信号Pbおよび光桁上
入力信号Pcの光振幅値は、論理値が１のときは各々21I
とし、論理値が０のときは各々零と設定する。このよう
な光入力が光合流器４に入力され、出力される光合流信
号Pabcは各自、光分岐器６によって２等分割され、適
宜、分岐光出力Pwとして各分岐回路７または８を励起す
る。ここで、光振幅値Ｉを否定型光安定素子９および肯
定型光安定素子10の各閾値に定める。すなわち、否定型
光安定素子９の場合は光入力Pinの光振幅値がＩのと
き、光出力Poutは第３図および第６図に示すような高い
値PHをとり、光入力Pinの光振幅値が2Iのとき、光出力P
outは低い値PLをとり、光入力Pinの光振幅値が3Iのと
き、光出力Poutは再び高い値PHをとるようにＩの値を設
定する。The optical amplitude values of the optical addend input signal Pa, the optical addend input signal Pb, and the optical carry input signal Pc are 21I when the logical value is 1, respectively.
When the logical value is 0, each is set to zero. Such an optical input is input to the optical combiner 4 and the output optical combined signal Pabc is equally divided into two by the optical branching device 6, and each branching circuit 7 or 8 is appropriately pumped as a branching optical output Pw. . Here, the light amplitude value I is set to each threshold value of the negative type light stabilizing element 9 and the positive type light stabilizing element 10. That is, when the light amplitude value of the light input Pin is I in the case of negative-type light stabilizer element 9, the light output Pout takes a high value P H as shown in FIGS. 3 and FIG. 6, the light input Pin light When the amplitude value is 2I, the optical output P
out takes a low value P L, the optical amplitude of the light input Pin is when 3I, the light output Pout is set a value of I to take again a higher value P H.
また、肯定型光安定素子10の場合は光入力Pinの光振
幅値がＩのとき、光出力Poutは第５図および第６図に示
すような低い値PLをとり、光入力Pinの光振幅値が2Iお
よび3Iのとき、光出力Poutは高い値PHをとるようにＩを
設定する。このような光振幅値を有する光出力Pwが否定
型光安定素子９または肯定型光安定素子10を励起する
と、第６図下段の中央および右側に示すような否定型光
安定素子９からの光出力Psが光和出力信号Psとして、肯
定型光安定素子10からの光出力Pcoが光桁上出力として
出力する。Further, positive type when the light amplitude value of the light input Pin in the case of light stabilizer element 10 is I, the light output Pout takes a low value P L as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the light input Pin light when the amplitude value is 2I and 3I, the light output Pout is set to I to take a high value P H. When the optical output Pw having such a light amplitude value excites the negative type light stabilizing element 9 or the positive type light stabilizing element 10, the light from the negative type light stabilizing element 9 as shown in the center and right side of the lower part of FIG. The output Ps is outputted as the light sum output signal Ps, and the light output Pco from the positive type light stabilizing element 10 is outputted as the light carry output.
論理的には、入力時の光振幅値零は論理値０を入力す
ることになり、光振幅値Ｉの入力は論理値１を入力する
ことになる。また、出力時の低い値PLの出力は論理値０
を出力することになり、高い値PHの出力は論理値１を出
力することなる。Logically, a light amplitude value of zero at the time of input means input of a logic value of 0, and a light amplitude value of I means input of a logic value of 1. Also, the output of low value P L at the time of output is the logical value 0.
Will be output, and the output of the high value P H will output the logical value 1.
第６図に想定し得る上述した８通りの組み合わの光合
流信号Pabcと、否定型光安定素子および肯定型光安定素
子の各特性を表わすグラフとの相関を示す。同図におけ
る（ａ）ないし（ｈ）は、光合流信号Pabcの組み合わせ
の場合を各々示している。また、第７図に（ａ）ないし
（ｈ）の論理値を示す。光入力が光合流器４に入力され
るとき、演算上想定し得る８通りの組み合わせの論理値
に対応して、光合流信号Pabcもまた８通りの組み合わせ
の出力が得られる。FIG. 6 shows a correlation between the above-described eight possible combinations of light merging signals Pabc that can be assumed and the graphs showing the respective characteristics of the negative type photostable element and the positive type photostable element. Each of (a) to (h) in the figure shows a case of a combination of the optical merged signals Pabc. Further, FIG. 7 shows logical values of (a) to (h). When the optical input is input to the optical combiner 4, the optical merging signal Pabc also outputs eight combinations corresponding to the logical values of the eight combinations that can be calculated.
第６図および第７図（ａ）は光被加数入力信号Pa、光
加数入力信号Pbおよび光桁上入力信号Pcがすべて論理値
０の場合で、光出力Pwの光振幅値は零である。このと
き、光出力Psと光出力Pcoとは共に光振幅値零である。FIGS. 6 and 7 (a) show the case where the optical addend input signal Pa, the optical addend input signal Pb, and the optical carry input signal Pc are all logical 0, and the optical amplitude value of the optical output Pw is zero. Is. At this time, the optical output Ps and the optical output Pco both have an optical amplitude value of zero.
同（ｂ）ないし（ｄ）は光被加数入力信号Pa、光加数
入力信号Pbまたは光桁上入力信号Pcのいずれか１種が論
理値１の場合で、光出力Pwの光振幅値はＩである。この
とき、光出力Psは高い値PHで、光出力Pcoは低い値PLで
あり、論理値10を示す。The same (b) to (d) show the case where any one of the optical addend input signal Pa, the optical addend input signal Pb or the optical carry input signal Pc has a logical value of 1, and the optical amplitude value of the optical output Pw. Is I. At this time, the optical output Ps has a high value P H , the optical output Pco has a low value P L , and shows a logical value 10.
同（ｅ）ないし（ｇ）は光被加数入力信号Pa、光加数
入力信号Pbまたは光桁上入力信号Pcのいずれか２種が論
理値１の場合で、光出力Pwの光振幅値は2Iである。この
とき、光出力Psは低い値PLで、光出力Pcoは高い値PHで
あり、論理値10を示す。The same (e) to (g) are the cases where two kinds of the optical addend input signal Pa, the optical addend input signal Pb or the optical carry input signal Pc have the logical value 1, and the optical amplitude value of the optical output Pw. Is 2I. At this time, the optical output Ps has a low value P L , the optical output Pco has a high value P H , and shows a logical value 10.
同（ｈ）は光被加数入力信号Pa、光加数入力信号Pbま
たは光桁上入力信号Pcすべてが論理値１の場合で、光出
力Pwの光振幅値は3Iである。このとき、光出力Psおよび
光出力Pcoは共に高い値PHであり、論理値11を示す。The same (h) shows the case where the optical addend input signal Pa, the optical addend input signal Pb, or the optical carry input signal Pc all have the logical value 1, and the optical amplitude value of the optical output Pw is 3I. At this time, the light output Ps and optical output Pco are both high values P H, indicating a logical value 11.
このように本実施例は演算処理を実行し、光全加算器
として機能する。In this way, the present embodiment executes arithmetic processing and functions as an optical full adder.
なお、本実施例では光合流器と光分岐器と光分岐回路
とを別個の部品として説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、これらを同一基板で集積すれば、
小型で経済的な光全加算器を得ることができる。In the present embodiment, the optical combiner, the optical branching device, and the optical branching circuit are described as separate components, but the present invention is not limited to this, and if these are integrated on the same substrate,
It is possible to obtain a compact and economical optical full adder.
また、本実施例では否定型光安定素子９および肯定型
光安定素子10を特定構造のものとして説明したが、本発
明ではこれに限定されず、否定型光双安定特性または肯
定型光双安定特性を有する光双安定素子等であれば、本
発明の演算手段とすることが可能である。Further, although the negative type light stabilizing element 9 and the positive type light stabilizing element 10 are described as having a specific structure in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and the negative type light bistable characteristic or the positive type light bistable characteristic is used. Any optical bistable element or the like having characteristics can be used as the arithmetic means of the present invention.
以上説明したように本発明によれば、光全加算器を光
合流器と光分岐器とそれに並列して接続された分岐回路
とからなり、分岐回路は否定型光安定素子および肯定型
光安定素子としたので、全光型の演算処理が可能とな
り、しかも光全加算器の小型化、集積化等も実現できる
等、優れた効果が奏される。As described above, according to the present invention, the optical full adder is composed of the optical combiner, the optical branching device, and the branching circuit connected in parallel with the branching circuit. Since the elements are used, all-optical type arithmetic processing can be performed, and further, the optical full adder can be downsized, integrated, and the like, which is an excellent effect.
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は否定
型光安定素子を示す回路図、第３図は否定型光安定素子
の否定型光双安定特性を示すグラフ、第４図は肯定型光
安定素子の構造を示す斜視図、第５図は肯定型光安定素
子の肯定型光双安定特性を示すグラフ、第６図は光入力
−光出力関係図、第７図は本発明の演算論理図である。 １、２、３……入力光導波路、４……光合流器、 ５……光導波路、６……光分岐器、 ７、８……分岐回路、９……否定型光安定素子、 10……肯定型光安定素子、 11……Ｐ型GaAs/AlGaAs半導体、 12……ｉ型GaAs/AlGaAs半導体、 13……ｎ型GaAs/AlGaAs半導体、 14……多重量子井戸構造半導体、 15……電源、16……抵抗、 17……ファブリペロ共振器、 18……スリット、19、20……Ｐ側電極。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a negative-type photostable element, and FIG. 3 is a graph showing negative-type optical bistable characteristics of a negative-type photostable element. 4 is a perspective view showing the structure of the positive-type light stabilizing element, FIG. 5 is a graph showing the positive-type optical bistable characteristics of the positive-type light stabilizing element, FIG. 6 is a light input-light output relationship diagram, FIG. FIG. 3 is an arithmetic logic diagram of the present invention. 1, 2, 3 ... Input optical waveguide, 4 ... Optical combiner, 5 ... Optical waveguide, 6 ... Optical branching device, 7, 8 ... Branching circuit, 9 ... Negative-type photostable element, 10 ... Affirmative type photostabilizer, 11 ... P-type GaAs / AlGaAs semiconductor, 12 ... i-type GaAs / AlGaAs semiconductor, 13 ... n-type GaAs / AlGaAs semiconductor, 14 ... Multiple quantum well structure semiconductor, 15 ... Power supply , 16 ... Resistance, 17 ... Fabry-Perot resonator, 18 ... Slit, 19, 20 ... P-side electrode.
Claims (3)
れた光ディジタルデータとしての光信号によってディジ
タル演算処理を行う全加算器であって、 予め設定された光ディジタル信号としての光被加数入力
信号と、加算入力手段から発生する光ディジタル信号と
しての光加数入力信号と、前記光被加数入力信号と前記
光加数入力信号とを演算して得る演算結果に基づき作動
する桁上手段から発生する光ディジタル信号としての光
桁上入力信号とを、それぞれ受光して導波する独立した
入力光導波路と、 各入力光導波路を合流して前記各光信号を総和させる光
合流器と、 この光合流器からの総和光信号を、光導波路を介して受
光して、前記総和光信号の光振幅値を変えずに複数方向
に分割して出光する光分岐器と、 前記分割総和光信号のそれぞれに対応し、分割された前
記各総和光信号を受光すると共にそれによって励起して
前記総和光信号の光振幅値を閾値と比較して分析し、そ
の分析結果に応じて２種の出力強度の光信号を出光する
分岐回路とを備え、 この分岐回路は、前記光振幅値が第１の閾値より低い値
のときには安定光出力信号を光和出力として発し、前記
光振幅値が、第１の閾値よりも高い値で、しかも第１の
閾値よりも高い第２の閾値よりも低い値のときには出力
せず、前記光振幅値が第２の閾値よりも高い値のときに
は光和出力を発するような否定型光双安定演算手段と、 前記光振幅値が第１の閾値よりも低い値のときには出力
せず、前記光振幅値が第１の閾値よりも高い値のときに
は安定光出力信号を光桁上出力として発する肯定型光双
安定特性を有する肯定型光安定演算手段とからなり、 前記否定型光安定演算手段からの光和出力と、肯定型光
安定演算手段からの光桁上出力とを合成した演算出力に
よって演算結果を示すことを特徴とする光全加算器。1. A full adder which comprises an optical arithmetic circuit as arithmetic means and performs digital arithmetic processing on the transmitted optical signal as optical digital data, wherein the optical addend as a preset optical digital signal. Carry that operates based on the calculation result of the input signal, the optical addend input signal as the optical digital signal generated from the addition input means, the optical addend input signal and the optical addend input signal An independent input optical waveguide that receives and guides an optical carry input signal as an optical digital signal generated from the means, and an optical combiner that joins the input optical waveguides and sums the optical signals. An optical branching device that receives the total optical signal from the optical combiner via an optical waveguide and divides the light into a plurality of directions without changing the optical amplitude value of the total optical signal, and outputs the divided total optical signal. Traffic lights Corresponding to each of them, the divided sum total optical signals are received and excited by them, and the optical amplitude value of the total sum optical signal is compared with a threshold value for analysis, and two types are analyzed according to the analysis result. And a branch circuit for outputting an optical signal having an output intensity, wherein the branch circuit emits a stable optical output signal as an optical sum output when the optical amplitude value is lower than a first threshold value, and the optical amplitude value is When the value is higher than the first threshold value and lower than the second threshold value which is higher than the first threshold value, the light output is not performed, and when the light amplitude value is higher than the second threshold value, the light sum output is performed. Negative optical bistable operation means for emitting a stable light output when the optical amplitude value is lower than a first threshold value, and is not output when the optical amplitude value is higher than the first threshold value. Positive type optical bistable characteristic that emits signal as optical carry output And a light output from the negative-type light stability calculation means and an optical carry output from the positive-type light stability calculation means. Optical full adder.
力面におけるｐ型半導体と、光信号の出力面におけるｎ
型半導体と、このｐ型半導体とｎ型半導体との間に介在
し、その中央に多重量子井戸構造半導体を有するｉ型半
導体とからなり、抵抗を介した電源からの電流によって
励起するPin構造素子からなる否定型光安定素子である
ことを特徴とする請求項１記載の光全加算器。2. The negative-type optical stability calculation means comprises a p-type semiconductor on an input surface of an optical signal and n on an output surface of the optical signal.
-Type semiconductor that is formed between a p-type semiconductor and an i-type semiconductor having a multiple quantum well structure semiconductor in the center of the p-type semiconductor and the n-type semiconductor, and is excited by a current from a power source via a resistor The optical full adder according to claim 1, wherein the optical full adder is a negative-type light stabilizing element.
ロ共振器と、このファブリペロ共振器面に平行して、ス
リップを介して電気的に絶縁配置され電源からのバイア
ス電流によって励起する２分割のＰ側電極からなる光双
安定半導体レーザの肯定型光安定素子であることを特徴
とする請求項１記載の光全加算器。3. The affirmative type optical stability calculating means comprises a Fabry-Perot resonator and a two-divided array which is arranged in parallel with the Fabry-Perot resonator surface and electrically insulated through a slip and excited by a bias current from a power source. 2. The optical full adder according to claim 1, which is an affirmative type photostable element of an optical bistable semiconductor laser including a P-side electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24506889A JP2508294B2 (en) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | Optical full adder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24506889A JP2508294B2 (en) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | Optical full adder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03108012A JPH03108012A (en) | 1991-05-08 |
| JP2508294B2 true JP2508294B2 (en) | 1996-06-19 |
Family
ID=17128116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24506889A Expired - Lifetime JP2508294B2 (en) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | Optical full adder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508294B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2646366C1 (en) * | 2016-12-07 | 2018-03-02 | Частное образовательное учреждение высшего образования "ЮЖНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ИУБиП)" | Optoelectronic compromise summator |
| CN111582210B (en) * | 2019-07-09 | 2022-02-15 | 沈阳工业大学 | Human body behavior recognition method based on quantum neural network |
-
1989
- 1989-09-22 JP JP24506889A patent/JP2508294B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03108012A (en) | 1991-05-08 |
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