JP2617209B2 - 光演算装置 - 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２光波結合あるいは４光波混合によって和演
算、差演算などの各種の光演算を行なう光演算装置に関
するものである。
算、差演算などの各種の光演算を行なう光演算装置に関
するものである。
非線形光学材料を用いた光情報処理の分野では、２光
波結合あるいは４光波混合と呼ばれるものが知られてい
る。２光波結合については例えば“Appl.Phys.24, 131
〜138 （1981）”などに詳しく説明されているが、これ
を簡単に説明すると次のようになる。この２光波結合シ
ステムについては、非線形光学材料として光屈折率（Ph
oto-refractive）効果を持つ結晶（PR結晶）が用いられ
るが、このPR結晶の具体例としては、例えばBi12SiO20
（BSO）やBaTiO3（BTO）などがある。
波結合あるいは４光波混合と呼ばれるものが知られてい
る。２光波結合については例えば“Appl.Phys.24, 131
〜138 （1981）”などに詳しく説明されているが、これ
を簡単に説明すると次のようになる。この２光波結合シ
ステムについては、非線形光学材料として光屈折率（Ph
oto-refractive）効果を持つ結晶（PR結晶）が用いられ
るが、このPR結晶の具体例としては、例えばBi12SiO20
（BSO）やBaTiO3（BTO）などがある。
第６図に示すように、PR結晶に対して強度がそれぞれ
Is，Ipの信号光As、参照光Apが入射され、これらのなす
角度は２θであると仮定する。このとき、信号光Asおよ
び参照光Apの２光速による干渉によってPR結晶内に強度
分布が生じ、いわゆるポッケルス効果により屈折率分布
が形成される。ここで、このPR結晶内の屈折率分布は一
種の回折格子と考えることができるため、信号光Asおよ
び参照光Apは回折条件を満足する方向に回折を起こす。
この場合、参照光Apの一次回折光の波数ベクトルは信号
光Asの０次透過光の波数ベクトルと一致するため、信号
の増幅や信号間の和演算、差演算が行なえる。
Is，Ipの信号光As、参照光Apが入射され、これらのなす
角度は２θであると仮定する。このとき、信号光Asおよ
び参照光Apの２光速による干渉によってPR結晶内に強度
分布が生じ、いわゆるポッケルス効果により屈折率分布
が形成される。ここで、このPR結晶内の屈折率分布は一
種の回折格子と考えることができるため、信号光Asおよ
び参照光Apは回折条件を満足する方向に回折を起こす。
この場合、参照光Apの一次回折光の波数ベクトルは信号
光Asの０次透過光の波数ベクトルと一致するため、信号
の増幅や信号間の和演算、差演算が行なえる。
２光波結合における光の回折効率は、PR結晶上の干渉
縞の間隔（これは入射角２θに依存する）や、２光速の
強度比（＝Ip／Is）で定められ、その方向はPR結晶の方
位や外部電場の印加方向で定められる。例えば、第７図
（ａ），（ｂ）に示すような信号光Asおよび参照光Apを
PR結晶に入射すると、双方に信号を有する部分（第７図
（ｃ）に記号a,iで示す“1"の部分）にのみ干渉縞が形
成され、回折によるエネルギーの移動が生じる。このた
め、PR結晶を通過した第６図中の光Ａ′s,A′pは信号光
Asと参照光Apのそれぞれの和および差の信号となる。但
し、これは、信号光Asと参照光Apの双方に信号があっ
て、２光波結合が行なわれている場所でのみ現れる。
縞の間隔（これは入射角２θに依存する）や、２光速の
強度比（＝Ip／Is）で定められ、その方向はPR結晶の方
位や外部電場の印加方向で定められる。例えば、第７図
（ａ），（ｂ）に示すような信号光Asおよび参照光Apを
PR結晶に入射すると、双方に信号を有する部分（第７図
（ｃ）に記号a,iで示す“1"の部分）にのみ干渉縞が形
成され、回折によるエネルギーの移動が生じる。このた
め、PR結晶を通過した第６図中の光Ａ′s,A′pは信号光
Asと参照光Apのそれぞれの和および差の信号となる。但
し、これは、信号光Asと参照光Apの双方に信号があっ
て、２光波結合が行なわれている場所でのみ現れる。
次に、４光波混合システムについて、第８図を参照し
て説明する。PR結晶に信号光Asおよび参照光Apが入射さ
れ、これによって屈折率分布が形成される点までは２光
波結合の場合と同様である。異なる点は、読出光Arが所
定の方向から別途に入射されていることである。すなわ
ち、２光波結合では書き込みがされる信号光Asおよび参
照光Apが、そのまま読み出し信号としての役割も兼ねて
いるが、４光波混合では読出光Arを信号光Asおよび参照
光Apの逆方向から、位相整合条件を満足するように別途
に入射させていることである。この位相整合条件は、信
号光As、参照光Ap、読出光Arおよび位相共役波Apcのそ
れぞれの波数ベクトルを としたときに、 となる。従って、光の波長λを一定と仮定し、参照光Ap
と読出光Arを第８図のように反対方向から平行に入射す
る場合 を考えると、位相共役波Apcは信号光Asと反対方向に発
生することが（１）式よりわかる ４光波混合においては、通常は書き込みをアルゴン
（Ar+）レーザで行ない。読み出しはこのAr+レーザある
いはヘリウム・ネオン（He−Ne）レーザで行なう。Ar+
レーザでの読み出しにおいては、位相共役波の発生によ
って随時に屈折率分布が消されてしまう（破壊読み出
し）ので、読み出しを行なっている間は常に書き込みを
行なっていなければないない。これに対し、He−Neレー
ザでの読み出しにおいては、屈折率分布が消されない
（非破壊読み出し）ため、Ar+レーザによる書き込みを
常に行なっている必要はない。そして、４光波混合にお
いても２光波結合と同様に干渉を用いているので、シス
テムの振動等によって動作が不安定になりやすいが、He
−Neレーザによる読み出しを行なうと、He−Neレーザ読
み出しの時はAr+レーザによる書き込みは一度行えばよ
く、読み出し中にAr+レーザによる連続的な書き込みは
必要ないため、干渉縞のゆらぎがないので、安定な出力
が得られることになる。
て説明する。PR結晶に信号光Asおよび参照光Apが入射さ
れ、これによって屈折率分布が形成される点までは２光
波結合の場合と同様である。異なる点は、読出光Arが所
定の方向から別途に入射されていることである。すなわ
ち、２光波結合では書き込みがされる信号光Asおよび参
照光Apが、そのまま読み出し信号としての役割も兼ねて
いるが、４光波混合では読出光Arを信号光Asおよび参照
光Apの逆方向から、位相整合条件を満足するように別途
に入射させていることである。この位相整合条件は、信
号光As、参照光Ap、読出光Arおよび位相共役波Apcのそ
れぞれの波数ベクトルを としたときに、 となる。従って、光の波長λを一定と仮定し、参照光Ap
と読出光Arを第８図のように反対方向から平行に入射す
る場合 を考えると、位相共役波Apcは信号光Asと反対方向に発
生することが（１）式よりわかる ４光波混合においては、通常は書き込みをアルゴン
（Ar+）レーザで行ない。読み出しはこのAr+レーザある
いはヘリウム・ネオン（He−Ne）レーザで行なう。Ar+
レーザでの読み出しにおいては、位相共役波の発生によ
って随時に屈折率分布が消されてしまう（破壊読み出
し）ので、読み出しを行なっている間は常に書き込みを
行なっていなければないない。これに対し、He−Neレー
ザでの読み出しにおいては、屈折率分布が消されない
（非破壊読み出し）ため、Ar+レーザによる書き込みを
常に行なっている必要はない。そして、４光波混合にお
いても２光波結合と同様に干渉を用いているので、シス
テムの振動等によって動作が不安定になりやすいが、He
−Neレーザによる読み出しを行なうと、He−Neレーザ読
み出しの時はAr+レーザによる書き込みは一度行えばよ
く、読み出し中にAr+レーザによる連続的な書き込みは
必要ないため、干渉縞のゆらぎがないので、安定な出力
が得られることになる。
ところで、ある信号（信号光）に対して別の信号（参
照光）を書き込んだり、消去したりするときには、信号
間の部分的な和算あるいは減算を行なう必要がある。従
来、このような演算を行なう場合には、例えば次のよう
な手法が用いられている。
照光）を書き込んだり、消去したりするときには、信号
間の部分的な和算あるいは減算を行なう必要がある。従
来、このような演算を行なう場合には、例えば次のよう
な手法が用いられている。
まず、和演算としては .2つの信号の重ね合せを用いる。
．前述した２光波結合を用いた信号間のエネルギーの
移動を用いる。
移動を用いる。
などであり、差演算としては、 ．引きたい信号を反転させた後に、２つの信号の和を
とって全体の強度を一様に下げる。
とって全体の強度を一様に下げる。
．実時間ホログラムを用いて一方の信号をホログラム
に書き込んだ後に、このホログラムが消えないように引
きたい信号をホログラムに多重書き込みする。そして、
その際には、例えば“Opt.Communicafions 42,6.377〜
380（1982）”に示されるように、ピエゾミラー等を用
いて位相をπだけずらす。
に書き込んだ後に、このホログラムが消えないように引
きたい信号をホログラムに多重書き込みする。そして、
その際には、例えば“Opt.Communicafions 42,6.377〜
380（1982）”に示されるように、ピエゾミラー等を用
いて位相をπだけずらす。
．前述した２光波結合を用いた信号間のエネルギーの
移動を用いる。
移動を用いる。
などがある。
しかしながら、２光波結合あるいは４光波混合を用い
た演算で用いられる情報は、信号光および参照光の有す
る強度に関するもの（強度情報）であって、光の有しう
る情報の利用率としては十分ではない。
た演算で用いられる情報は、信号光および参照光の有す
る強度に関するもの（強度情報）であって、光の有しう
る情報の利用率としては十分ではない。
そこで本発明は、光の有しうる情報として、強度情報
以外のものも利用可能にした光演算装置を提供すること
を目的とする。
以外のものも利用可能にした光演算装置を提供すること
を目的とする。
本発明に関わる光演算装置は、非線形光学材料からな
る媒質に信号および参照光を入射し、２光波結合もしく
は４光波混合によって信号光の有する情報と参照光の有
する情報との演算を行なう光演算装置において、信号光
および参照光の有する情報が、これらの偏光の態様（例
えば互いに偏光面の直交する直線偏光の組み合せ）であ
ることを特徴とする。
る媒質に信号および参照光を入射し、２光波結合もしく
は４光波混合によって信号光の有する情報と参照光の有
する情報との演算を行なう光演算装置において、信号光
および参照光の有する情報が、これらの偏光の態様（例
えば互いに偏光面の直交する直線偏光の組み合せ）であ
ることを特徴とする。
また、本発明に関わる光演算装置は、上記の演算を行
なう光演算装置において、媒質に対する信号光および参
照光の入射側に、当該信号光および参照光の有する強度
情報を偏光情報に変換するための光空間変調素子がそれ
ぞれ配設されていることを特徴とする。
なう光演算装置において、媒質に対する信号光および参
照光の入射側に、当該信号光および参照光の有する強度
情報を偏光情報に変換するための光空間変調素子がそれ
ぞれ配設されていることを特徴とする。
ここで、上記参照光は信号光に書き込まれる第１の参
照光と消去される第２の参照光を含み、非線形光学材料
からなる媒質への第１および第２の参照光の入射経路に
は開閉可能な第１および第２のシャッタが設けられ、第
１のシャッタは和演算時に開状態とされかつ差演算時に
閉状態とされ、第２のシャッタは和演算時に閉状態とさ
れかつ差演算時に開状態とされるようにしてもよい。
照光と消去される第２の参照光を含み、非線形光学材料
からなる媒質への第１および第２の参照光の入射経路に
は開閉可能な第１および第２のシャッタが設けられ、第
１のシャッタは和演算時に開状態とされかつ差演算時に
閉状態とされ、第２のシャッタは和演算時に閉状態とさ
れかつ差演算時に開状態とされるようにしてもよい。
本発明の構成によれば、光の偏光状態の分布を信号と
し、このような偏光情報を有する信号光および参照光を
非線形光学材料からなる媒質に入射している。従って、
偏光情報を利用して、上記媒質を回折格子として作用さ
せ、和演算あるいは差演算時の光演算を行なうことが可
能になる。また、シャッタを開閉して第１および第２の
参照光の入射を制御することにより、単一のシステムで
異なる光演算を行なうことが可能になる。
し、このような偏光情報を有する信号光および参照光を
非線形光学材料からなる媒質に入射している。従って、
偏光情報を利用して、上記媒質を回折格子として作用さ
せ、和演算あるいは差演算時の光演算を行なうことが可
能になる。また、シャッタを開閉して第１および第２の
参照光の入射を制御することにより、単一のシステムで
異なる光演算を行なうことが可能になる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明す
る。
る。
PR結晶を用いた２光波結合あるいは４光波混合では、
従来技術の項でも説明した通り、２本の書き込み光（信
号光Asおよび参照光Ap）による干渉によって生じた光強
度分布に応じてPR結晶内で位相格子が形成されることが
必要であり、これを読み出すことが行なわれる。従っ
て、光演算を行なうためには、２本の書き込み光の間で
干渉を生じることが前提となる。そこで、２光波結合を
例にして検討する。
従来技術の項でも説明した通り、２本の書き込み光（信
号光Asおよび参照光Ap）による干渉によって生じた光強
度分布に応じてPR結晶内で位相格子が形成されることが
必要であり、これを読み出すことが行なわれる。従っ
て、光演算を行なうためには、２本の書き込み光の間で
干渉を生じることが前提となる。そこで、２光波結合を
例にして検討する。
第１図は本発明の一実施例の構成図である。図示の通
り、非線形光学材料からなる媒質として、例えばBTO,BS
OなどのPR結晶10が配設される。そしてPR結晶10の入射
側には光空間変調素子（Spacial Light Modulator:SL
M）11,12が配設される。さらに、光路の変換のために４
個のミラーM1〜M4が配設される。
り、非線形光学材料からなる媒質として、例えばBTO,BS
OなどのPR結晶10が配設される。そしてPR結晶10の入射
側には光空間変調素子（Spacial Light Modulator:SL
M）11,12が配設される。さらに、光路の変換のために４
個のミラーM1〜M4が配設される。
ここで、SLM11,12は入力信号（入力光）のON/OFFによ
って出力信号（出力光）の偏光状態を変化できるデバイ
スである。従って、第１図においてIs，Ipなる強度情報
を有する入力光であると、これに応じた偏光情報を有す
る信号光Asおよび参照光Apが出力され、PR結晶10に入射
される。すなわち、Is，Ipなる強度情報がそれぞれ第７
図（ａ），（ｂ）のようになっている場合に、SLM11,12
では“1"の部分が垂直方向の偏光、“0"の部分が水平方
向の偏光に変えられると仮定すると、SLM11,12の出力光
の有する偏光情報はそれぞれ第２図（ａ），（ｂ）のよ
うになる。
って出力信号（出力光）の偏光状態を変化できるデバイ
スである。従って、第１図においてIs，Ipなる強度情報
を有する入力光であると、これに応じた偏光情報を有す
る信号光Asおよび参照光Apが出力され、PR結晶10に入射
される。すなわち、Is，Ipなる強度情報がそれぞれ第７
図（ａ），（ｂ）のようになっている場合に、SLM11,12
では“1"の部分が垂直方向の偏光、“0"の部分が水平方
向の偏光に変えられると仮定すると、SLM11,12の出力光
の有する偏光情報はそれぞれ第２図（ａ），（ｂ）のよ
うになる。
この第２図（ａ），（ｂ）のような偏光情報を持った
信号光Asおよび参照光ApがPR結晶10に入射されると、偏
光面が一致している部分（第２図（ｃ）の信号光a,e,i
の部分）でのみ干渉が生じ、信号光Asと参照光Apの間で
のエネルギーの移動が生じる。従って、２光波結合によ
って第１図中のAsからAp′へのエネルギー移動が生じた
ものとすると、Ap′はApにAsからの回折信号光が加えら
れたことになり、As′については信号が失われたことに
なる。このようにして、和演算あるいは差演算が偏光情
報により行なわれることになる。
信号光Asおよび参照光ApがPR結晶10に入射されると、偏
光面が一致している部分（第２図（ｃ）の信号光a,e,i
の部分）でのみ干渉が生じ、信号光Asと参照光Apの間で
のエネルギーの移動が生じる。従って、２光波結合によ
って第１図中のAsからAp′へのエネルギー移動が生じた
ものとすると、Ap′はApにAsからの回折信号光が加えら
れたことになり、As′については信号が失われたことに
なる。このようにして、和演算あるいは差演算が偏光情
報により行なわれることになる。
次に、上記実施例の具体例として、和演算および差演
算を単一の光学系で実行できるシステムを説明する。
算を単一の光学系で実行できるシステムを説明する。
第３図はその構成図である。同図において、被演算信
号は演算を行なう信号であり、フラット信号は一様な強
度の信号であり、消去信号は被演算信号から消去される
信号であり、書込信号は被演算信号に書き込む信号であ
る。また、PBS1〜PBS3は偏光ビームスプリッタであり、
BSはビームスプリッタであり、M1〜M4，M11〜M15は全反
射型のミラーであり、HMは半反射型のミラーであり、S1
〜S6は開閉制御が可能なシャッタである。
号は演算を行なう信号であり、フラット信号は一様な強
度の信号であり、消去信号は被演算信号から消去される
信号であり、書込信号は被演算信号に書き込む信号であ
る。また、PBS1〜PBS3は偏光ビームスプリッタであり、
BSはビームスプリッタであり、M1〜M4，M11〜M15は全反
射型のミラーであり、HMは半反射型のミラーであり、S1
〜S6は開閉制御が可能なシャッタである。
次に、被演算信号A1から消去信号A2を引き、書込信号
A3を加える場合を例にして、各要素の機能と作用を説明
する。まず、ビームスプリッタBSを用いて被演算信号A1
にフラット信号A4を加えた後、λ/4板11によって円偏光
にする。この光は偏光ビームスプリッタPBS1によって偏
光面が互いに直交する２本の直線偏光A5，A6に分割さ
れ、一方のＰ偏光光A5が透過され、他方のＳ偏光光A6が
反射されてくる。
A3を加える場合を例にして、各要素の機能と作用を説明
する。まず、ビームスプリッタBSを用いて被演算信号A1
にフラット信号A4を加えた後、λ/4板11によって円偏光
にする。この光は偏光ビームスプリッタPBS1によって偏
光面が互いに直交する２本の直線偏光A5，A6に分割さ
れ、一方のＰ偏光光A5が透過され、他方のＳ偏光光A6が
反射されてくる。
このうち、Ｐ偏光光A5は偏光ビームスプリッタPBS3に
よってＳ偏光である書込信号A3と重ね合された後、信号
A7としてミラーM1で反射されてPR結晶10に入射される。
一方、Ｓ偏光光A6は偏光ビームスプリッタPBS2によって
Ｐ偏光である消去信号A2と重ね合された後、信号A9とし
てミラーM2で反射されてPR結晶10に入射される。
よってＳ偏光である書込信号A3と重ね合された後、信号
A7としてミラーM1で反射されてPR結晶10に入射される。
一方、Ｓ偏光光A6は偏光ビームスプリッタPBS2によって
Ｐ偏光である消去信号A2と重ね合された後、信号A9とし
てミラーM2で反射されてPR結晶10に入射される。
PR結晶10では消去信号（Ｐ偏光）A2と偏光ビームスプ
リッタPBS1からのＰ偏光光A5および書込信号（Ｓ偏光）
A3と偏光ビームスプリッタPBS1からのＳ偏光光A6による
２光波結合が行なわれ、干渉縞が存在する部分において
のみ信号A7から信号A9への回折が生じる。従って、PR結
晶10からの信号A11では回折が行なわれた部分だけエネ
ルギーが失われ、逆にPR結晶10からのA10ではその部分
だけが信号が加えられたことになる。これらの信号
A10，A11はハーフミラーHM、ミラーM13を介してSLMなど
からなる閾値デバイス20に入射され、フラット信号A4の
分だけバックグラウンド成分が下げられる。そして、閾
値デバイス20の出力信号A13はミラーM14，M15を介し
て、再び被演算信号A1として用いられることになる。
リッタPBS1からのＰ偏光光A5および書込信号（Ｓ偏光）
A3と偏光ビームスプリッタPBS1からのＳ偏光光A6による
２光波結合が行なわれ、干渉縞が存在する部分において
のみ信号A7から信号A9への回折が生じる。従って、PR結
晶10からの信号A11では回折が行なわれた部分だけエネ
ルギーが失われ、逆にPR結晶10からのA10ではその部分
だけが信号が加えられたことになる。これらの信号
A10，A11はハーフミラーHM、ミラーM13を介してSLMなど
からなる閾値デバイス20に入射され、フラット信号A4の
分だけバックグラウンド成分が下げられる。そして、閾
値デバイス20の出力信号A13はミラーM14，M15を介し
て、再び被演算信号A1として用いられることになる。
次に、上記システムにおいて和算と減算を行なうメカ
ニズムを、第４図および第５図により説明する。和算お
よび減算は、図示しないコンピュータなどを用いてシャ
ッタS1〜S6の開閉を制御することで区別して行なう。す
なわち、減算の場合は第４図、和算の場合は第５図のよ
うにシャッタを開閉する。
ニズムを、第４図および第５図により説明する。和算お
よび減算は、図示しないコンピュータなどを用いてシャ
ッタS1〜S6の開閉を制御することで区別して行なう。す
なわち、減算の場合は第４図、和算の場合は第５図のよ
うにシャッタを開閉する。
まず、被演算信号A1から消去信号A2を引く場合には、
第４図の如く、シャッタS1，S3，S6を開（open）にし、
シャッタS2，S4，S5を閉（close）にする。すると、ビ
ームスプリッタBSによって被演算信号A1とフラット信号
A4が重ね合され、λ/4板11で円偏光にされてビームスプ
リッタPBS1に入射される。ビームスプリッタPBS1からの
光（A5，A6）のうち、Ｐ偏光光A5のみが偏光ビームスプ
リッタPBS3で信号A7とされ、PR結晶10に入射される。一
方、消去信号A2は偏光ビームスプリッタPBS2を介して信
号A9とされ、ミラーM2で反射されてPR結晶10に入射され
る。従って、PR結晶10において、被演算信号A1と消去信
号A2の共通部分で被演算信号A1から消去信号A2への回折
が起こるため、被演算信号A1マイナス消去信号A2に対応
する信号A11を取り出すことができる。
第４図の如く、シャッタS1，S3，S6を開（open）にし、
シャッタS2，S4，S5を閉（close）にする。すると、ビ
ームスプリッタBSによって被演算信号A1とフラット信号
A4が重ね合され、λ/4板11で円偏光にされてビームスプ
リッタPBS1に入射される。ビームスプリッタPBS1からの
光（A5，A6）のうち、Ｐ偏光光A5のみが偏光ビームスプ
リッタPBS3で信号A7とされ、PR結晶10に入射される。一
方、消去信号A2は偏光ビームスプリッタPBS2を介して信
号A9とされ、ミラーM2で反射されてPR結晶10に入射され
る。従って、PR結晶10において、被演算信号A1と消去信
号A2の共通部分で被演算信号A1から消去信号A2への回折
が起こるため、被演算信号A1マイナス消去信号A2に対応
する信号A11を取り出すことができる。
一方、被演算信号A1に書込信号A3を加える場合には、
第５図に示す如くシャッタS2，S4，S5を開（open）に
し、シャッタS1，S3，S6を閉（close）にして２光波結
合を行なう。この場合には、被演算信号A1と書込信号A3
の共通部分だけPR結晶10で書込信号A3から被演算信号A1
への回折が起こり、被演算信号A1プラス書込信号A3の演
算が行なえる。そして、この出力（信号A10）はシャッ
タS5を開することで取り出される。
第５図に示す如くシャッタS2，S4，S5を開（open）に
し、シャッタS1，S3，S6を閉（close）にして２光波結
合を行なう。この場合には、被演算信号A1と書込信号A3
の共通部分だけPR結晶10で書込信号A3から被演算信号A1
への回折が起こり、被演算信号A1プラス書込信号A3の演
算が行なえる。そして、この出力（信号A10）はシャッ
タS5を開することで取り出される。
上記のようにこの具体例では、フラット信号A4を被演
算信号A1に加えるようにしているので、前述の２光波結
合では信号がない部分（第７図（ｃ）に記号d,g,hで示
す“1"の部分）で演算を行なえなかったのと異なり、演
算を行ないたい部分の全てについて演算することができ
る。なお、２光波結合では一度の演算で完全な和算、減
算を行うことができない場合がある。そこで上記具体例
では、PR結晶10からの出力をミラーM13を介して閾値デ
バイス20に入力し、閾値処理を行なった後、被演算信号
A1にフィードバックさせて和算、減算の操作を繰り返し
て行なうようにしている。また、信号の書き込みおよび
消去の区別はシャッタの開閉によって行なっているが、
PR結晶による２光波結合でのエネルギー移動効率やレス
ポンスを考慮して、演算が速く収束するように、上記シ
ャッタの開閉時間やインタバルをコンピュータで制御し
てやらなければならない。このようにすれば、信号の書
き込み、消去を同時に、しかも速く簡単に実行すること
ができる。
算信号A1に加えるようにしているので、前述の２光波結
合では信号がない部分（第７図（ｃ）に記号d,g,hで示
す“1"の部分）で演算を行なえなかったのと異なり、演
算を行ないたい部分の全てについて演算することができ
る。なお、２光波結合では一度の演算で完全な和算、減
算を行うことができない場合がある。そこで上記具体例
では、PR結晶10からの出力をミラーM13を介して閾値デ
バイス20に入力し、閾値処理を行なった後、被演算信号
A1にフィードバックさせて和算、減算の操作を繰り返し
て行なうようにしている。また、信号の書き込みおよび
消去の区別はシャッタの開閉によって行なっているが、
PR結晶による２光波結合でのエネルギー移動効率やレス
ポンスを考慮して、演算が速く収束するように、上記シ
ャッタの開閉時間やインタバルをコンピュータで制御し
てやらなければならない。このようにすれば、信号の書
き込み、消去を同時に、しかも速く簡単に実行すること
ができる。
以上、詳細に説明した通り本発明では、光の偏光状態
の分布を信号とし、このような偏光情報を有する信号光
および参照光を非線形光学材料からなる媒質に入射して
いる。従って、強度情報とは異なる偏光情報を利用し
て、上記媒質を回折格子として作用させ、信号光および
参照光の和演算あるいは差演算等を行なうことが可能に
なる。また、シャッタを開閉して第１および第２の参照
光の入射を制御することにより、単一のシステムで異な
る光演算を行なうことが可能になる効果がある。
の分布を信号とし、このような偏光情報を有する信号光
および参照光を非線形光学材料からなる媒質に入射して
いる。従って、強度情報とは異なる偏光情報を利用し
て、上記媒質を回折格子として作用させ、信号光および
参照光の和演算あるいは差演算等を行なうことが可能に
なる。また、シャッタを開閉して第１および第２の参照
光の入射を制御することにより、単一のシステムで異な
る光演算を行なうことが可能になる効果がある。
第１図は、本発明の実施例の基本構成を示す図、第２図
は、偏光情報をもった信号光と参照光の説明図、第３図
は、和減算を共に実行できる具体的システムの構成図、
第４図は、第３図のシステムで和算を行なう場合の説明
図、第５図は、第３図のシステムで減算を行なう場合の
説明図、第６図は、２光波結合の説明図、第７図は、強
度情報をもった信号光と参照光の説明図、第８図は、４
光波混合の説明図である。 10…PR結晶、11…λ/4板、20…閾値デバイス、PBS1〜PB
S3…偏光ビームスプリッタ、S1〜S6…シャッタ。
は、偏光情報をもった信号光と参照光の説明図、第３図
は、和減算を共に実行できる具体的システムの構成図、
第４図は、第３図のシステムで和算を行なう場合の説明
図、第５図は、第３図のシステムで減算を行なう場合の
説明図、第６図は、２光波結合の説明図、第７図は、強
度情報をもった信号光と参照光の説明図、第８図は、４
光波混合の説明図である。 10…PR結晶、11…λ/4板、20…閾値デバイス、PBS1〜PB
S3…偏光ビームスプリッタ、S1〜S6…シャッタ。
Claims (5)
- 【請求項１】非線形光学材料からなる媒質に信号光およ
び参照光を入射し、２光波結合もしくは４光波混合によ
って前記信号光の有する情報と前記参照光の有する情報
との演算を行なう光演算装置において、 前記信号光および参照光の有する情報が、これらの偏光
の態様であることを特徴とする光演算装置。 - 【請求項２】前記偏光の態様が互いに偏光面の直交する
直線偏光の組み合せであることを特徴とする請求項１記
載の光演算装置。 - 【請求項３】非線形光学材料からなる媒質に信号光およ
び参照光を入射し、２光波結合もしくは４光波混合によ
って前記信号光の有する情報と前記参照光の有する情報
との演算を行なう光演算装置において、 前記媒質に対する前記信号光および参照光の入射側に、
当該信号光および参照光の有する強度情報を偏光情報に
変換するための光空間変調素子がそれぞれ配設されてい
ることを特徴とする光演算装置。 - 【請求項４】前記参照光は前記信号光に書き込まれる第
１の参照光と消去される第２の参照光を含み、前記媒質
への前記第１および第２の参照光の入射経路には開閉可
能な第１および第２のシャッタが設けられ、前記第１の
シャッタは和演算時に開状態とされかつ差演算時に閉状
態とされ、前記第２のシャッタは和演算時に閉状態とさ
れかつ差演算時に開状態とされることを特徴とする請求
項３記載の光演算装置。 - 【請求項５】前記信号光の入射側に、一様なフラット光
を当該信号光に加える手段が更に設けられていることを
特徴とする請求項３記載の光演算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21581688A JP2617209B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 光演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21581688A JP2617209B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 光演算装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0263027A JPH0263027A (ja) | 1990-03-02 |
| JP2617209B2 true JP2617209B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=16678731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21581688A Expired - Fee Related JP2617209B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 光演算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2617209B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102286767B (zh) * | 2011-06-24 | 2013-11-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种镁合金生物植入材料表面的复合涂层及其制备方法 |
| US20220269100A1 (en) * | 2020-09-07 | 2022-08-25 | Fujikura Ltd. | Light diffraction element and optical computing system |
-
1988
- 1988-08-30 JP JP21581688A patent/JP2617209B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0263027A (ja) | 1990-03-02 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |