JP2758224B2 - 光記憶装置 - Google Patents
光記憶装置Info
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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、光を利用した極めて高速なアクセスが可能
な光記憶装置に関するものである。
な光記憶装置に関するものである。
＜従来の技術＞ 従来、光記憶装置としては、写真技術に立脚したマイ
クロフィッシュ技術のように情報を直接記録する方式、
あるいはフーリエ変換像である回折像をホログラムの形
で記憶する方式など、各種の方式の装置が提案されてい
る。その中で通信や情報処理用の装置として特に注目さ
れるものとしては、記憶及び読みだし（再生）にレーザ
ビームを用いる光ディスク装置がある。この種の装置と
しては、CD（コンパクトディスク）あるいはレーザディ
スクのように民生用の装置として広く普及している装置
から、大型計算機の大容量記憶媒体として開発段階にあ
る装置まで種々のものがある。その基本動作原理は、 １）円盤上の特定箇所にレーザ光を照射することによっ
て光損傷，光構造変化，磁気的転移などにより周囲と反
射率が違うスポットを生じせしめ、これを情報とする。
スポットの有無，スポットの密度などとして情報の蓄積
が可能となる。
クロフィッシュ技術のように情報を直接記録する方式、
あるいはフーリエ変換像である回折像をホログラムの形
で記憶する方式など、各種の方式の装置が提案されてい
る。その中で通信や情報処理用の装置として特に注目さ
れるものとしては、記憶及び読みだし（再生）にレーザ
ビームを用いる光ディスク装置がある。この種の装置と
しては、CD（コンパクトディスク）あるいはレーザディ
スクのように民生用の装置として広く普及している装置
から、大型計算機の大容量記憶媒体として開発段階にあ
る装置まで種々のものがある。その基本動作原理は、 １）円盤上の特定箇所にレーザ光を照射することによっ
て光損傷，光構造変化，磁気的転移などにより周囲と反
射率が違うスポットを生じせしめ、これを情報とする。
スポットの有無，スポットの密度などとして情報の蓄積
が可能となる。
２）スポットのある（あるいはあるべき）位置にレーザ
光を照射し反射波の強度変化により情報の検出、すなわ
ち読み出し動作を行う。
光を照射し反射波の強度変化により情報の検出、すなわ
ち読み出し動作を行う。
３）アドレスに対応する情報の存在する空間の走査は、
ディスクの回転とヘッドの半径方向の機械的走査によっ
て行われる。
ディスクの回転とヘッドの半径方向の機械的走査によっ
て行われる。
４）非可逆的な構造変化を伴う作用による記憶方法の場
合には、読み出し専用の記憶装置となるが、磁気的転移
などの作用を活用すると書換え可能な装置として利用で
きる。
合には、読み出し専用の記憶装置となるが、磁気的転移
などの作用を活用すると書換え可能な装置として利用で
きる。
＜発明が解決しようとする課題＞ このような従来の光記憶装置は磁気記憶装置に比べ、
大容量，周辺回路の簡易化，非接触故で長寿命性など優
れた特徴を有している。しかしながら上記の通り情報の
アクセスには機械的操作を伴うため、極めて低速な動作
しか期待できない。すなわち従来の光記憶装置では２次
記憶媒体としては有効であるが、半導体のキャッシュメ
モリに代表されるような高速アクセスを要する記憶装置
としてはとうてい使用できるものではない。
大容量，周辺回路の簡易化，非接触故で長寿命性など優
れた特徴を有している。しかしながら上記の通り情報の
アクセスには機械的操作を伴うため、極めて低速な動作
しか期待できない。すなわち従来の光記憶装置では２次
記憶媒体としては有効であるが、半導体のキャッシュメ
モリに代表されるような高速アクセスを要する記憶装置
としてはとうてい使用できるものではない。
＜発明の目的＞ 本発明は、従来の光記憶装置のような機械的走査を必
要としない、超高速アクセス可能な光記憶装置を実現す
ることを目的とする。特にコヒーレントな光の位相情報
を活用した構成をねらいとする。
要としない、超高速アクセス可能な光記憶装置を実現す
ることを目的とする。特にコヒーレントな光の位相情報
を活用した構成をねらいとする。
＜課題を解決するための手段＞ 上記課題を解決する本発明の光記憶装置は、 ａ）情報を蓄積する媒体として光ファイバあるいは平面
光導波路などからなり、光パルスを伝搬せしめることが
可能な光導波路を用い、 ｂ）前記光導波路内を伝搬する光パルスの一部を反射せ
しめることが可能な反射媒体、あるいは前記光パルスの
一部を透過波として取り出すタップを、複数個等間隔に
設け、 ｃ）前記反射媒体間あるいはタップ間を伝搬する光の位
相速度を変化させ、あるいは実行的な導波路長を変化さ
せるなどの手段により前記反射媒体（タップ）間を伝搬
する光パルスの遅延時間（位相）を変化させる位相変化
手段を複数個設け、 ｄ）さらに光パルス発生手段を有し、また反射方式の場
合には前記光導波路において反射されて戻る反射信号列
（光パルス）のみを分離する光パルス分離手段を有し、
タップを用いた透過方式の場合にはタップで取り出され
た光パルスを導く出力用光導波路を有し、 ｅ）前記複数個の反射信号列（光パルス）、あるいはタ
ップから取り出された透過信号列（光パルス）中のパル
ス相互間の位相差を検出する情報検出手段を有する、 ことを特徴とする。
光導波路などからなり、光パルスを伝搬せしめることが
可能な光導波路を用い、 ｂ）前記光導波路内を伝搬する光パルスの一部を反射せ
しめることが可能な反射媒体、あるいは前記光パルスの
一部を透過波として取り出すタップを、複数個等間隔に
設け、 ｃ）前記反射媒体間あるいはタップ間を伝搬する光の位
相速度を変化させ、あるいは実行的な導波路長を変化さ
せるなどの手段により前記反射媒体（タップ）間を伝搬
する光パルスの遅延時間（位相）を変化させる位相変化
手段を複数個設け、 ｄ）さらに光パルス発生手段を有し、また反射方式の場
合には前記光導波路において反射されて戻る反射信号列
（光パルス）のみを分離する光パルス分離手段を有し、
タップを用いた透過方式の場合にはタップで取り出され
た光パルスを導く出力用光導波路を有し、 ｅ）前記複数個の反射信号列（光パルス）、あるいはタ
ップから取り出された透過信号列（光パルス）中のパル
ス相互間の位相差を検出する情報検出手段を有する、 ことを特徴とする。
＜作用＞ 本発明の光記憶装置の基本動作は次のとおりである。
イ）本発明装置では、反射媒体（あるいはタップ）間の
位相差の相対値を記憶情報とする。情報の書き込み動作
は、位相変化手段により複数個の反射媒体（あるいはタ
ップ）間においてそこを伝搬する光の相対遅延時間（位
相）を変化せしめることによって行われる。
位相差の相対値を記憶情報とする。情報の書き込み動作
は、位相変化手段により複数個の反射媒体（あるいはタ
ップ）間においてそこを伝搬する光の相対遅延時間（位
相）を変化せしめることによって行われる。
ロ）情報の読みだし動作は、光導波路にパルスを導入し
光導波路内を伝搬せしめ反射媒体において反射されて戻
ってくる反射信号列間の相対位相を（あるいはタップに
おいて取り出される透過信号列の相対位相を）検出する
ことによって行われる。
光導波路内を伝搬せしめ反射媒体において反射されて戻
ってくる反射信号列間の相対位相を（あるいはタップに
おいて取り出される透過信号列の相対位相を）検出する
ことによって行われる。
上記より明らかなとおり、本発明装置は従来例のよう
な機械走査を行うような手段を必要とせず、情報の読み
出しアクセスは光信号が光導波路内に導入され伝搬し、
反射されて再伝搬後検出される時間、あるいは光導波路
を伝搬しタップで取り出される時間、すなわち導波路内
の光の伝搬遅延時間オーダーという極めて高速なものと
なる。
な機械走査を行うような手段を必要とせず、情報の読み
出しアクセスは光信号が光導波路内に導入され伝搬し、
反射されて再伝搬後検出される時間、あるいは光導波路
を伝搬しタップで取り出される時間、すなわち導波路内
の光の伝搬遅延時間オーダーという極めて高速なものと
なる。
以上述べた通り、本発明装置は構造・動作原理および
得られる特性共に従来の装置とは異なるものである。
得られる特性共に従来の装置とは異なるものである。
なお、本発明と同様の装置構成のもとに単純に考えら
れる装置としては、反射またはタッピングされる信号の
個々のビットでの絶対的な位相を検出する方法がある。
しかし、この場合記憶容量を大きく取る場合、長大な光
導波路全体にわたって絶対的な位相差を保証する必要が
ある。このためには極めて安定なコヒーレントな光源を
要する。また温度変化・振動による光導波路の微少な伸
縮などがあると、光パルス入力端から離れたビット位置
では大きな位相変化となって現れ、容易に誤動作するこ
とになる。このため現状技術ではこのような装置は実現
性がない。
れる装置としては、反射またはタッピングされる信号の
個々のビットでの絶対的な位相を検出する方法がある。
しかし、この場合記憶容量を大きく取る場合、長大な光
導波路全体にわたって絶対的な位相差を保証する必要が
ある。このためには極めて安定なコヒーレントな光源を
要する。また温度変化・振動による光導波路の微少な伸
縮などがあると、光パルス入力端から離れたビット位置
では大きな位相変化となって現れ、容易に誤動作するこ
とになる。このため現状技術ではこのような装置は実現
性がない。
本発明では隣接する信号の相対位相を比較することで
この問題点を解決したものである。すなわち本発明の構
成では多少の発振周波数の変動あるいはファイバの伸縮
に対しても隣接信号間では微少な位相変化ですむため安
定動作が補償されるのである。
この問題点を解決したものである。すなわち本発明の構
成では多少の発振周波数の変動あるいはファイバの伸縮
に対しても隣接信号間では微少な位相変化ですむため安
定動作が補償されるのである。
＜実施例＞ 第１図は反射式の光記憶装置の一実施例を示す。図中
の符号で１は光パルス発生装置、２は情報蓄積領域であ
る光導波路、R0，R1，R2，…Rn（任意のものを「Ri」で
示す）は反射媒体、E1，E2，…En（任意のものを「Ei」
で示す）は電極、Ｃは方向性結合器、Ｄは情報検出器、
Ｉはマッハツェンダ干渉計、t1，t2，…tn（任意のもの
を「ti」で示す）は各アドレスへの記憶信号の信号入力
端子である。そして電極と１対の反射媒体とこの１対の
反射媒体間にある光導波路により、図示はしないが位相
変化手段P1，P2，…Pn（任意のものを「Pi」で示す）が
構成される。
の符号で１は光パルス発生装置、２は情報蓄積領域であ
る光導波路、R0，R1，R2，…Rn（任意のものを「Ri」で
示す）は反射媒体、E1，E2，…En（任意のものを「Ei」
で示す）は電極、Ｃは方向性結合器、Ｄは情報検出器、
Ｉはマッハツェンダ干渉計、t1，t2，…tn（任意のもの
を「ti」で示す）は各アドレスへの記憶信号の信号入力
端子である。そして電極と１対の反射媒体とこの１対の
反射媒体間にある光導波路により、図示はしないが位相
変化手段P1，P2，…Pn（任意のものを「Pi」で示す）が
構成される。
第１図から分かるとおり、本発明装置は等間隔に配列
された反射媒体Riおよび各反射媒体Ri間に位相変化手段
Piを配置した光導波路２を持ち、それに短光パルスを導
入するパルス発生器１を接続し、さらに前記光導波路２
には、反射信号（反射した光パルス）を分離出力する方
向性結合器Ｃを設置し、その出力信号を情報検出器Ｄに
導入するように接続した構造を持つ。
された反射媒体Riおよび各反射媒体Ri間に位相変化手段
Piを配置した光導波路２を持ち、それに短光パルスを導
入するパルス発生器１を接続し、さらに前記光導波路２
には、反射信号（反射した光パルス）を分離出力する方
向性結合器Ｃを設置し、その出力信号を情報検出器Ｄに
導入するように接続した構造を持つ。
光パルス発生装置１は、例えばモード同期型レーザ、
利得スイッチをもつ半導体レーザ、あるいは光ゲートを
用いた装置などのように、短光パルスを発生できるもの
であればどの様なものでもよく、特に限定するものでな
い。
利得スイッチをもつ半導体レーザ、あるいは光ゲートを
用いた装置などのように、短光パルスを発生できるもの
であればどの様なものでもよく、特に限定するものでな
い。
光導波路２は、例えば光ファイバ、誘電体ガイド（平
面光導波路）などからなり、反射媒体Riを除く部分では
光パルス信号を歪なくかつ低損失に伝搬せしめることが
可能であればどの様なものでもよく、ここでは特に限定
するものではない。ただしここでは電界を印加する事に
よってその伝搬常数を制御できる誘電体あるいは半導体
の光導波路を想定して実施例を説明する。
面光導波路）などからなり、反射媒体Riを除く部分では
光パルス信号を歪なくかつ低損失に伝搬せしめることが
可能であればどの様なものでもよく、ここでは特に限定
するものではない。ただしここでは電界を印加する事に
よってその伝搬常数を制御できる誘電体あるいは半導体
の光導波路を想定して実施例を説明する。
反射媒体Riは原理的に前記光導波路２において、物理
的構造上あるいは電気光学的特性上、他の部分と僅かに
異なるものであればよい。例えば光ファイバの場合では
機械的な接続点や、局所的に曲げなどによる応力がかか
った部分として実現することが可能である。またニオブ
酸リチウムにチタンを拡散して得られる誘電体光導波路
や半導体光導波路によるガイドの場合などでは、局所的
にガイドの寸法あるいは屈折率が変化された箇所として
実現すればよい。
的構造上あるいは電気光学的特性上、他の部分と僅かに
異なるものであればよい。例えば光ファイバの場合では
機械的な接続点や、局所的に曲げなどによる応力がかか
った部分として実現することが可能である。またニオブ
酸リチウムにチタンを拡散して得られる誘電体光導波路
や半導体光導波路によるガイドの場合などでは、局所的
にガイドの寸法あるいは屈折率が変化された箇所として
実現すればよい。
位相変化手段Piは光導波路２を伝搬する光信号の位相
を変化させ得るものであればどの様なものでも良い。例
えば光導波路２が圧電性の材料よりなる場合には電界を
印加すること、磁歪材料の場合には地場を印加する事に
より光導波路長を変えることによって実現可能である。
また電気光学効果のある光導波路２の場合には電界印加
に伴う屈折率変化により光の伝搬速度を変調する事によ
っても実現可能である。なお、書き込みの速度を問題と
しない場合には熱的な方法でもよい。
を変化させ得るものであればどの様なものでも良い。例
えば光導波路２が圧電性の材料よりなる場合には電界を
印加すること、磁歪材料の場合には地場を印加する事に
より光導波路長を変えることによって実現可能である。
また電気光学効果のある光導波路２の場合には電界印加
に伴う屈折率変化により光の伝搬速度を変調する事によ
っても実現可能である。なお、書き込みの速度を問題と
しない場合には熱的な方法でもよい。
情報検出器Ｄは反射されて戻ってきた隣接する光パル
ス間の相対的な位相差を検出できるものであればどの様
なものであっても良い。ここではマッハツェンダ形の干
渉計Ｉを用いる場合について実施例の説明を行う。
ス間の相対的な位相差を検出できるものであればどの様
なものであっても良い。ここではマッハツェンダ形の干
渉計Ｉを用いる場合について実施例の説明を行う。
メモリとしての動作は以下に示すとおりである。
：書き込み動作： アドレスは位相変化手段Piのある場所すなわち反射媒
体Ri間の各区間の光導波路２に対応づけて考えれば良
く、各区間の光導波路２での光信号の相対的な位相差に
情報をもたせてメモリ動作を行う。情報の書き込みは、
入力端子t1，t2，…tnを介し信号を導入し、アドレスに
対応する各区間の位相変化手段Pi（かりにｉ番目のもの
とする）の電極Eiに電圧を印加して、そこを伝搬する光
信号の相対的な位相差に変化が生じるようにして記憶す
べき情報を付与することによって行う。
体Ri間の各区間の光導波路２に対応づけて考えれば良
く、各区間の光導波路２での光信号の相対的な位相差に
情報をもたせてメモリ動作を行う。情報の書き込みは、
入力端子t1，t2，…tnを介し信号を導入し、アドレスに
対応する各区間の位相変化手段Pi（かりにｉ番目のもの
とする）の電極Eiに電圧を印加して、そこを伝搬する光
信号の相対的な位相差に変化が生じるようにして記憶す
べき情報を付与することによって行う。
この実施例では、情報の１″（または０″）に対応
し、その隣接ビット間の位相が代わるように、また情報
の０″（または１″）に対応し隣接ビット間の位相が同
一となるように電極Eiに電圧を印加する。例えば第２図
に示した通り、“1100101011…”なる情報を記憶するこ
とを想定すると、１ビット目の１″に対応し電極Eiに電
圧を印加、２ビット目が１″であることから位相変化を
起こさせるため電極E2には電圧を印加しない。3,4ビッ
ト目は０″であるから位相変化を起こさせないように電
極E2と同じ、すなわち電極E3，E4に電圧を印加しない。
５ビット目は１″であるから電極E5は電極E4の状態と違
う状態すなわち電圧印加により位相変化を起こさせる。
６ビット目は０″であるから電極E6は電極E5と同一すな
わち電圧印加というように位相変化手段の状態を決めれ
ば良い。
し、その隣接ビット間の位相が代わるように、また情報
の０″（または１″）に対応し隣接ビット間の位相が同
一となるように電極Eiに電圧を印加する。例えば第２図
に示した通り、“1100101011…”なる情報を記憶するこ
とを想定すると、１ビット目の１″に対応し電極Eiに電
圧を印加、２ビット目が１″であることから位相変化を
起こさせるため電極E2には電圧を印加しない。3,4ビッ
ト目は０″であるから位相変化を起こさせないように電
極E2と同じ、すなわち電極E3，E4に電圧を印加しない。
５ビット目は１″であるから電極E5は電極E4の状態と違
う状態すなわち電圧印加により位相変化を起こさせる。
６ビット目は０″であるから電極E6は電極E5と同一すな
わち電圧印加というように位相変化手段の状態を決めれ
ば良い。
構造説明の項で記した通り光導波路２には例えば電気
光学効果がある。このため、この電界によって光信号の
光導波路２内での伝搬定数が変化し、その結果電界を印
加しない時と比べ反射媒体Ri間を伝搬する光信号の相対
的な位相量（遅延量）が変化する。素子の寸法電界の強
さ、光の波長を適当に選ぶことによりこの変化量がπ/2
となるように設定すると、区間ｉを通過した後反射され
て再度ｉを通って入射方向に戻る反射波は、電界の印加
によって丁度位相が反転することになる。一方、互いに
隣接する反射媒体Ri間の距離は等しく、電極Eiに電圧が
かかっていないときには、各区間を伝搬する光の位相変
化量は等しくなる。したがって、ある区間ｉおよびその
前の区間ｉ−１に電圧が印加されていないときの反射媒
体RiとRi-1で反射された２つの光信号の間の位相差が２
πの整数倍に2nπなるように設定するものとすると（後
で説明するとおりこの仮定は必ずしも必要条件ではな
い）、いま区間ｉにのみ電圧印加を行うものとすると上
記の二つの反射波の間には2nπ＋π（または2nπ−π；
符号はどちらもで良い。多くの情報量を蓄積する場合、
パルス位置のズレを解消する観点から、むしろ両方用い
ることが好ましい）の位相差が生じる。この位相差が書
き込み情報となる。上記動作が書き込みに対応する。
光学効果がある。このため、この電界によって光信号の
光導波路２内での伝搬定数が変化し、その結果電界を印
加しない時と比べ反射媒体Ri間を伝搬する光信号の相対
的な位相量（遅延量）が変化する。素子の寸法電界の強
さ、光の波長を適当に選ぶことによりこの変化量がπ/2
となるように設定すると、区間ｉを通過した後反射され
て再度ｉを通って入射方向に戻る反射波は、電界の印加
によって丁度位相が反転することになる。一方、互いに
隣接する反射媒体Ri間の距離は等しく、電極Eiに電圧が
かかっていないときには、各区間を伝搬する光の位相変
化量は等しくなる。したがって、ある区間ｉおよびその
前の区間ｉ−１に電圧が印加されていないときの反射媒
体RiとRi-1で反射された２つの光信号の間の位相差が２
πの整数倍に2nπなるように設定するものとすると（後
で説明するとおりこの仮定は必ずしも必要条件ではな
い）、いま区間ｉにのみ電圧印加を行うものとすると上
記の二つの反射波の間には2nπ＋π（または2nπ−π；
符号はどちらもで良い。多くの情報量を蓄積する場合、
パルス位置のズレを解消する観点から、むしろ両方用い
ることが好ましい）の位相差が生じる。この位相差が書
き込み情報となる。上記動作が書き込みに対応する。
：読み出し動作： 情報の読み出し動作は読み出しのタイミングにパルス
発生器１から光パルスを発生させる。前記光パルスは方
向性結合器Ｃを通過し光導波路２に伝搬し、反射媒体Ri
に達する。反射係数の小さな反射媒体Ri部では前記光パ
ルス信号のエネルギのほとんどはそのまま伝搬するが、
一部が反射され入力端に戻ることになる。この際、反射
媒体Riの構造や伝搬する光の姿勢によっては若干の波形
の乱れはあるが、入射光パルスはほとんどその形態を保
ったまま２つに分かれ一つはそのまま直進、もう一つは
逆方向に伝搬することになる。前方に進行する光パルス
は次々と反射媒体Riを通過し、各反射媒体Riで反射波を
発生する。その結果反射されて後退する波は反射媒体Ri
の間の位相変化手段の状態をそのまま反映した、すなわ
ち隣接する反射波間の相対位相差が情報として付与され
た、信号列となり方向性結合器Ｃにおいてその伝搬経路
が変えられ、情報検出器Ｄに導かれる。なお、情報検出
器Ｄはマッハツェンダ形の干渉計Ｉと所定のタイミング
に信号を切り出す回路よりなり、干渉計Ｉは２つのブラ
ンチb1とb2を通過する光の位相差が2nπとなるように
（すなわち各区間の電圧非印加時の反射波の位相差と等
しくなるように）設定されてなるものとする。この場
合、干渉計Ｉにおいては入射する反射波列は２つのブラ
ンチに分かれて伝搬し２πｎの位相差すなわち隣接区間
同士の反射波で干渉することになる。従って出力端には
隣接反射波の位相差が２πｎの場合（制御手段に電圧を
印加しない場合）には重畳され大きな振幅の光信号が、
位相差がπの奇数倍となるときには相殺されて光信号が
えられない。すなわち書き込み動作において位相変化手
段での電圧付与という形で書き込まれた記憶情報を、光
パルスの有無という形に変換できた。トリガパルスから
所定の時間遅れ、即ちτ０＋ｎτ（ただしτ0;一定値、
n;整数、τ＝2L/c、L;アドレス位置間隔、c;光の導波路
内伝搬速度）に光パルスが存在するか否かを検出するこ
とにより読みだし動作が行われたことになる。
発生器１から光パルスを発生させる。前記光パルスは方
向性結合器Ｃを通過し光導波路２に伝搬し、反射媒体Ri
に達する。反射係数の小さな反射媒体Ri部では前記光パ
ルス信号のエネルギのほとんどはそのまま伝搬するが、
一部が反射され入力端に戻ることになる。この際、反射
媒体Riの構造や伝搬する光の姿勢によっては若干の波形
の乱れはあるが、入射光パルスはほとんどその形態を保
ったまま２つに分かれ一つはそのまま直進、もう一つは
逆方向に伝搬することになる。前方に進行する光パルス
は次々と反射媒体Riを通過し、各反射媒体Riで反射波を
発生する。その結果反射されて後退する波は反射媒体Ri
の間の位相変化手段の状態をそのまま反映した、すなわ
ち隣接する反射波間の相対位相差が情報として付与され
た、信号列となり方向性結合器Ｃにおいてその伝搬経路
が変えられ、情報検出器Ｄに導かれる。なお、情報検出
器Ｄはマッハツェンダ形の干渉計Ｉと所定のタイミング
に信号を切り出す回路よりなり、干渉計Ｉは２つのブラ
ンチb1とb2を通過する光の位相差が2nπとなるように
（すなわち各区間の電圧非印加時の反射波の位相差と等
しくなるように）設定されてなるものとする。この場
合、干渉計Ｉにおいては入射する反射波列は２つのブラ
ンチに分かれて伝搬し２πｎの位相差すなわち隣接区間
同士の反射波で干渉することになる。従って出力端には
隣接反射波の位相差が２πｎの場合（制御手段に電圧を
印加しない場合）には重畳され大きな振幅の光信号が、
位相差がπの奇数倍となるときには相殺されて光信号が
えられない。すなわち書き込み動作において位相変化手
段での電圧付与という形で書き込まれた記憶情報を、光
パルスの有無という形に変換できた。トリガパルスから
所定の時間遅れ、即ちτ０＋ｎτ（ただしτ0;一定値、
n;整数、τ＝2L/c、L;アドレス位置間隔、c;光の導波路
内伝搬速度）に光パルスが存在するか否かを検出するこ
とにより読みだし動作が行われたことになる。
この動作において読み出し時間は、ほぼ光パルスが入
力端から一番遠い反射媒体まで往復する時間となる。例
えば、入力信号パルスとしてフェムトセカンドパルスを
用いるものとし、位置間隔を10μｍ程度とすると、τ＝
0.1ps程度にとることができる。記憶容量を1Kbとすると
アクセス時間は100psオーダという高速なものとなる。
力端から一番遠い反射媒体まで往復する時間となる。例
えば、入力信号パルスとしてフェムトセカンドパルスを
用いるものとし、位置間隔を10μｍ程度とすると、τ＝
0.1ps程度にとることができる。記憶容量を1Kbとすると
アクセス時間は100psオーダという高速なものとなる。
上記操作からわかるとおり本発明においては書き込み
信号と読み出し信号は同一ではなく、信号列がある場合
その変化点が検出されることを考慮し、予め入力パタン
を変形し読み出し時に当初の信号系列が得られるように
したのが上記の実施例である。しかしながら本発明はこ
のような方式に限定するものでなく、逆に信号列を制御
手段にそのまま印加し検出後に変換し、元のパタンを求
める方法をとることも可能である。さらに入力信号と出
力信号を変換すること無く用いる、すなわち信号の変化
点のみを検出する機能を有する回路として利用すること
も可能である。
信号と読み出し信号は同一ではなく、信号列がある場合
その変化点が検出されることを考慮し、予め入力パタン
を変形し読み出し時に当初の信号系列が得られるように
したのが上記の実施例である。しかしながら本発明はこ
のような方式に限定するものでなく、逆に信号列を制御
手段にそのまま印加し検出後に変換し、元のパタンを求
める方法をとることも可能である。さらに入力信号と出
力信号を変換すること無く用いる、すなわち信号の変化
点のみを検出する機能を有する回路として利用すること
も可能である。
なお説明の便宜上、上記実施例の隣接する反射媒体Ri
からの反射波の位相差は２πｎとしたが必ずしもその必
要がなく干渉計のブランチ差と同一であれば良いことは
いうまでもない。
からの反射波の位相差は２πｎとしたが必ずしもその必
要がなく干渉計のブランチ差と同一であれば良いことは
いうまでもない。
上記実施例では位相の０、πを情報に対応づけて記憶
装置を構成したが、位相制御手段に印加する電圧を連続
量とする事により、位相差を０からπまでのアナログ量
として対応づけることも可能である。この場合、アナロ
グメモリとして活用できる。
装置を構成したが、位相制御手段に印加する電圧を連続
量とする事により、位相差を０からπまでのアナログ量
として対応づけることも可能である。この場合、アナロ
グメモリとして活用できる。
読み出しの際に信号検出は隣接するパルスの位相のみ
を比較する方法としたが、１ビット以上はなれた信号を
比較しても、あるいは複数個の信号の位相を比較しても
良い。
を比較する方法としたが、１ビット以上はなれた信号を
比較しても、あるいは複数個の信号の位相を比較しても
良い。
第３図は透過方式の本発明の光記憶装置の一実施例を
示す。図中の符号で１は光パルス発生装置、２は情報蓄
積領域である光導波路、T1，T2，…TN（任意のものを
「Ti」で示す）はタップ、３はタップからの出力用導波
路であり、その他第１図と同一記号で示したものは第１
図の実施例と同じである。
示す。図中の符号で１は光パルス発生装置、２は情報蓄
積領域である光導波路、T1，T2，…TN（任意のものを
「Ti」で示す）はタップ、３はタップからの出力用導波
路であり、その他第１図と同一記号で示したものは第１
図の実施例と同じである。
図から分かるとおり、本実施例は等間隔に配列された
タップTiおよび各タップ間に位相変化手段Piを配置した
光導波路２を持ち、それに短光パルスを導入する光パル
ス発生器１を接続し、各タップTiからの出力信号を情報
検出器Ｄに導入するように接続した構造を持つ。すなわ
ち第１図の実施例における信号の取り出し手段を反射で
はなくタップへの透過信号としたものである。
タップTiおよび各タップ間に位相変化手段Piを配置した
光導波路２を持ち、それに短光パルスを導入する光パル
ス発生器１を接続し、各タップTiからの出力信号を情報
検出器Ｄに導入するように接続した構造を持つ。すなわ
ち第１図の実施例における信号の取り出し手段を反射で
はなくタップへの透過信号としたものである。
タップTiは、前記光導波路２において伝搬する波動と
弱い結合を持つ光導波路によって構成すればよい。例え
ば光ファイバの場合、局所的な曲げなどによる応力がか
かった部分からもれだす光をタップ出力用光導波路３と
結合させて実現することが可能である。またニオブ酸リ
チウムにチタンを拡散してえられる誘電体導波路や半導
体のガイドの場合などでは、光導波路２にタップ用の光
導波路を隣接せしめ２つの光導波路の結合モードを利用
して実現すればよい。またタップの結合係数は特に限定
するものでないが記憶容量を大きくとる場合できるだけ
小さい方がよい。
弱い結合を持つ光導波路によって構成すればよい。例え
ば光ファイバの場合、局所的な曲げなどによる応力がか
かった部分からもれだす光をタップ出力用光導波路３と
結合させて実現することが可能である。またニオブ酸リ
チウムにチタンを拡散してえられる誘電体導波路や半導
体のガイドの場合などでは、光導波路２にタップ用の光
導波路を隣接せしめ２つの光導波路の結合モードを利用
して実現すればよい。またタップの結合係数は特に限定
するものでないが記憶容量を大きくとる場合できるだけ
小さい方がよい。
メモリとしては第一の実施例と比較すると、反射の代
わりに透過波を用いることから、信号のタイミング関係
が若干異なるもののその基本動作は全く同一である。す
なわち反射構造の場合には反射媒体間を往復するに要し
た時間がほぼ１ビットの長さに対応するのに対し、この
場合には光導波路２と光導波路３の１タップ区間の長さ
の差に対応する距離伝搬するのに要する時間がほぼ１ビ
ットの長さに対応する。読み出し時の信号列が反射波で
あるか透過波であるかの違いがあるが、これはメモリと
しての動作原理上差異とはならない。第一の実施例の反
射波を透過波と読みかえることとしここでは動作説明の
詳細は省略する。
わりに透過波を用いることから、信号のタイミング関係
が若干異なるもののその基本動作は全く同一である。す
なわち反射構造の場合には反射媒体間を往復するに要し
た時間がほぼ１ビットの長さに対応するのに対し、この
場合には光導波路２と光導波路３の１タップ区間の長さ
の差に対応する距離伝搬するのに要する時間がほぼ１ビ
ットの長さに対応する。読み出し時の信号列が反射波で
あるか透過波であるかの違いがあるが、これはメモリと
しての動作原理上差異とはならない。第一の実施例の反
射波を透過波と読みかえることとしここでは動作説明の
詳細は省略する。
この実施例の場合読み出しの最大時間はほぼ光導波路
２を端まで伝搬する時間に対応する。したがってこの実
施例においても第１図の実施例と同様の高速読みだし動
作が可能となる。
２を端まで伝搬する時間に対応する。したがってこの実
施例においても第１図の実施例と同様の高速読みだし動
作が可能となる。
なお、透過形においても第一の実施例で述べたのと同
様の変更が可能なことは言うまでもない。
様の変更が可能なことは言うまでもない。
＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明装置によると、従来例のよ
うな機械的な走査を必要とせず光の伝搬速度に従うきわ
めて高速なアクセスが可能な光記憶装置の実現が可能と
なる。
うな機械的な走査を必要とせず光の伝搬速度に従うきわ
めて高速なアクセスが可能な光記憶装置の実現が可能と
なる。
第１図は本発明の第１の実施例に係る光記憶装置を示す
構成図、 第２図は第１の実施例の記憶状態の一例を示す説明図、 第３図は本発明の第２の実施例に係る光記憶装置を示す
構成図である。 図面中、 １は光パルス発生装置、２は光導波路、R1，R2，…Rnは
反射媒体、P1，P2，…Pnは位相変化手段、E1，E2，…En
は電極、Ｃは方向性結合器、Ｄは情報検出器、t1，t2，
…tnは信号入力端子、T1，T2，…Tnはタップである。
構成図、 第２図は第１の実施例の記憶状態の一例を示す説明図、 第３図は本発明の第２の実施例に係る光記憶装置を示す
構成図である。 図面中、 １は光パルス発生装置、２は光導波路、R1，R2，…Rnは
反射媒体、P1，P2，…Pnは位相変化手段、E1，E2，…En
は電極、Ｃは方向性結合器、Ｄは情報検出器、t1，t2，
…tnは信号入力端子、T1，T2，…Tnはタップである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11C 13/04 G11C 11/42 G02F 3/02 G11C 19/30 G11C 21/00
Claims (2)
- 【請求項１】光パルスを伝搬する光導波路と、 光導波路の一端に光パルスを入射する光パルス発生手段
と、 光パルスの伝搬方向に沿い間隔をとって光導波路に備え
られており、光導波路内を伝搬する光パルスの一部を反
射する複数個の反射媒体と、 各反射媒体相互間における光導波路中を伝搬する光パル
スの位相を変化させる複数個の位相変化手段と、 各反射媒体により反射されて光パルス発生手段の方向に
戻ってきた光パルスを分離して取り出す光パルス分離手
段と、 各反射媒体で反射されて光パルス分離手段で取り出され
た各光パルス相互間の位相差を情報として検出する情報
検出手段と、 を有することを特徴とする光記憶装置。 - 【請求項２】光パルスを伝搬する光導波路と、 光導波路の一端に光パルスを入射する光パルス発生手段
と、 光パルスの伝搬方向に沿い間隔をとって光導波路に備え
られており、光導波路内を伝搬する光パルスの一部を取
り出す複数個のタップと、 各タップ相互間における光導波路中を伝搬する光パルス
の位相を変化させる複数個の位相変化手段と、 各タップから取り出された光パルスを導びく出力用光導
波路と、 各タップで取り出されて出力用光導波路を通して送られ
てきた各光パルス相互間の位相差を情報として検出する
情報検出手段と、 を有することを特徴とする光記憶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21504789A JP2758224B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 光記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21504789A JP2758224B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 光記憶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380496A JPH0380496A (ja) | 1991-04-05 |
| JP2758224B2 true JP2758224B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=16665880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21504789A Expired - Fee Related JP2758224B2 (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 光記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2758224B2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP21504789A patent/JP2758224B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0380496A (ja) | 1991-04-05 |
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|---|---|---|---|
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