JP5944847B2 - 光信号バッファメモリ回路 - Google Patents

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Description

本発明は光通信、光プロセシングならびに光コンピューターにおける光信号バッファメモリ回路に関するものである。
光信号バッファを実現させる方法としては代表的ものとして以下のような方法が提案されている。
[第1の従来技術]
1つ目の方法は、図7に示した様に、長さの異なる光遅延用光導波路ODL−1〜ODL−Nを複数用意し、これら光遅延用光導波路ODL−1〜ODL−Nの入力端に光スイッチOS−1を出力端に光合波器OC−1を配し、入力ポートP−OP−Inから入力した光信号を、光スイッチOS−1を用いて伝搬経路としての光遅延用光導波路ODL−1〜ODL−Nを切り替えることにより、所望の光遅延を与え、出力ポートP−OP−Outから出力するといった方法でバッファメモリとしての機能を実現させるものである。
この1つ目の方法に於いては、あらかじめ用意された光遅延用光導波路ODL−1〜ODL−N以外の遅延を付与することが出来ず、光スイッチOS−1で切り替え可能な現実的な光伝搬経路の数に限界がある(現在の市販商用品としては数十程度で、切り替え可能数を大きくするにつれ挿入光損失が増大していくという別の課題もある)ことから、光データ信号列の格納時間に関して極めて限定的な光バッファメモリしか実現できず、切り替え可能な光遅延量のパターンを多くするにつれ、光回路としてより大がかりなものとなっていってしまう。
[第2の従来技術]
2つ目の方法は、図8に示した様な光回路を用いて、ファイバーループ或いは光導波路ループO−Loopの中を、入力ポートP−OP−Inから入力した被格納光データ信号列を光増幅器OAで伝搬損失補償等を行いながら周回させて、光スイッチOS−2により所望のタイミングで光データ信号列として取り出し、出力ポートP−OP−Outから出力するといった方法で、所望の光遅延を与えることにより光バッファメモリとしての機能を実現させるものである。
この方法は、上記1つ目の方法の「切り替え可能な光遅延量のパターンを多くするにつれ、光回路としてより大がかりなものとなっていってしまう。」という課題を克服できることを期待して考案されたと考えられるものであるが、この2つ目の方法に於いては、光データ信号列の周回回数が大きくなるにつれ、周回させるための光導波路ループO−Loopの伝搬損失を補償するための光増幅器OAからのASE(Amplified Spontaneous Emission)等の混入ノイズの影響や、同光導波路ループO−Loopの分散の影響等により光データ信号列の光波形が徐々に崩れ、長くとも100回程度の周回回数よりも長くデータ信号として維持させることが難しいことが知られている(非特許文献1参照)。
R. Langenhorst et al, "Fiber Loop Optical Buffer," JOURNAL OF LIGHT WAVE TECHNOLOGY, IEEE, 1996, VOL. 14, NO.3, pp. 324-335 小川育夫、外5名、「PLCハイブリッド集積型半導体光増幅器モジュール」、 TECHNICAL REPORT OF IEICE., THE INSTITUTE OF ELECTRONICS, INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS, 2002, EMD2002-25, CPM2002-67, OPE2002-47, LQE2002-102, pp. 7-11 板橋聖一、「シリコンフォトニクスの研究開発動向」、NTT技術ジャーナル、2009年12月、 pp. 12−15 T. Ito, et al., "Bit-rate and format conversion from 10-Gbit/s WDM channels to a 40^Gbit/s channel using a monolithic Sagnac interferometer integrated with parallel-amplifier structure," IEE Proc.-Optoelectron. , February 2004, Vol. 151, No. 1, pp. 41-45 H. Nakamura, et al., "Ultra-fast photonic crystal/quantum dot all-optical switch for future photonic networks," Optics Express, 2004, Vol. 12, No. 26, pp. 6606-6614
本発明の目的は、光通信、光プロセシング、ならびに光コンピューターにおける光信号バッファメモリ回路ならびに光信号バッファ方法において、格納する光信号長に対して任意の整数倍の光遅延を付与して出力させることが可能で、且つ、[第1の従来技術]に記載の光バッファメモリの様に、「調整可能な光遅延量のパターンを多くするにつれ、光回路としてより大がかりなものになる」ことがなく、且つ、[第2の従来技術]に記載の光バッファメモリの様に、「光バッファメモリ回路に使用される損失補償用光増幅器からのASE等の混入ノイズの影響や同光バッファメモリ回路内の光導波に伴う分散効果の影響等による光信号波形劣化に起因した付与可能な光遅延限界が生じてしまう」ことを克服し、原理的に無限の光遅延量を付与することを可能とする光信号バッファメモリ回路ならびに光信号バッファ方法を提供することである。
つまり、簡単な構成で、波形劣化を招くことがなく、無限の光遅延量を付与することができる光信号バッファメモリ回路を提供することを目的とする。
そして更には、詳細は後述するが、光結合系と光パワー検出器が不要となり、且つ、光回路上への損失等の影響を余分に与えることもなく、光位相変調手段の光干渉アームの実効長初期調整を行うことが可能な光信号バッファメモリ回路を提供することを目的とする。
上記課題を解決する第1の発明に係る光信号バッファメモリ回路は、
クロック信号光源から出力されたクロック信号光CLK−1を入力するための外部光入力ポートP−OCLK−Inと、前記外部光入力ポートP−OCLK−Inに対してbar側に位置する光出力ポートP−MZ−1−barならびにcross側に位置する光出力ポートP−MZ−1−crossとを有する2つの光干渉アームと、一方の前記光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L1−1と、他方の前記光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R1−1とを有し、マッハ・ツェンダ型の干渉器として機能するマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1と、
格納する情報を有する光信号列Data−1を入力するための外部光入力ポートP−Data−Inと直接又は間接に接続され、前記光信号列Data−1を導く光導波路18と、
前記光導波路18と接続されて前記外部光入力ポートP−Data−Inからの光信号列Data−1が入力される光入力ポートP−C1−1、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からの光信号列が入力されるP−C1−2ならびに光出力ポートP−C1−3、P−C1−4とを有し、前記光入力ポートP−C1−2、P−C1−1から入力した光信号列を前記光出力ポートP−C1−3、P−C1−4へと分岐出力させるための光分岐部C−1と、
前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からの光信号列を前記光入力ポートP−C1−2へと導く光導波路14と、
光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段R1−1に入力するための光入力ポートP−R1−1に接続されて前記光出力ポートP−C1−4からの光信号列を導く光導波路15Rと、
光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段L1−1に入力するための光入力ポートP−L1−1に接続されて前記光出力ポートP−C1−3からの光信号列を導く光導波路15Lと、
前記光導波路15L又は前記光導波路15R上に設けられ、前記光出力ポートP−C1−3ならびにP−C1−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L1−1ならびにP−R1−1へと到達するタイミングを、前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光導波路部D−D−1と、
を備え、
前記クロック信号光CLK−1として、RZ(Return to Zero)型の信号光を前記外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力しておき、
前記クロック信号光CLK−1のクロックに同期した前記光信号列Data−1が前記外部光入力ポートP−Data−Inから入力されると、最初は、入力された前記光信号列Data−1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンと同一のデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させ、
以降の周回は、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力された前の周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される当該周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンと同一のデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させて、当該データパターンを当該回路内に維持する構成であって、
前記光位相変調手段R1−1、L1−1は
前記光位相変調手段R1−1、L1−1の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa3、a4と、一方側の2つの光入出力ポートa9、a10と他方側の2つの光入出力ポートa5、a6とを備えた第1の光干渉型合分岐手段b1と、一方側の2つの光入出力ポートa7、a8と他方側の2つの光入出力ポートa11、a12とを備えた第2の光干渉型合分岐手段b2と、2つの光位相変調部c1、c2と、光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1、e2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4と、左右2つの光干渉アームを構成する光導波路e5及びe7と光導波路e6及びe8と、注入電流量に応じて信号光の位相を調整することで前記光干渉アームの光路長を調整する光位相調整部d1,d2とを有し、
前記光入出力ポートa1、a2は前記光入出力導波路e1,e2を介して前記光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa5、a6は前記光導波路e5、e6を介して前記光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続され、前記光位相変調部c1、c2の他方側は前記光導波路e7、e8を介して前記光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa11、a12は前記光入出力導波路e3、e4を介して前記光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続され、前記光位相調整部d1,d2は前記2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられており、
前記光入出力ポートa1は前記光信号列Data−1又は前記光信号列CLK−1−out−DMZ1である光位相変調制御信号光を前記光位相変調手段R1−1、L1−1に入力する前記光入力ポートP−R1−1、P−L1−1に該当し、前記光入出力ポートa2は前記クロック信号光CLK−1である被光位相変調信号光を前記光位相変調手段R1−1、L1−1に入力する光入力ポートに該当し、前記光入出力ポートa3は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から前記光位相変調制御信号光を出力する光出力ポートに該当し、前記光入出力ポートa4は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から前記被光位相変調信号光を出力する光出力ポートに該当しており、
受光強度に応じた電流を検出できる受光部が前記光入出力ポートa3に設けられている構成である
ことを特徴とする。
また、第2の発明に係る光信号バッファメモリ回路は、
第1の発明に係る光信号バッファメモリ回路において、
更に、
前記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の一方の前記光干渉アームの光導波路上であって、前記光位相変調手段L1−1の後段側に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L1−2と、
前記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の他方の前記光干渉アームの光導波路上であって、前記光位相変調手段R1−1の後段側に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R1−2と、
当該回路内に維持している前記データパターンのフリップフロップ制御用となる光信号列FF−1を入力するための外部光入力ポートP−FF−Inと、
光入力ポートP−C3−2ならびに光出力ポートP−C3−3、P−C3−4とを有し、前記外部光入力ポートP−FF−Inから入力される前記光信号列FF−1を前記光入力ポートP−C3−2から入力し、前記光出力ポートP−C3−3、P−C3−4へと分岐出力させるための光分岐部C−3と、
前記外部光入力ポートP−FF−Inからの前記光信号列FF−1を前記光入力ポートP−C3−2へと導く光導波路21と、
光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段R1−2に入力するための光入力ポートP−R1−2に接続されて前記光出力ポートP−C3−4からの光信号列を導く光導波路22Rと、
光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段L1−2に入力するための光入力ポートP−L1−2に接続されて前記光出力ポートP−C3−3からの光信号列を導く光導波路22Lと、
前記光導波路22L又は前記光導波路22R上に設けられ、前記光出力ポートP−C3−3ならびにP−C3−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L1−2ならびにP−R1−2へと到達するタイミングを、前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光導波路部D−D−2と、
を備え、
前記光信号列FF−1を、前記クロック信号光CLK−1のクロックと同期し、前記データパターンの周期にも同期すると共に、前記データパターンのデータ長と同一の長さを有するRZ型の光信号列とし、
前記データパターンを当該回路内に維持した後、前記外部光入力ポートP−FF−Inから前記光信号列FF−1が入力されると、入力した前記光信号列FF−1を用いて、前記位相変調手段R1−2、L1−2を駆動させて、前記位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列に位相差を生じさせて、当該光信号列の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンが反転したデータパターンとするフリップフロップを行って、前記光分岐部C−1へ周回させて、
以降の周回は、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力された前の周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される当該周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンが反転したデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させて、当該データパターンを当該回路内に維持する構成であって、
前記光位相変調手段R1−2、L1−2は、
前記光位相変調手段R1−2、L1−2の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa3、a4と、一方側の2つの光入出力ポートa9、a10と他方側の2つの光入出力ポートa5、a6とを備えた第1の光干渉型合分岐手段b1と、一方側の2つの光入出力ポートa7、a8と他方側の2つの光入出力ポートa11、a12とを備えた第2の光干渉型合分岐手段b2と、2つの光位相変調部c1、c2と、光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1、e2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4と、左右2つの光干渉アームを構成する光導波路e5及びe7と光導波路e6及びe8と、注入電流量に応じて信号光の位相を調整することで前記光干渉アームの光路長を調整する光位相調整部d1,d2とを有し、
前記光入出力ポートa1、a2は前記光入出力導波路e1,e2を介して前記光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa5、a6は前記光導波路e5、e6を介して前記光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続され、前記光位相変調部c1、c2の他方側は前記光導波路e7、e8を介して前記光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa11、a12は前記光入出力導波路e3、e4を介して前記光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続され、前記光位相調整部d1,d2は前記2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられており、
前記光入出力ポートa1は前記光信号列FF−1である光位相変調制御信号光を前記光位相変調手段R1−2、L1−2に入力する前記光入力ポートP−R1−2、P−L1−2に該当し、前記光入出力ポートa4は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列である被光位相変調信号光を前記光位相変調手段R1−2、L1−2に入力する光入力ポートに該当し、前記光入出力ポートa3は前記光位相変調手段R1−2、L1−2から前記光位相変調制御信号光を出力する光出力ポートに該当し、前記光入出力ポートa2は前記光位相変調手段R1−2、L1−2から前記被光位相変調信号光を出力する光出力ポートに該当しており、
受光強度に応じた電流を検出できる受光部が前記光入出力ポートa3に設けられている構成である
ことを特徴とする。
また、第3の発明に係る光信号バッファメモリ回路は、
第2の発明に係る光信号バッファメモリ回路において、
更に、
当該回路内に維持している前記データパターンを消去する消去制御用となる光信号列ERS−1を入力するための外部光入力ポートP−ERS−Inと、
光入力ポートP−C2−1、P−C2−2ならびに前記光導波路18に接続された光出力ポートP−C2−4を有し、前記光入力ポートP−C2−1ならびにP−C2−2から入力される光信号列を同一の前記光出力ポートP−C2−4へ結合させるための光合波部C−2と、
前記外部光入力ポートP−Data−Inからの光信号列を前記光入力ポートP−C2−1へと導く光導波路16と、
前記外部光入力ポートP−ERS−Inからの光信号列を前記光入力ポートP−C2−2へと導く光導波路17と、
を備え、
前記光信号列ERS−1を、前記クロック信号光CLK−1のクロックと同期し、前記データパターンの周期にも同期すると共に、前記データパターンのデータ長と同一の長さを有するRZ型の光信号列とし、
前記光信号列Data−1のデータパターンと同じデータパターン又は反転したデータパターンを当該回路内に維持した後、前記外部光入力ポートP−ERS−Inから前記光信号列ERS−1が入力されると、入力された前記光信号列ERS−1と前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される前記光信号列CLK−1−out−DMZ1とを用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1の位相を全てπ変調させ、
且つ、前記光信号列ERS−1の入力と同時に、前記外部光入力ポートP−FF−Inから前記光信号列FF−1が入力されると、入力した前記光信号列FF−1を用いて、前記位相変調手段R1−2、L1−2を駆動させて、前記位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列の位相を更にπ変調させて、当該光信号列を前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか他方から出力することにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からは光出力がない初期状態へ戻す
ことを特徴とする。
第4の発明に係る光信号バッファメモリ回路は、
クロック信号光源から出力されたクロック信号光CLK−1を入力するための外部光入力ポートP−OCLK−Inと、前記外部光入力ポートP−OCLK−Inに対してbar側に位置する光出力ポートP−MZ−1−barならびにcross側に位置する光出力ポートP−MZ−1−crossとを有する2つの第1の光干渉アームと、一方の前記第1の光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L1−1と、他方の前記第1の光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R1−1とを有し、マッハ・ツェンダ型の干渉器として機能するマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1と、
格納する情報を有する光信号列Data−1を入力するための外部光入力ポートP−Data−Inと直接又は間接に接続され、前記光信号列Data−1を導く光導波路18と、
前記光導波路18と接続されて前記外部光入力ポートP−Data−Inからの光信号列Data−1が入力される光入力ポートP−C1−1、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からの光信号列が入力されるP−C1−2ならびに光出力ポートP−C1−3、P−C1−4とを有し、前記光入力ポートP−C1−2、P−C1−1から入力した光信号列を前記光出力ポートP−C1−3、P−C1−4へと分岐出力させるための光分岐部C−1と、
前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からの光信号列を前記光入力ポートP−C1−2へと導く光導波路14と、
光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段R1−1に入力するための光入力ポートP−R1−1に接続されて前記光出力ポートP−C1−4からの光信号列を導く光導波路15Rと、
光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段L1−1に入力するための光入力ポートP−L1−1に接続されて前記光出力ポートP−C1−3からの光信号列を導く光導波路15Lと、
前記光導波路15L又は前記光導波路15R上に設けられ、前記光出力ポートP−C1−3ならびにP−C1−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L1−1ならびにP−R1−1へと到達するタイミングを、前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光導波路部D−D−1と、
を備え、
前記クロック信号光CLK−1として、RZ(Return to Zero)型の信号光を前記外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力しておき、
前記クロック信号光CLK−1のクロックに同期した前記光信号列Data−1が前記外部光入力ポートP−Data−Inから入力されると、最初は、入力された前記光信号列Data−1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記第1の光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンと同一のデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させ、
以降の周回は、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力された前の周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記第1の光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される当該周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンと同一のデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させて、当該データパターンを当該回路内に維持する
光信号バッファメモリ回路において、
更に、
前記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の一方の前記第1の光干渉アームの光導波路上であって、前記光位相変調手段L1−1の後段側に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L1−2と、
前記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の他方の前記第1の光干渉アームの光導波路上であって、前記光位相変調手段R1−1の後段側に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R1−2と、
当該回路内に維持している前記データパターンのフリップフロップ制御用となる光信号列FF−1を入力するための外部光入力ポートP−FF−Inと、
光入力ポートP−C3−2ならびに光出力ポートP−C3−3、P−C3−4とを有し、前記外部光入力ポートP−FF−Inから入力される前記光信号列FF−1を前記光入力ポートP−C3−2から入力し、前記光出力ポートP−C3−3、P−C3−4へと分岐出力させるための光分岐部C−3と、
前記外部光入力ポートP−FF−Inからの前記光信号列FF−1を前記光入力ポートP−C3−2へと導く光導波路21と、
光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段R1−2に入力するための光入力ポートP−R1−2に接続されて前記光出力ポートP−C3−4からの光信号列を導く光導波路22Rと、
光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段L1−2に入力するための光入力ポートP−L1−2に接続されて前記光出力ポートP−C3−3からの光信号列を導く光導波路22Lと、
前記光導波路22L又は前記光導波路22R上に設けられ、前記光出力ポートP−C3−3ならびにP−C3−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L1−2ならびにP−R1−2へと到達するタイミングを、前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光導波路部D−D−2と、
前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか他方から出力される光信号列を入力するための光入力ポートP−MZ−2−Inと、前記光入力ポートP−MZ−2−Inに対してbar側に位置する光出力ポートP−Data−Outならびにcross側に位置する光出力ポートP−MON−Outとを有する2つの第2の光干渉アームと、一方の前記第2の光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L−2と、他方の前記第2の光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R−2とを有し、マッハ・ツェンダ型の干渉器として機能するマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2と、
前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか他方からの光信号列を前記光入力ポートP−MZ−2−Inへと導く光導波路30と、
当該回路内に維持している前記データパターンの光信号列の出力を行うための光信号出力開閉制御用となる光信号列Gate−1を入力するための外部光入力ポートP−Gate−Inと、
光入力ポートP−C4−2ならびに光出力ポートP−C4−3、P−C4−4とを有し、前記外部光入力ポートP−Gate−Inから入力される前記光信号列Gate−1を前記光入力ポートP−C4−2から入力し、前記光出力ポートP−C4−3、P−C4−4へと分岐出力させるための光分岐部C−4と、
前記外部光入出力ポートP−Gate−Inからの前記光信号列Gate−1を前記光入力ポートP−C4−2へと導く光導波路41と、
光位相変調作用を誘起させるための信号光列を前記光位相変調手段L−2に入力するための光入力ポートP−L2に接続されて前記光出力ポートP−C4−3からの光信号列を導く光導波路42Lと、
光位相変調作用を誘起させるための信号光列を前記光位相変調手段R−2に入力するための光入力ポートP−R2に接続されて前記光出力ポートP−C4−4からの光信号列を導く光導波路42Rと、
前記光導波路42L又は前記光導波路42R上に設けられ、前記光出力ポートP−C4−3ならびにP−C4−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L2ならびにP−R2へと到達するタイミングを、前記前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光導波路部D−D−3と、
を備え、
前記光信号列FF−1を、前記クロック信号光CLK−1のクロックと同期し、前記データパターンの周期にも同期すると共に、前記データパターンのデータ長と同一の長さを有するRZ型の光信号列とし、
前記データパターンを当該回路内に維持した後、前記外部光入力ポートP−FF−Inから前記光信号列FF−1が入力されると、入力した前記光信号列FF−1を用いて、前記位相変調手段R1−2、L1−2を駆動させて、前記位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列に位相差を生じさせて、当該光信号列の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンが反転したデータパターンとするフリップフロップを行って、前記光分岐部C−1へ周回させて、
以降の周回は、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力された前の周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記第1の光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される当該周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンが反転したデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させて、当該データパターンを当該回路内に維持すると共に、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか他方から出力される光信号列を、前記光信号列Data−1と同一のデータパターンとして、繰り返し出力される状態に遷移させた後、
前記光信号列Gate−1を、前記クロック信号光CLK−1のクロックと同期し、前記データパターンの周期にも同期すると共に、当該データパターンのデータ長と同一の長さを有するRZ型の光信号列とし、
前記外部光入力ポートP−Gate−Inから前記光信号列Gate−1が入力されると、入力した前記光信号列Gate−1を用いて、前記光位相変調手段R−2、L−2を駆動させて、前記光入力ポートP−MZ−2−Inから入力されて前記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2の2つの前記第2の光干渉アーム中を伝搬している光信号列に位相差を生じさせることにより、前記光信号列Gate−1のデータ長の間だけ、前記光入力ポートP−MZ−2−Inから入力された光信号列を前記光出力ポートP−Data−Outから出力する構成であって、
前記光位相変調手段R1−1、L1−1は
前記光位相変調手段R1−1、L1−1の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa3、a4と、一方側の2つの光入出力ポートa9、a10と他方側の2つの光入出力ポートa5、a6とを備えた第1の光干渉型合分岐手段b1と、一方側の2つの光入出力ポートa7、a8と他方側の2つの光入出力ポートa11、a12とを備えた第2の光干渉型合分岐手段b2と、2つの光位相変調部c1、c2と、光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1、e2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4と、左右2つの光干渉アームを構成する光導波路e5及びe7と光導波路e6及びe8と、注入電流量に応じて信号光の位相を調整することで前記光干渉アームの光路長を調整する光位相調整部d1,d2とを有し、
前記光入出力ポートa1、a2は前記光入出力導波路e1,e2を介して前記光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa5、a6は前記光導波路e5、e6を介して前記光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続され、前記光位相変調部c1、c2の他方側は前記光導波路e7、e8を介して前記光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa11、a12は前記光入出力導波路e3、e4を介して前記光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続され、前記光位相調整部d1,d2は前記2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられており、
前記光入出力ポートa1は前記光信号列Data−1又は前記光信号列CLK−1−out−DMZ1である光位相変調制御信号光を前記光位相変調手段R1−1、L1−1に入力する前記光入力ポートP−R1−1、P−L1−1に該当し、前記光入出力ポートa2は前記クロック信号光CLK−1である被光位相変調信号光を前記光位相変調手段R1−1、L1−1に入力する光入力ポートに該当し、前記光入出力ポートa3は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から前記光位相変調制御信号光を出力する光出力ポートに該当し、前記光入出力ポートa4は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から前記被光位相変調信号光を出力する光出力ポートに該当しており、
受光強度に応じた電流を検出できる受光部が前記光入出力ポートa3に設けられている構成であり、
前記光位相変調手段R1−2、L1−2は、
前記光位相変調手段R1−2、L1−2の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa3、a4と、一方側の2つの光入出力ポートa9、a10と他方側の2つの光入出力ポートa5、a6とを備えた第1の光干渉型合分岐手段b1と、一方側の2つの光入出力ポートa7、a8と他方側の2つの光入出力ポートa11、a12とを備えた第2の光干渉型合分岐手段b2と、2つの光位相変調部c1、c2と、光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1、e2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4と、左右2つの光干渉アームを構成する光導波路e5及びe7と光導波路e6及びe8と、注入電流量に応じて信号光の位相を調整することで前記光干渉アームの光路長を調整する光位相調整部d1,d2とを有し、
前記光入出力ポートa1、a2は前記光入出力導波路e1,e2を介して前記光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa5、a6は前記光導波路e5、e6を介して前記光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続され、前記光位相変調部c1、c2の他方側は前記光導波路e7、e8を介して前記光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa11、a12は前記光入出力導波路e3、e4を介して前記光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続され、前記光位相調整部d1,d2は前記2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられており、
前記光入出力ポートa1は前記光信号列FF−1である光位相変調制御信号光を前記光位相変調手段R1−2、L1−2に入力する前記光入力ポートP−R1−2、P−L1−2に該当し、前記光入出力ポートa4は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列である被光位相変調信号光を前記光位相変調手段R1−2、L1−2に入力する光入力ポートに該当し、前記光入出力ポートa3は前記光位相変調手段R1−2、L1−2から前記光位相変調制御信号光を出力する光出力ポートに該当し、前記光入出力ポートa2は前記光位相変調手段R1−2、L1−2から前記被光位相変調信号光を出力する光出力ポートに該当しており、
受光強度に応じた電流を検出できる受光部が前記光入出力ポートa3に設けられている構成であり、
前記光位相変調手段R−2、L−2は、
前記光位相変調手段R−2、L−2の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa3、a4と、一方側の2つの光入出力ポートa9、a10と他方側の2つの光入出力ポートa5、a6とを備えた第1の光干渉型合分岐手段b1と、一方側の2つの光入出力ポートa7、a8と他方側の2つの光入出力ポートa11、a12とを備えた第2の光干渉型合分岐手段b2と、2つの光位相変調部c1、c2と、光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1、e2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4と、左右2つの光干渉アームを構成する光導波路e5及びe7と光導波路e6及びe8と、注入電流量に応じて信号光の位相を調整することで前記光干渉アームの光路長を調整する光位相調整部d1,d2とを有し、
前記光入出力ポートa1、a2は前記光入出力導波路e1,e2を介して前記光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa5、a6は前記光導波路e5、e6を介して前記光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続され、前記光位相変調部c1、c2の他方側は前記光導波路e7、e8を介して前記光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa11、a12は前記光入出力導波路e3、e4を介して前記光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続され、前記光位相調整部d1,d2は前記2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられており、
前記光入出力ポートa1は前記光信号列Gate−1である光位相変調制御信号光を前記光位相変調手段R−2、L−2に入力する前記光入力ポートP−R2、P−L2に該当し、前記光入出力ポートa2は前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossから光信号列である被光位相変調信号光を前記光位相変調手段R−2、L−2に入力する光入力ポートに該当し、前記光入出力ポートa3は前記光位相変調手段R−2、L−2から前記光位相変調制御信号光を出力する光出力ポートに該当し、前記光入出力ポートa4は前記光位相変調手段R−2、L−2から前記被光位相変調信号光を出力する光出力ポートに該当しており、
受光強度に応じた電流を検出できる受光部が前記光入出力ポートa3に設けられている構成である
ことを特徴とする。
また、第5の発明に係る光信号バッファメモリ回路は、
第4の発明に係る光信号バッファメモリ回路において、
更に、
当該回路内に維持している前記データパターンを消去する消去制御用となる光信号列ERS−1を入力するための外部光入力ポートP−ERS−Inと、
光入力ポートP−C2−1、P−C2−2ならびに前記光導波路18接続された光出力ポートP−C2−4を有し、前記光入力ポートP−C2−1ならびにP−C2−2から入力される光信号列を同一の前記光出力ポートP−C2−4へ結合させるための光合波部C−2と、
前記外部光入力ポートP−Data−Inからの光信号列を前記光入力ポートP−C2−1へと導く光導波路16と、
前記外部光入力ポートP−ERS−Inからの光信号列を前記光入力ポートP−C2−2へと導く光導波路17と、
を備え、
前記光信号列ERS−1を、前記クロック信号光CLK−1のクロックと同期し、前記データパターンの周期にも同期すると共に、前記データパターンのデータ長と同一の長さを有するRZ型の光信号列とし、
前記光信号列Data−1のデータパターンと同じデータパターン又は反転したデータパターンを当該回路内に維持した後、前記外部光入力ポートP−ERS−Inから前記光信号列ERS−1が入力されると、入力された前記光信号列ERS−1と前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される前記光信号列CLK−1−out−DMZ1とを用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記第1の光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1の位相を全てπ変調させ、
且つ、前記光信号列ERS−1の入力と同時に、前記外部光入力ポートP−FF−Inから前記光信号列FF−1が入力されると、入力した前記光信号列FF−1を用いて、前記位相変調手段R1−2、L1−2を駆動させて、前記位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列の位相を更にπ変調させて、当該光信号列を前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか他方から出力することにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からは光出力がない初期状態へ戻す
ことを特徴とする。
本発明によれば、格納する光信号長に対して任意の整数倍の光遅延を付与して出力させることが可能で、且つ、[第1の従来技術]に記載の光バッファメモリにおいて課題であった「調整可能な光遅延量のパターンを多くするにつれ、光回路としてより大がかりなものになってしまう」ことを克服でき、且つ、[第2の従来技術]に記載の光バッファメモリにおいて課題であった「光バッファメモリ回路に使用される損失補償用光増幅器からのASE等の混入ノイズの影響や同光バッファメモリ回路内の光導波に伴う分散効果の影響等による光信号波形劣化に起因した付与可能な光遅延限界が生じてしまう」ことを克服し、原理的に無限の光遅延量を付与することを可能とすることが出来る。
そして更には、光結合系と光パワー検出器が不要とし、且つ、光回路上への損失等の影響を余分に与えることもなく、光位相変調手段の光干渉アームの実効長初期調整を行うことを可能とすることができる。
本発明による光信号バッファメモリ回路の構成例を示す概略図である。 本発明による光信号バッファメモリ回路の構成例を示す概略図である。 光信号バッファメモリ回路における各種光信号列のタイミングチャートである。 (a)〜(d)は光−光位相変調手段の構成例を示す概略図である。 (a)〜(d)は光−光位相変調手段の構成例を示す概略図である。 (a)、(d)は光信号バッファメモリ回路で用いる光−光位相変調手段の構成例を示す概略図である。 従来検討が行われた光遅延導波路アレイと光スイッチならびに光カプラから構成される光バッファ回路の一例を示す概略図である。 光導波路ループと伝搬補償用光アンプならびに光スイッチから構成される光周回型バッファ回路の一例を示す概略図である。
以下、本発明の実施例を図面に参照して詳細に説明する。
まず、図1〜図3を参照して本発明の実施例に係る光信号バッファメモリ回路の基本回路構成について説明し、次に図4〜図6を参照して前記光信号バッファメモリ回路に用いられる光−光位相変調手段R1−1,L1−1,R1−2,L1−2,R−2,L−2の光回路構成例について説明する。
(光信号バッファメモリ回路の基本回路構成の説明)
図1と図2は光信号バッファメモリ回路に光シャッター機能が付加されているか否かが異なるだけであるため、ここでは両者をまとめて説明する。
光信号バッファメモリ回路は、化合物半導体基板上に集積型光回路として作成した平面型光回路であるか、或いは 石英系プレーナ光波回路(PLC)と化合物光半導体デバイスとのハイブリッド集積化により作成された平面型光回路(非特許文献2)であるか、或いは、 シリコン平面基板上に集積型光回路として作成された平面型光回路(非特許文献3)である。 以下、詳細に説明する。
(構成)
図1及び図2に示す本実施例の光信号バッファメモリ回路において、P−OCLK−Inは、図3の「OC source」に示される様な、「クロック信号光源から出力されるクロック光パルスであって、ピーク光パワーが一定のRZ(Return to Zero)型のクロック信号光」となるクロック信号光CLK−1の外部光入力ポートである。
又、P−Data−Inは、図3の「OD source」に示される様な、「当該光信号バッファメモリ回路へ格納する目的で入力されるデータ用光信号列」となる光信号列Data−1の外部光入力ポートである。
又、P−FF−Inは、図3の「F.F. cntl.」に示される様な、「当該光信号バッファメモリ回路へ格納されたデータ用光信号列の情報のマーク(1)とスペース(0)をすべて反転させる、いわゆる、フリップフロップ操作を行う際に入力されるフリップフロップ制御用光信号列」となる光信号列FF−1の外部光入力ポートである。
又、P−ERS−Inは、図3の「ERS cntl.」に示される様な、「当該光信号バッファメモリ回路へ格納された情報をリセットさせる際に入力される消去制御用光信号列」となる光信号列ERS−1の外部光入力ポートである。
又、C−2は、光入力ポートP−C2−1、P−C2−2、光出力ポートP−C2−3、P−C2−4を有し、上記外部光入力ポートP−Data−Inから光導波路16を介して光入力ポートP−C2−1へ入力された入力光信号列Data−1と上記外部光入力ポートP−ERS−Inから光導波路17を介して光入力ポートP−C2−2へ入力された入力光信号列ERS−1を同一の光出力ポートP−C2−4から出力し、後段の2×2光分岐部C−1の一方の光入力ポートP−C1−1へと導く光導波路18へ結合させるための2×1光合波部である。
なお、光信号列Data−1、ERS−1を外部の機器で切り替えて入力できるのであれば、光合波部C−2を用いずに、例えば、上記外部光入力ポートP−Data−Inを光導波路18へ直接接続し、上記外部光入力ポートP−Data−Inから光信号列Data−1又は光信号列ERS−1を光導波路18へ直接入力するようにしてもよい。
又、MZ−1は、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段として用いる光回路部であり、左右2つの第1の光干渉アーム(光導波路11R、12R、13R及び光導波路11L、12L、13L)を有し、光導波路11R及び光導波路11Lでは、一部を互いに近接して配置して、方向性結合器を構成し、光導波路13R及び光導波路13Lでも、一部を互いに近接して配置して、方向性結合器を構成している。
又、R1−1、R1−2、L1−1、L1−2は、外部光入力ポートP−OCLK−Inからマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1に入力され、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の左右2つの第1の光干渉アームを伝搬するクロック光信号列(後述する第1のクロック光信号列、第2のクロック光信号列)の位相を変調する光位相変調手段である。光位相変調手段R1−1、R1−2、L1−1、L1−2は2つの方向性結合器の間に配置されており、具体的には、光位相変調手段R1−1は光導波路11Rと光導波路12Rとの間に、光位相変調手段R1−2は光導波路12Rと光導波路13Rとの間に、光位相変調手段L1−1は光導波路11Lと光導波路12Lとの間に、光位相変調手段L1−2は光導波路12Lと光導波路13Lとの間に配置されている。つまり、光位相変調手段R1−2は光位相変調手段R1−1の後段側に、光位相変調手段L1−2は光位相変調手段L1−1の後段側に位置している。
ここで、第1のクロック光信号列は、クロック信号光CLK−1を方向性結合器で分岐した光信号列であり、第2のクロック光信号列は、第1のクロック光信号列が位相変調手段R1−1、L1−1で光位相変調を受けた後の光信号列である。
又、P−MZ−1−crossは、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の外部光入力ポートP−OCLK−Inに対するcross側からの光信号列を出力する光出力ポートである。
又、P−MZ−1−barは、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の外部光入力ポートP−OCLK−Inに対するbar側から当該マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の被光強度変調光となる光信号列CLK−1−out−DMZ1を出力する光出力ポートである。
又、C−1は、光入力ポートP−C1−1、P−C1−2、光出力ポートP−C1−3、P−C1−4を有し、上記光合波部C−2の光出力ポートP−C2−4からの光信号列を、光導波路18を介して、光入力ポートP−C1−1から入力させるとともに分岐させて、光出力ポートP−C1−3とP−C1−4とから出力させ、又、上記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の光出力ポートP−MZ−1−barからの光信号列を、光導波路14を介して、光入力ポートP−C1−2から入力させるとともに分岐させて、光出力ポートP−C1−3とP−C1−4とから出力させるための光分岐部である。
又、P−R1−1、P−L1−1は、上記光分岐部C−1の光出力ポートP−C1−3、P−C1−4から出力される光信号列を、光導波路15R、15Lを介して、上記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の2つの第1の光干渉アーム内の光位相変調手段R1−1、L1−1へ入力するための光入力ポートである。
又、C−3は、光入力ポートP−C3−1、P−C3−2、光出力ポートP−C3−3、P−C3−4を有し、上記外部光入力ポートP−FF−Inから、光導波路21を介して、入力された光信号列を分岐させ、光出力ポートP−C3−3ならびにP−C3−4から出力させるための光分岐部である。
又、P−R1−2、P−L1−2は、上記光分岐部C−3の光出力ポートP−C3−3、P−C3−4から出力される光信号列を、光導波路22R、22Lを介して、上記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の2つの第1の光干渉アーム内の光位相変調手段R1−2、L1−2へ入力するための光入力ポートである。
又、D−D−1は、上記光分岐部C−1で分岐され、光出力ポートP−C1−3ならびにP−C1−4から出力される2つの光信号列にそれぞれ光位相変調手段R1−1、L1−1に到達するまでの光伝搬遅延差を『上記クロック光信号CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満』となるように付与するための光伝搬遅延差付与部であり、ここでは、上記光伝搬遅延差を生じる光路長の光導波路部を光導波路15Lに配置している。
又、D−D−2は、上記光分岐部C−3で分岐され光出力ポートP−C3−3ならびにP−C3−4から出力される2つの光信号列にそれぞれ光位相変調手段R1−2、L1−2に到達するまでの光伝搬遅延差を『上記クロック光信号CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満』となるように付与するための光伝搬遅延差付与部であり、ここでは、上記光伝搬遅延差を生じる光路長の光導波路部を光導波路22Lに配置している。
又、MZ−2は、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段として用いる光回路部であり、左右2つの第2の光干渉アーム(光導波路31R、32R及び光導波路31L、32L)を有し、光導波路31R及び光導波路31Lでは、一部を互いに近接して配置して、方向性結合器を構成し、光導波路32R及び光導波路32Lでも、一部を互いに近接して配置して、方向性結合器を構成している。
又、P−MZ−2−Inは、上記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の光出力ポートP−MZ−1−crossから出力される光信号列を、光導波路30を介して、上記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2へと入力するための光入力ポートである。
又、P−Data−Outは、上記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2の光入力ポートP−MZ−2−Inに対するbar側からの光信号列を出力する光出力ポートである。なお、P−MON−Outは、そのcross側からの光信号列を出力する光出力ポートである。
又、R−2、L−2は、光入力ポートP−MZ−2−Inからマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2に入力され、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2の左右2つの第2の光干渉アームを伝搬する光信号列の位相を変調する光位相変調手段である。光位相変調手段R−2、L−2は2つの方向性結合器の間に配置されており、光位相変調手段R−2は光導波路31Rと光導波路32Rとの間に、光位相変調手段L−2は光導波路31Lと光導波路32Lとの間に配置されている。
又、P−Gate−Inは、図3の「Shutter cntl.」に示される様な、「当該光信号バッファメモリ回路へ格納された後、フリップフロップ操作を施されることにより、上記光出力ポートP−MZ−1−crossから出力される光信号列、即ち、当該光信号バッファメモリ回路へ格納する目的で入力された光信号列Dtata−1と同一のデータパターンを有する光信号列を上記光出力ポートP−Data−Outへと導き出力させる際に入力される光シャッター開閉制御用光信号列」となる光信号列Gate−1の外部光入力ポートである。
又、C−4は、光入力ポートP−C4−1、P−C4−2、光出力ポートP−C4−3、P−C4−4を有し、上記外部光入力ポートP−Gate−Inから、光導波路41を介して、入力された光信号列を分岐させ、光出力ポートP−C4−3ならびにP−C4−4から出力させるための光分岐部である。
又、P−R2、P−L2は、上記光分岐部C−4の光出力ポートP−C4−3、P−C4−4から出力される光信号列を、光導波路42R、42Lを介して、上記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2の2つの第2の光干渉アーム内の光位相変調手段R−2、L−2へ入力するための光入力ポートである。
又、D−D−3は、上記光分岐部C−4で分岐され、光出力ポートP−C4−3ならびにP−C4−4から出力される2つの光信号列にそれぞれ光位相変調手段R−2、L−2に到達するまでの光伝搬遅延差を『上記クロック光信号CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満』となるように付与するための光伝搬遅延差付与部であり、ここでは、上記光伝搬遅延差を生じる光路長の光導波路部を光導波路42Rに配置している。
なお、制御用光信号列となる光信号列FF−1、ERS−1、Gate−1は、例えば、これらの光信号列となる光パルス列を発生させる1つ又は各々個別の発生器を用い、クロック信号光CLK−1及び光信号列Data−1(又は光信号列CLK−1−out−DMZ1)と同期する様にして、外部光入力ポートP−FF−In、P−ERS−In、P−Gate−Inから各々入力すればよい。
ここで、本実施例の光回路は、導波路部分を低損失な半導体導波路で構成すると共に、光位相変調手段R1−1、R1−2、L1−1、L1−2、R−2、L−2として、後述する図4(a)〜図4(c),図5(a)〜図5(c),図6(a),図6(b)に示すような光位相変調手段からなる光半導体回路を用いる構成とし、全体を光半導体で集積化して製作する。
又は、本実施例の光回路は、光導波路部分を石英系プレーナ光波回路(PLC)で構成すると共に、光位相変調手段R1−1、R1−2、L1−1、L1−2、R−2、L−2として、後述する図4(a)〜図4(c),図5(a)〜図5(c),図6(a),図6(b)に示すような光位相変調手段からなるPLC−光半導体のハイブリット回路を用いる構成とし、全体をPLCと光半導体のハイブリッドで製作する。
次に、本実施例の光信号バッファメモリ回路における動作、具体的には、データ保持(バファリング)、フリップフロップ、出力、格納データ消去について、図1、図2を参照して説明する。
(動作−データ保持)
スタンダードなマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段に於いては、干渉器を構成する2つの光干渉アームを光が伝搬する際に位相差が生じない状態が、変調駆動が行われていない状態であり、このとき、入力側に対してcross側から光信号が100%出力される。一方、位相差がπとなる状態のときbar側から光信号が100%出力される。
従って、図1、図2に示された光信号バッファメモリ回路にクロック信号光CLK−1が外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力される場合、クロック光信号CLK−1は100%光出力ポートP−MZ−1−crossから出力され、光出力ポートP−MZ−1−barからは何らかの光出力は得られない状態(光信号バッファメモリ回路が何ら情報を保持していない空の状態:初期状態)となっている。
このとき、図3の「OD source」に示される様に、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力され続けているクロック信号光CLK−1と同期がとれている光信号列Data−1が外部光入力ポートP−Data−Inから入力され、光位相変調手段R1−1ならびにL1−1を駆動して、MZ−1の左右の第1の光干渉アーム中を伝搬している第1のクロック光信号列(クロック信号光CLK−1)の位相をπ変調させて、第1のクロック光信号列の各パルスのオン又はオフを行う。
すると、光信号列Data−1のMark(1)となっている位置のパルスに対応した第1のクロック光信号列のクロックパルスのみにπ位相変調が付与され、光信号列Data−1のSpace(0)となっている位置のパルスに対応した第1のクロック光信号列のクロックパルスは位相変調が付与されないため、光信号列Data−1と同じデータパターンで、MZ−1の光出力ポートP−MZ−1−barから出力される様になる。なお、図3では、光信号列Data−1の一例として、「10101010」の8ビットの光信号列を入力している。
そして、この光信号列Data−1と同じデータパターンである、P−MZ−1−barから出力された光信号列CLK−1−out−DMZ1が、光分岐部C−1を介して、光位相変調手段R1−1、L1−1へと入力され光位相変調を誘起させるため、次の周回に於いても、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の左右の第1の光干渉アーム中を伝搬している第1のクロック光信号列は、大本の光信号列Data−1と同じデータパターンの光信号列CLK−1−out−DMZ1により、上記と同様の光位相変調を受け、大本の光信号列Data−1と同じデータパターンでMZ−1の光出力ポートP−MZ−1−barから出力されることが繰り返されることとなり、結果として、図3の「Buffering State」に示される様に(図3中のN=1〜3の3周期分の光信号パルス列を参照)、光信号列Data−1と同じデータパターンが当該光信号バッファメモリ回路に、一連の駆動状態として保持されることとなる。
このとき、[第2の従来技術]に記載の光バッファメモリの様に、「大本の光パルス列を、光増幅を繰り返しながら光導波路ループ中を光伝搬させ続けることによって信号データパターンを保持する場合」と異なり、本実施例では、「光位相変調制御信号光」となる光信号列Data−1又は光信号列CLK−1−out−DMZ1を用いて、「被光位相変調信号光」となるクロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、光信号列Data−1と同じデータパターンの新たな光信号列を複製(コピー)しており、そのため、光バッファメモリ回路に使用される損失補償用光増幅器からのASE等の混入ノイズの影響や同光バッファメモリ回路内の光導波に伴う分散効果の影響等を排除できることから、光信号波形劣化に起因した付与可能な光遅延限界が生じてしまうことが無くなるという特筆すべき特性が実現されることとなる。
(動作−フリップフロップ)
更に、上記の様にして、光信号列Data−1と同じデータパターンが当該光信号バッファメモリ回路に一連の駆動状態として保持された状態において、図3の「F.F. cntl.」に示される様に、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力され続けているクロック信号光CLK−1と同期がとれ、且つ、既に一連の駆動状態として保持している光信号列Data−1と同じデータパターンとの周期も同期がとれ、このデータパターンのデータ長と同一の長さを有する光信号列FF−1が外部光入力ポートP−FF−Inから入力され、光位相変調手段R1−2ならびにL1−2を駆動して、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の左右の第1の光干渉アーム中を伝搬している第2のクロック光信号列(位相変調された第1のクロック光信号列)の位相をπ変調させて、第2のクロック光信号列の各パルスのオン又はオフを行う。
すると、既に保持されていた一連の駆動状態の効果により、光位相変調手段R1−1ならびにL1−1においてπ付与される光位相変調と合わせたトータルでは、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の左右の第1の光干渉アーム中を伝搬している第1のクロック光信号列の被る位相変調は、光信号列Data−1(又は光信号列CLK−1−out−DMZ1)のMark(1)となっている位置のパルスに対応した第1のクロック光信号列のクロックパルスでは2πの位相変調が付与され、一つ前の周回においては位相変調が付与されなかった光信号列Data−1(又は光信号列CLK−1−out−DMZ1)のSpace(0)となっている位置のパルスに対応した第1のクロック光信号列のクロックパルスにはπの位相変調が付与されることとなる。
この結果、これらの光位相変調を受けたクロックパルス列は光信号列Data−1と反転したデータパターンとなって、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の光出力ポートP−MZ−1−barから出力され、且つ同時に、これらの光位相変調を受けたクロックパルス列は光信号列Data−1と同じデータパターンとなって、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の光出力ポートP−MZ−1−crossから出力され、いわゆるフリップフロップ操作が実現されることとなる。結果として、図3の「Buffering State」に示される様に(図3中のN=4〜5の2周期分の光信号パルス列を参照)、光信号列Data−1と反転したデータパターン(「01010101」の8ビットの光信号列)が当該光信号バッファメモリ回路に、一連の駆動状態として保持されることとなる。
(動作−出力)
更に、上記の様にして、光信号列Data−1と同じデータパターンが当該光信号バッファメモリ回路の光出力ポートP−MZ−1−crossから繰り返し出力され、光入力ポートP−MZ−2−Inからマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2に入力されている状態において、図3の「Shutter cntl.」に示される様に、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力され続けているクロック信号光CLK−1と同期がとれ、且つ、既に一連の駆動状態として保持している光信号列Data−1の反転データパターン(又は、光入力ポートP−MZ−2−Inへ繰り返し入力され続けている光信号列Data−1と同じデータパターン)の光信号列との周期も同期がとれ、このデータパターンのデータ長と同一の長さを有する光信号列Gate−1が外部光入力ポートP−Gate−Inから入力され、光位相変調手段R−2ならびにL−2を駆動して、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2の左右の第2の光干渉アーム中を伝搬している光信号列(光信号列Data−1と同じデータパターンの光信号列)の位相をπ変調させる。
すると、当該光位相変調を行った周期において、光信号列Gate−1が入力された時間窓、即ち、光信号列Gate−1のデータ長の間だけ、図3のOutputに示される様に、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2の光入力ポートP−MZ−2−Inから入力された光信号列Data−1と同じデータパターンの光信号列を、光出力ポートP−Data−Outから出力させることができる。
(動作−リセット)
更に、上記の様にして、光信号列Data−1と同じデータパターン又は反転データパターンが当該光信号バッファメモリ回路に一連の駆動状態として保持された状態において、図3の「ERS cntl.」に示される様に、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力され続けているクロック信号光CLK−1と同期がとれ、且つ、既に一連の駆動状態として保持している光信号列Data−1と同じデータパターン又は反転データパターンとの周期も同期がとれ、このデータパターンのデータ長と同一の長さを有する光信号列ERS−1が外部光入力ポートP−ERS−Inから入力され、既に光出力ポートP−MZ−1−barから出力され、光分岐部C−1を介して、光位相変調手段R1−1、L1−1へと入力されている光信号列CLK−1−out−DMZ1と共に、光位相変調手段R1−1ならびにL1−1を駆動して、光位相変調手段R1−1、L1−1を構成するSOAにおいて、利得飽和効果に起因する同SOAの位相変調効果の制御光パルスパワーに対する飽和効果を援用することにより、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の左右の第1の光干渉アーム中を伝搬している第1のクロック光信号列の位相を全てπ変調させる。
これと同時に、図3の「F.F. cntl.」に示される様に、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力され続けているクロック信号光CLK−1と同期がとれ、且つ、既に一連の駆動状態として保持している光信号列Data−1と同じデータパターン又は反転データパターン(光入力ポートP−MZ−2−Inへ繰り返し入力され続けている光信号列Data−1と同じデータパターン)との周期も同期がとれ、このデータパターンのデータ長と同一の長さを有する光信号列FF−1が外部光入力ポートP−FF−Inから入力され、光位相変調手段R1−2ならびにL1−2を駆動して、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の左右の第1の光干渉アーム中を伝搬している第2のクロック光信号列の位相をπ変調させる。
総じて、マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の左右の第1の光干渉アーム中を伝搬している第1のクロック光信号列の位相を2π変調させ、全てのクロックパルスを光出力ポートP−MZ−1−crossから出力させることにより、はじめに述べた光出力ポートP−MZ−1−barからは何らかの光出力は得られない状態(光信号バッファメモリ回路が何ら情報を保持していない空の状態:初期状態)へと戻すことができる。
なお、ここでは、光出力ポートP−MZ−1−barに光導波路14を接続して、光信号列CLK−1−out−DMZ1を光分岐部C−1へ周回させているが、光出力ポートP−MZ−1−crossに光導波路14を接続して、光信号列CLK−1−out−DMZ1を光分岐部C−1へ周回させるようにしてもよい。その場合には、光伝搬遅延差付与部D−D−1を光導波路15R上に設け、光伝搬遅延差付与部D−D−2を光導波路22R上に設けると共に、光出力ポートP−MZ−1−barに光導波路30を接続する。
同様に、ここでは、光出力ポートP−Data−Outから光信号列Data−1と同じデータパターンの光信号列を出力するようにしているが、光出力ポートP−MON−Outから光信号列Data−1と同じデータパターンの光信号列を出力するようにしてもよい。その場合には、光伝搬遅延差付与部D−D−3を光導波路42L上に設ける。
(光位相変調手段の光回路構成例の説明)
次に、光−光位相変調手段R1−1,L1−1,R1−2,L1−2,R−2,L−2の光回路構成例について説明する。
ここでは図4(a)〜図4(c),図5(a)〜図5(c),図6(a),図6(b)を参照して、まず、光−光位相変調手段R1−1,L1−1,R1−2,L1−2,R−2,L−2の基本回路構成について説明し、次に受光部f1について説明する。
図4(a)〜図4(c),図5(a)〜図5(c),図6(a),図6(b)は、光−光位相変調手段R1−1、L1−1、R1−2、L1−2として適用される光−光位相変調手段の光回路構成例を示した図である。
なお、ここでは光−光位相変調手段に入力する2つの光信号列を、便宜的に「被光位相変調信号光」、「光位相変調制御信号光」と呼ぶ。
(光位相変調手段の基本回路構成の説明)
図4(a)〜図4(c),図5(a)〜図5(c),図6(a),図6(b)に示す光−光位相変調手段は、同一平面基板型光回路内に集積化して作成される。
図4(a)〜図4(c),図5(a)〜図5(c),図6(a),図6(b)において、a1、a2は当該光−光位相変調手段の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポート、a3、a4は当該光−光位相変調手段の光回路全体の他方側の2つの光入出力ポート、b1、b2はマルチモード干渉カプラ(第1、第2の光干渉型合分岐手段)、a9、a10はマルチモード干渉カプラb1の一方の光入出力ポート、a5、a6はマルチモード干渉カプラb1の他方の光入出力ポート、a7、a8はマルチモード干渉カプラb2の一方の光入出力ポート、a11、a12はマルチモード干渉カプラb1の他方の光入出力ポート、e1、e2は当該光−光位相変調手段の光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路、e3、e4は当該光−光位相変調手段の光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路、e5及びe7とe6及びe8は左右2つの光干渉アームを構成する光導波路、c1、c2は2つの光位相変調部、d1、d2は光位相調整部である。
マルチモード干渉カプラb1は一方側の2つの光入出力ポートa9,a10と他方側の2つの光入出力ポートa5,a6とを有し、マルチモード干渉カプラb2は一方側の2つの光入出力ポートa7,a8と他方側の2つの光入出力ポートa11,a12とを備えている。
光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2は、光導波路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1,e2を介してマルチモード干渉カプラb1の一方側の光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続されている。
マルチモード干渉カプラb1の他方側の光入出力ポートa5、a6は、一方側の2つの光導波路e5、e6を介して光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続されている。
光位相変調部c1、c2の他方側は、他方側の2つの光導波路e7、e8を介してマルチモード干渉カプラb2の一方側の光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続されている。即ち、光位相変調部c1、c2は2つの光干渉アーム(光導波路e5、e7と光導波路e6、e8)のそれぞれに設けられている。
マルチモード干渉カプラb2の他方側の光入出力ポートa11、a12は、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4を介して光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続されている。
光位相調整部d1,d2は注入電流量に応じて信号光の位相を調整できるものであり、2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられている。
即ち、図4(a)では光位相調整部d1が光導波路e7に設けられ、図4(b)では光位相調整部d2が光導波路e8に設けられ、図4(c)では光位相調整部d1,d2が光導波路e7、e8にそれぞれ設けられている。図5(a)では光位相調整部d1が光導波路e5に設けられ、図5(b)では光位相調整部d2が光導波路e6に設けられ、図5(c)では光位相調整部d1,d2が光導波路e5、e6にそれぞれ設けられている。図6(a)では光位相調整部d1,d2が光導波路e7、e6にそれぞれ設けられ、図6(b)では光位相調整部d1,d2が光導波路e5、e8にそれぞれ設けられている。
マルチモード干渉カプラb1では、例えば「被光位相変調信号光」と「光位相変調制御信号光」を2つの光入出力ポートa1、a2から光入出力ポートa9、a10を介してそれぞれ入力したとすると、この光入出力ポートa1、a2から入力した「被光位相変調信号光」ならびに「光位相変調制御信号光」をそれぞれ分岐し、分岐した「被光位相変調信号光」の一方と「光位相変調制御信号光」の一方とを合波して光入出力ポートa5から出力し、分岐した「被光位相変調信号光」の他方と「光位相変調制御信号光」の他方とを合波して光入出力ポートa6から出力する。
同様に、マルチモード干渉カプラb2でも、例えば光位相変調部c1、c2から出力される2つの信号光Sig−1、Sig−2をそれぞれ個別に光入出力ポートa7、a8から入力すると、信号光Sig−1ならびに信号光Sig−2をそれぞれ分岐し、分岐した信号光Sig−1の一方と信号光Sig−2の一方とを合波して光入出力ポートa11から出力し、分岐した信号光Sig−1の他方と信号光Sig−2の他方とを合波して光入出力ポートa12から出力する。
光位相変調部c1、c2は、「光位相変調制御信号光」の光強度に応じて屈折率が変化する性質を持つ光導波路構造のものであり、光導波路構造の光半導体増幅器(SOA)であるか、或いは、量子ドット層を含む光導波路構造であるか、或いは、定電圧駆動状態の半導体EA(Electro-Absorption)変調器であるかの何れかである。光位相変調部c1は光導波路e5と光導波路e7との間(即ち一方の光干渉アーム)に配置され、光位相変調部c2は光導波路e6と光導波路e8との間(即ち他方の光干渉アーム)に配置されている。
上記の様に光−光位相変調手段として、2つのマルチモード干渉カプラ(MMI)b1、b2が、光位相変調を付加する機能を果たす光位相変調部c1、c2(例えば光半導体増幅器(SOA))を含む光干渉アームで結ばれた構成のマッハ・ツェンダ干渉回路を用いている。
このマッハ・ツェンダ干渉回路の2つの光干渉アームの光路長は、これら2つの光干渉アームの一方または両方に設けた光位相調整部d1、d2を用いて使用時に厳密に調整する。
このような構成により、例えば、「光位相変調制御信号光」を光入出力ポートa1から入力させ、「被光位相変調信号光」を光入出力ポートa2から入力させて、光位相変調部c1、c2で「光位相変調制御信号光」により「被光位相変調信号光」に光位相変調を加えた後、光位相変調を受けた「被光位相変調信号光」を光入出力ポートa4のみから選択的に出力させ、「光位相変調制御信号光」を光入出力ポートa3のみから選択的に出力させることが可能となる。
或いは、その逆に光入出力ポートa3、a4の何れか一方から「光位相変調制御信号光」を入力させ、光入出力ポートa3、a4の何れか他方から「被光位相変調信号光」を入力させて、光位相変調部c1、c2で「光位相変調制御信号光」により「被光位相変調信号光」に光位相変調を加えた後、光入出力ポートa1、a2の何れか一方のみから選択的に光位相変調を受けた「被光位相変調信号光」を出力させ、光入出力ポートa1、a2の何れか他方のみから選択的に「光位相変調制御信号光」を出力させることも可能である。
或いは、光入出力ポートa1、a2の何れか一方から「光位相変調制御信号光」を入力させ、光入出力ポートa3、a4の何れか一方から「被光位相変調信号光」を入力させて、光位相変調部c1、c2で「光位相変調制御信号光」により「被光位相変調信号光」に光位相変調を加えた後、光入出力ポートa1、a2の何れか他方のみから選択的に光位相変調を受けた「被光位相変調信号光」を出力させ、光入出力ポートa3、a4の何れか他方のみから選択的に「光位相変調制御信号光」を出力させることも可能である。
或いは、その逆に光入出力ポートa3、a4の何れか一方から「光位相変調制御信号光」を入力させ、光入出力ポートa1、a2の何れか一方から「被光位相変調信号光」を入力させて、光位相変調部c1、c2で「光位相変調制御信号光」により「被光位相変調信号光」に光位相変調を加えた後、光入出力ポートa3、a4の何れか他方のみから選択的に光位相変調を受けた「被光位相変調信号光」を出力させ、光入出力ポートa1、a2の何れか他方のみから選択的に「光位相変調制御信号光」を出力させることも可能である。
つまり、光入出力ポートa1,a2,a3,a4のうち、何れか1つの光入出力ポートを「光位相変調制御信号光」を入力させる光入力ポートに設定し、何れか1つの光入出力ポートを「被光位相変調信号光」を入力させる光入力ポートに設定し、何れか1つの光入出力ポートを光位相変調を受けた「被光位相変調信号光」を出力させる光出力ポートに設定し、何れか1つの光入出力ポートを「光位相変調制御信号光」を出力させる光出力ポートに設定することができる。
そして、図1、図2中の光位相変調手段R1−1では、「光位相変調制御信号光」は光信号列Data−1又は光信号列CLK−1−out−DMZ1であり、光入出力ポートa1に該当する光入力ポートP−R1−1から入力し、「被光位相変調信号光」は第1のクロック光信号列であり、光導波路11Rが接続された光位相変調手段R1−1の光入力ポート(光入出力ポートa2に該当する)から入力されることになり、光導波路12Rが接続された光位相変調手段R1−1の光出力ポート(光入出力ポートa4に該当する)から光位相変調を受けた第1のクロック光信号列(第2の第1のクロック光信号列)のみを選択的に出力することになる。また、図1、図2では図示を省略しているが、何も結合されていない空きの光位相変調手段R1−1の光出力ポート(光入出力ポートa3に該当する)からは「光位相変調制御信号光」(光信号列Data−1又は光信号列CLK−1−out−DMZ1)が出力される。
図1、図2中の光位相変調手段L1−1では、「光位相変調制御信号光」は光信号列Data−1又は光信号列CLK−1−out−DMZ1であり、光入出力ポートa1に該当する光入力ポートP−L1−1から入力し、「被光位相変調信号光」は第1のクロック光信号列であり、光導波路11Lが接続された光位相変調手段L1−1の光入力ポート(光入出力ポートa2に該当する)から入力されることになり、光導波路12Lが接続された光位相変調手段L1−1の光出力ポート(光入出力ポートa4に該当する)から光位相変調を受けた第1のクロック光信号列(第2のクロック光信号列)のみを選択的に出力することになる。また、図1、図2では図示を省略しているが、何も結合されていない空きの光位相変調手段L1−1の光出力ポート(光入出力ポートa3に該当する)からは「光位相変調制御信号光」(光信号列Data−1又は光信号列CLK−1−out−DMZ1)が出力される。
図1、図2中の光位相変調手段R1−2では、「光位相変調制御信号光」はフリップフロップ制御用の光信号列FF−1であり、光入出力ポートa1に該当する光入力ポートP−R1−2から入力し、「被光位相変調信号光」は光位相変調手段R1−1で光位相変調を受けた後の第1のクロック光信号列(第2のクロック光信号列)であり、光導波路12Rが接続された光位相変調手段R1−2の入力ポート(光入出力ポートa4に該当する)から入力されることになり、光導波路13Rが接続された光位相変調手段R1−2の出力ポート(光入出力ポートa2に該当する)から光位相変調を受けた第2のクロック光信号列のみを選択的に出力することになる。また、図1、図2では図示を省略しているが、何も結合されていない空きの光位相変調手段R1−2の光出力ポート(光入出力ポートa3に該当する)からは「光位相変調制御信号光」(光信号列FF−1)が出力される。
図1、図2中の光位相変調手段L1−2では、「光位相変調制御信号光」はフリップフロップ制御用の光信号列FF−1であり、光入出力ポートa1に該当する光入力ポートP−L1−2から入力し、「被光位相変調信号光」は光位相変調手段L1−1で光位相変調を受けた後の第1のクロック光信号列(第2のクロック光信号列)であり、光導波路12Lが接続された光位相変調手段L1−2の入力ポート(光入出力ポートa4に該当する)から入力されることになり、光導波路13Lが接続された光位相変調手段L1−2の出力ポート(光入出力ポートa2に該当する)から光位相変調を受けた第2のクロック光信号列のみを選択的に出力することになる。また、図1、図2では図示を省略しているが、何も結合されていない空きの光位相変調手段L1−2の光出力ポート(光入出力ポートa3に該当する)からは「光位相変調制御信号光」(光信号列FF−1)が出力される。
図2中の光位相変調手段R−2では、光位相変調制御信号光」は光シャッター開閉制御用光信号列」となる光信号列Gate−1であり、光入出力ポートa1に該当する光入力ポートP−R2から入力し、「被光位相変調信号光」はマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の光出力ポートP−MZ−1−crossから出力されてマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2へ入力される光信号列であり、光導波路31Rが接続された光位相変調手段R−2の入力ポート(光入出力ポートa2に該当する)から入力されることになり、光導波路32Rが接続された光位相変調手段R−2の出力ポート(光入出力ポートa4に該当する)から光位相変調を受けた前記光信号列(被光位相変調信号光)のみを選択的に出力することになる。また、図1、図2では図示を省略しているが、何も結合されていない空きの光位相変調手段R−2の光出力ポート(光入出力ポートa3に該当する)からは「光位相変調制御信号光」(光信号列Gate−1)が出力される。
図2中の光位相変調手段L−2では、光位相変調制御信号光」は光シャッター開閉制御用光信号列」となる光信号列Gate−1であり、光入出力ポートa1に該当する光入力ポートP−L2から入力し、「被光位相変調信号光」はマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の光出力ポートP−MZ−1−crossから出力されてマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2へ入力される光信号列であり、光導波路31Lが接続された光位相変調手段L−2の入力ポート(光入出力ポートa2に該当する)から入力されることになり、光導波路32Lが接続された光位相変調手段L−2の出力ポート(光入出力ポートa4に該当する)から光位相変調を受けた前記光信号列(被光位相変調信号光)のみを選択的に出力することになる。また、図1、図2では図示を省略しているが、何も結合されていない空きの光位相変調手段L−2の光出力ポート(光入出力ポートa3に該当する)からは「光位相変調制御信号光」(光信号列Gate−1)が出力される。
(受光部の説明)
次に受光部f1について説明する。
上記のようなマッハ・ツェンダ干渉型の光導波路回路構成を平面基板型の集積型光回路として実現した光−光位相変調手段を用いる場合、この光−光位相変調手段において所望の「信号光−制御光分離動作」、即ち、例えば光−光位相変調手段の一方側の光入出力ポートa1,a2のうちの特定の一方の光入出力ポートa2から入力されたクロック光信号列などの「被光位相変調信号光」を、光−光位相変調手段の他方側の光入出力ポートa3、a4のうちの特定の一方の光入出力ポートa4から選択的に出力させ、且つ、前記一方側の光入出力ポートa1、a2のうちの特定の他方の光入力ポートa1から入力させた先に光強度変調を被った光信号列CLK−1−out−DMZ1などの「光位相変調制御信号光」を、前記他方側の光入出力ポートa3、a4のうちの特定の他方の光入出力ポートa3から選択的に出力させるためには、干渉系を構成する2つの光導波路アーム(光干渉アーム)の信号光に対する実効長のバランスが精密に調整されている必要がある。
ところが、この光導波路回路を製造する際には避けがたい様々な製造誤差が生じるため、製造後にあらかじめ具備させておいた光位相調整部d1,d2を用いて精密に前記実効長を初期調整しバランスをとることとなる。
この光干渉アームの実効長初期調整において、例えば、光位相調整部d1、d2により位相調整を行いながら光出力ポートa3、a4からの光出力パワーを測定評価する際、上記のような基本回路構成の光−光位相変調手段では、全体が平面型光回路で有る場合、次のような課題があった。
(1) 2つの光出力側ポートである光入出力ポートa3、a4のうちの一方の光出力ポートa3は何も結合されていない空きポートであるため、この光出力ポートa3からの光出力パワーを測定評価することは可能であるが、光入出力ポートa3、a4のうちの他方の光出力ポートa4は閉じた光回路内に存在する場合があり、その場合には光回路上に損失等の影響を与えずに外部にその光出力を取り出すことが困難である。
(2) 仮に光回路上に損失等の影響を与えることを前提に外部に光出力を取り出すための光入出力ポートを光出力ポートa4に付与した場合でも、位相調整時には当該光入出力ポートに対して個別の光結合系と光パワー検出器を用意しなければならない。
そこで、図4(a)〜図4(c),図5(a)〜図5(c),図6(a),図6(b)に示すように、先に光強度変調を被った光信号列CLK−1−out−DMZ1などの「光位相変調制御信号光」の出力ポートとなる光出力ポートa3に受光部f1を設けられている。
この受光部f1は、先に光強度変調を被った光信号列CLK−1−out−DMZ1などの「光位相変調制御信号光」の出力ポートとなる光出力ポートa3から出力された信号光を受光してこの受光強度に応じた電流を検出できる特性を有するものである。
また、受光部f1は、化合物半導体基板上に集積型光回路として作成するか、或いは 化合物光半導体受光デバイスを石英系プレーナ光波回路(PLC)上の当該箇所に配置させるか、或いは、シリコン平面基板上に集積型光回路として作成する。
この受光部f1によって光出力ポートa3からの光出力パワーを測定評価することが可能であるため、上記(2)に記載したような光結合系と光パワー検出器が不要となり、更には上記(1)に記載したような光回路上への損失等の影響を余分に与えることもなく、光干渉アームの実効長初期調整を行うことが可能となり、光回路の特性向上と、光回路の動作条件の調整の簡易化や経済化を図ることが可能となる。
本発明は、光通信、光プロセシングならびに光コンピューターにおける光信号バッファメモリ回路に適用可能なものである。
MZ−1:マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段

P−OCLK−In:クロック信号光入力用外部光入力ポート
P−MZ−1−bar:P−OCLK−Inに対してbar側に位置する光出力ポート
P−MZ−1−cross:P−OCLK−Inに対してcross側に位置する光出力ポート

R1−1:光位相変調手段
P−R1−1:光位相変調手段R1−1への制御光の光入力ポート
L1−1:光位相変調手段
P−L1−1:光位相変調手段L1−1への制御光の光入力ポート

R1−2:光位相変調手段
P−R1−2:光位相変調手段R1−2への制御光の光入力ポート
L1−2:光位相変調手段
P−L1−2:光位相変調手段L1−2への制御光の光入力ポート

C−1:光分岐部(光分岐手段)
P−C1−1:光入力ポート
P−C1−2:光入力ポート
P−C1−3:光出力ポート
P−C1−4:光出力ポート

C−2:光合波部(光合波手段)
P−C2−1:光入力ポート
P−C2−2:光入力ポート
P−C2−3:光出力ポート
P−C2−4:光出力ポート

C−3:光分岐部(光分岐手段)
P−C3−1:光入力ポート
P−C3−2:光入力ポート
P−C3−3:光出力ポート
P−C3−4:光出力ポート

P−Data−In:データ用光信号列入力用外部光入力ポート
P−ERS−In:格納情報消去制御用光信号列入力用外部光入力ポート
P−FF−In:フリップフロップ制御用光信号列入力用外部光入力ポート

D−D−1:光伝搬遅延差付与部(光伝搬遅延差付与手段)
D−D−2:光伝搬遅延差付与部(光伝搬遅延差付与手段)

MZ−2:マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段

P−MZ−2−In:光入力ポート
P−Data−out:光信号列出力用光出力ポート

R−2:光位相変調手段
P−R2:光位相変調手段R−2への制御光の光入力ポート
L−2:光位相変調手段
P−L2:光位相変調手段L−2への制御光の光入力ポート

C−4:光分岐部(光分岐手段)
P−C4−1:光入力ポート
P−C4−2:光入力ポート
P−C4−3:光出力ポート
P−C4−4:光出力ポート

P−Gate−In:光信号出力ゲート開閉制御用光信号列入力用外部光入力ポート

D−D−3:光伝搬遅延差付与部(光伝搬遅延差付与手段)

P−OP−In:光入力ポート
P−OP−Out:光出力ポート
OS−1:1×N光スイッチ
ODL−1〜ODL−N:光遅延線
O−Loop:光導波路ループ
OA:光増幅器
OS−2:2×2光スイッチ

a1〜a12:光入出力ポート
b1、b2:マルチモード干渉カプラ(第1、第2の光干渉型合分岐手段)
c1、c2:光位相変調部
d1、d2:光位相調整部
e1〜e4:光入出力導波路
e5〜e8:光導波路(光干渉アーム)
f1:受光部

Claims (5)

  1. クロック信号光源から出力されたクロック信号光CLK−1を入力するための外部光入力ポートP−OCLK−Inと、前記外部光入力ポートP−OCLK−Inに対してbar側に位置する光出力ポートP−MZ−1−barならびにcross側に位置する光出力ポートP−MZ−1−crossとを有する2つの光干渉アームと、一方の前記光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L1−1と、他方の前記光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R1−1とを有し、マッハ・ツェンダ型の干渉器として機能するマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1と、
    格納する情報を有する光信号列Data−1を入力するための外部光入力ポートP−Data−Inと直接又は間接に接続され、前記光信号列Data−1を導く光導波路18と、
    前記光導波路18と接続されて前記外部光入力ポートP−Data−Inからの光信号列Data−1が入力される光入力ポートP−C1−1、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からの光信号列が入力されるP−C1−2ならびに光出力ポートP−C1−3、P−C1−4とを有し、前記光入力ポートP−C1−2、P−C1−1から入力した光信号列を前記光出力ポートP−C1−3、P−C1−4へと分岐出力させるための光分岐部C−1と、
    前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からの光信号列を前記光入力ポートP−C1−2へと導く光導波路14と、
    光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段R1−1に入力するための光入力ポートP−R1−1に接続されて前記光出力ポートP−C1−4からの光信号列を導く光導波路15Rと、
    光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段L1−1に入力するための光入力ポートP−L1−1に接続されて前記光出力ポートP−C1−3からの光信号列を導く光導波路15Lと、
    前記光導波路15L又は前記光導波路15R上に設けられ、前記光出力ポートP−C1−3ならびにP−C1−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L1−1ならびにP−R1−1へと到達するタイミングを、前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光導波路部D−D−1と、
    を備え、
    前記クロック信号光CLK−1として、RZ(Return to Zero)型の信号光を前記外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力しておき、
    前記クロック信号光CLK−1のクロックに同期した前記光信号列Data−1が前記外部光入力ポートP−Data−Inから入力されると、最初は、入力された前記光信号列Data−1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンと同一のデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させ、
    以降の周回は、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力された前の周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される当該周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンと同一のデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させて、当該データパターンを当該回路内に維持する構成であって、
    前記光位相変調手段R1−1、L1−1は
    前記光位相変調手段R1−1、L1−1の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa3、a4と、一方側の2つの光入出力ポートa9、a10と他方側の2つの光入出力ポートa5、a6とを備えた第1の光干渉型合分岐手段b1と、一方側の2つの光入出力ポートa7、a8と他方側の2つの光入出力ポートa11、a12とを備えた第2の光干渉型合分岐手段b2と、2つの光位相変調部c1、c2と、光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1、e2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4と、左右2つの光干渉アームを構成する光導波路e5及びe7と光導波路e6及びe8と、注入電流量に応じて信号光の位相を調整することで前記光干渉アームの光路長を調整する光位相調整部d1,d2とを有し、
    前記光入出力ポートa1、a2は前記光入出力導波路e1,e2を介して前記光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa5、a6は前記光導波路e5、e6を介して前記光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続され、前記光位相変調部c1、c2の他方側は前記光導波路e7、e8を介して前記光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa11、a12は前記光入出力導波路e3、e4を介して前記光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続され、前記光位相調整部d1,d2は前記2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられており、
    前記光入出力ポートa1は前記光信号列Data−1又は前記光信号列CLK−1−out−DMZ1である光位相変調制御信号光を前記光位相変調手段R1−1、L1−1に入力する前記光入力ポートP−R1−1、P−L1−1に該当し、前記光入出力ポートa2は前記クロック信号光CLK−1である被光位相変調信号光を前記光位相変調手段R1−1、L1−1に入力する光入力ポートに該当し、前記光入出力ポートa3は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から前記光位相変調制御信号光を出力する光出力ポートに該当し、前記光入出力ポートa4は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から前記被光位相変調信号光を出力する光出力ポートに該当しており、
    受光強度に応じた電流を検出できる受光部が前記光入出力ポートa3に設けられている構成である
    ことを特徴とする光信号バッファメモリ回路。
  2. 請求項1に記載の光信号バッファメモリ回路において、
    更に、
    前記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の一方の前記光干渉アームの光導波路上であって、前記光位相変調手段L1−1の後段側に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L1−2と、
    前記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の他方の前記光干渉アームの光導波路上であって、前記光位相変調手段R1−1の後段側に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R1−2と、
    当該回路内に維持している前記データパターンのフリップフロップ制御用となる光信号列FF−1を入力するための外部光入力ポートP−FF−Inと、
    光入力ポートP−C3−2ならびに光出力ポートP−C3−3、P−C3−4とを有し、前記外部光入力ポートP−FF−Inから入力される前記光信号列FF−1を前記光入力ポートP−C3−2から入力し、前記光出力ポートP−C3−3、P−C3−4へと分岐出力させるための光分岐部C−3と、
    前記外部光入力ポートP−FF−Inからの前記光信号列FF−1を前記光入力ポートP−C3−2へと導く光導波路21と、
    光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段R1−2に入力するための光入力ポートP−R1−2に接続されて前記光出力ポートP−C3−4からの光信号列を導く光導波路22Rと、
    光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段L1−2に入力するための光入力ポートP−L1−2に接続されて前記光出力ポートP−C3−3からの光信号列を導く光導波路22Lと、
    前記光導波路22L又は前記光導波路22R上に設けられ、前記光出力ポートP−C3−3ならびにP−C3−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L1−2ならびにP−R1−2へと到達するタイミングを、前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光導波路部D−D−2と、
    を備え、
    前記光信号列FF−1を、前記クロック信号光CLK−1のクロックと同期し、前記データパターンの周期にも同期すると共に、前記データパターンのデータ長と同一の長さを有するRZ型の光信号列とし、
    前記データパターンを当該回路内に維持した後、前記外部光入力ポートP−FF−Inから前記光信号列FF−1が入力されると、入力した前記光信号列FF−1を用いて、前記位相変調手段R1−2、L1−2を駆動させて、前記位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列に位相差を生じさせて、当該光信号列の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンが反転したデータパターンとするフリップフロップを行って、前記光分岐部C−1へ周回させて、
    以降の周回は、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力された前の周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される当該周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンが反転したデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させて、当該データパターンを当該回路内に維持する構成であって、
    前記光位相変調手段R1−2、L1−2は、
    前記光位相変調手段R1−2、L1−2の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa3、a4と、一方側の2つの光入出力ポートa9、a10と他方側の2つの光入出力ポートa5、a6とを備えた第1の光干渉型合分岐手段b1と、一方側の2つの光入出力ポートa7、a8と他方側の2つの光入出力ポートa11、a12とを備えた第2の光干渉型合分岐手段b2と、2つの光位相変調部c1、c2と、光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1、e2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4と、左右2つの光干渉アームを構成する光導波路e5及びe7と光導波路e6及びe8と、注入電流量に応じて信号光の位相を調整することで前記光干渉アームの光路長を調整する光位相調整部d1,d2とを有し、
    前記光入出力ポートa1、a2は前記光入出力導波路e1,e2を介して前記光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa5、a6は前記光導波路e5、e6を介して前記光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続され、前記光位相変調部c1、c2の他方側は前記光導波路e7、e8を介して前記光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa11、a12は前記光入出力導波路e3、e4を介して前記光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続され、前記光位相調整部d1,d2は前記2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられており、
    前記光入出力ポートa1は前記光信号列FF−1である光位相変調制御信号光を前記光位相変調手段R1−2、L1−2に入力する前記光入力ポートP−R1−2、P−L1−2に該当し、前記光入出力ポートa4は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列である被光位相変調信号光を前記光位相変調手段R1−2、L1−2に入力する光入力ポートに該当し、前記光入出力ポートa3は前記光位相変調手段R1−2、L1−2から前記光位相変調制御信号光を出力する光出力ポートに該当し、前記光入出力ポートa2は前記光位相変調手段R1−2、L1−2から前記被光位相変調信号光を出力する光出力ポートに該当しており、
    受光強度に応じた電流を検出できる受光部が前記光入出力ポートa3に設けられている構成である
    ことを特徴とする光信号バッファメモリ回路。
  3. 請求項2に記載の光信号バッファメモリ回路において、
    更に、
    当該回路内に維持している前記データパターンを消去する消去制御用となる光信号列ERS−1を入力するための外部光入力ポートP−ERS−Inと、
    光入力ポートP−C2−1、P−C2−2ならびに前記光導波路18に接続された光出力ポートP−C2−4を有し、前記光入力ポートP−C2−1ならびにP−C2−2から入力される光信号列を同一の前記光出力ポートP−C2−4へ結合させるための光合波部C−2と、
    前記外部光入力ポートP−Data−Inからの光信号列を前記光入力ポートP−C2−1へと導く光導波路16と、
    前記外部光入力ポートP−ERS−Inからの光信号列を前記光入力ポートP−C2−2へと導く光導波路17と、
    を備え、
    前記光信号列ERS−1を、前記クロック信号光CLK−1のクロックと同期し、前記データパターンの周期にも同期すると共に、前記データパターンのデータ長と同一の長さを有するRZ型の光信号列とし、
    前記光信号列Data−1のデータパターンと同じデータパターン又は反転したデータパターンを当該回路内に維持した後、前記外部光入力ポートP−ERS−Inから前記光信号列ERS−1が入力されると、入力された前記光信号列ERS−1と前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される前記光信号列CLK−1−out−DMZ1とを用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1の位相を全てπ変調させ、
    且つ、前記光信号列ERS−1の入力と同時に、前記外部光入力ポートP−FF−Inから前記光信号列FF−1が入力されると、入力した前記光信号列FF−1を用いて、前記位相変調手段R1−2、L1−2を駆動させて、前記位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列の位相を更にπ変調させて、当該光信号列を前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか他方から出力することにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からは光出力がない初期状態へ戻す
    ことを特徴とする光信号バッファメモリ回路。
  4. クロック信号光源から出力されたクロック信号光CLK−1を入力するための外部光入力ポートP−OCLK−Inと、前記外部光入力ポートP−OCLK−Inに対してbar側に位置する光出力ポートP−MZ−1−barならびにcross側に位置する光出力ポートP−MZ−1−crossとを有する2つの第1の光干渉アームと、一方の前記第1の光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L1−1と、他方の前記第1の光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R1−1とを有し、マッハ・ツェンダ型の干渉器として機能するマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1と、
    格納する情報を有する光信号列Data−1を入力するための外部光入力ポートP−Data−Inと直接又は間接に接続され、前記光信号列Data−1を導く光導波路18と、
    前記光導波路18と接続されて前記外部光入力ポートP−Data−Inからの光信号列Data−1が入力される光入力ポートP−C1−1、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からの光信号列が入力されるP−C1−2ならびに光出力ポートP−C1−3、P−C1−4とを有し、前記光入力ポートP−C1−2、P−C1−1から入力した光信号列を前記光出力ポートP−C1−3、P−C1−4へと分岐出力させるための光分岐部C−1と、
    前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からの光信号列を前記光入力ポートP−C1−2へと導く光導波路14と、
    光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段R1−1に入力するための光入力ポートP−R1−1に接続されて前記光出力ポートP−C1−4からの光信号列を導く光導波路15Rと、
    光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段L1−1に入力するための光入力ポートP−L1−1に接続されて前記光出力ポートP−C1−3からの光信号列を導く光導波路15Lと、
    前記光導波路15L又は前記光導波路15R上に設けられ、前記光出力ポートP−C1−3ならびにP−C1−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L1−1ならびにP−R1−1へと到達するタイミングを、前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光導波路部D−D−1と、
    を備え、
    前記クロック信号光CLK−1として、RZ(Return to Zero)型の信号光を前記外部光入力ポートP−OCLK−Inから入力しておき、
    前記クロック信号光CLK−1のクロックに同期した前記光信号列Data−1が前記外部光入力ポートP−Data−Inから入力されると、最初は、入力された前記光信号列Data−1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記第1の光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンと同一のデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させ、
    以降の周回は、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力された前の周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記第1の光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される当該周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンと同一のデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させて、当該データパターンを当該回路内に維持する
    光信号バッファメモリ回路において、
    更に、
    前記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の一方の前記第1の光干渉アームの光導波路上であって、前記光位相変調手段L1−1の後段側に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L1−2と、
    前記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−1の他方の前記第1の光干渉アームの光導波路上であって、前記光位相変調手段R1−1の後段側に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R1−2と、
    当該回路内に維持している前記データパターンのフリップフロップ制御用となる光信号列FF−1を入力するための外部光入力ポートP−FF−Inと、
    光入力ポートP−C3−2ならびに光出力ポートP−C3−3、P−C3−4とを有し、前記外部光入力ポートP−FF−Inから入力される前記光信号列FF−1を前記光入力ポートP−C3−2から入力し、前記光出力ポートP−C3−3、P−C3−4へと分岐出力させるための光分岐部C−3と、
    前記外部光入力ポートP−FF−Inからの前記光信号列FF−1を前記光入力ポートP−C3−2へと導く光導波路21と、
    光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段R1−2に入力するための光入力ポートP−R1−2に接続されて前記光出力ポートP−C3−4からの光信号列を導く光導波路22Rと、
    光位相変調作用を誘起させるための光信号列を前記光位相変調手段L1−2に入力するための光入力ポートP−L1−2に接続されて前記光出力ポートP−C3−3からの光信号列を導く光導波路22Lと、
    前記光導波路22L又は前記光導波路22R上に設けられ、前記光出力ポートP−C3−3ならびにP−C3−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L1−2ならびにP−R1−2へと到達するタイミングを、前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光導波路部D−D−2と、
    前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか他方から出力される光信号列を入力するための光入力ポートP−MZ−2−Inと、前記光入力ポートP−MZ−2−Inに対してbar側に位置する光出力ポートP−Data−Outならびにcross側に位置する光出力ポートP−MON−Outとを有する2つの第2の光干渉アームと、一方の前記第2の光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段L−2と、他方の前記第2の光干渉アームの光導波路上に位置し同光干渉アーム中を伝搬する光信号列の位相に変調を与えるための光位相変調手段R−2とを有し、マッハ・ツェンダ型の干渉器として機能するマッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2と、
    前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか他方からの光信号列を前記光入力ポートP−MZ−2−Inへと導く光導波路30と、
    当該回路内に維持している前記データパターンの光信号列の出力を行うための光信号出力開閉制御用となる光信号列Gate−1を入力するための外部光入力ポートP−Gate−Inと、
    光入力ポートP−C4−2ならびに光出力ポートP−C4−3、P−C4−4とを有し、前記外部光入力ポートP−Gate−Inから入力される前記光信号列Gate−1を前記光入力ポートP−C4−2から入力し、前記光出力ポートP−C4−3、P−C4−4へと分岐出力させるための光分岐部C−4と、
    前記外部光入出力ポートP−Gate−Inからの前記光信号列Gate−1を前記光入力ポートP−C4−2へと導く光導波路41と、
    光位相変調作用を誘起させるための信号光列を前記光位相変調手段L−2に入力するための光入力ポートP−L2に接続されて前記光出力ポートP−C4−3からの光信号列を導く光導波路42Lと、
    光位相変調作用を誘起させるための信号光列を前記光位相変調手段R−2に入力するための光入力ポートP−R2に接続されて前記光出力ポートP−C4−4からの光信号列を導く光導波路42Rと、
    前記光導波路42L又は前記光導波路42R上に設けられ、前記光出力ポートP−C4−3ならびにP−C4−4から同時に出力される光信号列が前記光入力ポートP−L2ならびにP−R2へと到達するタイミングを、前記前記クロック信号光CLK−1のパルス幅以上かつパルス繰り返し周期未満となるように調整するための光遅延を生み出す光導波路部D−D−3と、
    を備え、
    前記光信号列FF−1を、前記クロック信号光CLK−1のクロックと同期し、前記データパターンの周期にも同期すると共に、前記データパターンのデータ長と同一の長さを有するRZ型の光信号列とし、
    前記データパターンを当該回路内に維持した後、前記外部光入力ポートP−FF−Inから前記光信号列FF−1が入力されると、入力した前記光信号列FF−1を用いて、前記位相変調手段R1−2、L1−2を駆動させて、前記位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列に位相差を生じさせて、当該光信号列の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンが反転したデータパターンとするフリップフロップを行って、前記光分岐部C−1へ周回させて、
    以降の周回は、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力された前の周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記第1の光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1に位相差を生じさせて、前記クロック信号光CLK−1の各パルスのオン又はオフを行うことにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される当該周回の前記光信号列CLK−1−out−DMZ1を、前記光信号列Data−1のデータパターンが反転したデータパターンとして、前記光分岐部C−1へ周回させて、当該データパターンを当該回路内に維持すると共に、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか他方から出力される光信号列を、前記光信号列Data−1と同一のデータパターンとして、繰り返し出力される状態に遷移させた後、
    前記光信号列Gate−1を、前記クロック信号光CLK−1のクロックと同期し、前記データパターンの周期にも同期すると共に、当該データパターンのデータ長と同一の長さを有するRZ型の光信号列とし、
    前記外部光入力ポートP−Gate−Inから前記光信号列Gate−1が入力されると、入力した前記光信号列Gate−1を用いて、前記光位相変調手段R−2、L−2を駆動させて、前記光入力ポートP−MZ−2−Inから入力されて前記マッハ・ツェンダ干渉型光強度変調手段MZ−2の2つの前記第2の光干渉アーム中を伝搬している光信号列に位相差を生じさせることにより、前記光信号列Gate−1のデータ長の間だけ、前記光入力ポートP−MZ−2−Inから入力された光信号列を前記光出力ポートP−Data−Outから出力する構成であって、
    前記光位相変調手段R1−1、L1−1は
    前記光位相変調手段R1−1、L1−1の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa3、a4と、一方側の2つの光入出力ポートa9、a10と他方側の2つの光入出力ポートa5、a6とを備えた第1の光干渉型合分岐手段b1と、一方側の2つの光入出力ポートa7、a8と他方側の2つの光入出力ポートa11、a12とを備えた第2の光干渉型合分岐手段b2と、2つの光位相変調部c1、c2と、光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1、e2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4と、左右2つの光干渉アームを構成する光導波路e5及びe7と光導波路e6及びe8と、注入電流量に応じて信号光の位相を調整することで前記光干渉アームの光路長を調整する光位相調整部d1,d2とを有し、
    前記光入出力ポートa1、a2は前記光入出力導波路e1,e2を介して前記光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa5、a6は前記光導波路e5、e6を介して前記光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続され、前記光位相変調部c1、c2の他方側は前記光導波路e7、e8を介して前記光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa11、a12は前記光入出力導波路e3、e4を介して前記光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続され、前記光位相調整部d1,d2は前記2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられており、
    前記光入出力ポートa1は前記光信号列Data−1又は前記光信号列CLK−1−out−DMZ1である光位相変調制御信号光を前記光位相変調手段R1−1、L1−1に入力する前記光入力ポートP−R1−1、P−L1−1に該当し、前記光入出力ポートa2は前記クロック信号光CLK−1である被光位相変調信号光を前記光位相変調手段R1−1、L1−1に入力する光入力ポートに該当し、前記光入出力ポートa3は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から前記光位相変調制御信号光を出力する光出力ポートに該当し、前記光入出力ポートa4は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から前記被光位相変調信号光を出力する光出力ポートに該当しており、
    受光強度に応じた電流を検出できる受光部が前記光入出力ポートa3に設けられている構成であり、
    前記光位相変調手段R1−2、L1−2は、
    前記光位相変調手段R1−2、L1−2の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa3、a4と、一方側の2つの光入出力ポートa9、a10と他方側の2つの光入出力ポートa5、a6とを備えた第1の光干渉型合分岐手段b1と、一方側の2つの光入出力ポートa7、a8と他方側の2つの光入出力ポートa11、a12とを備えた第2の光干渉型合分岐手段b2と、2つの光位相変調部c1、c2と、光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1、e2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4と、左右2つの光干渉アームを構成する光導波路e5及びe7と光導波路e6及びe8と、注入電流量に応じて信号光の位相を調整することで前記光干渉アームの光路長を調整する光位相調整部d1,d2とを有し、
    前記光入出力ポートa1、a2は前記光入出力導波路e1,e2を介して前記光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa5、a6は前記光導波路e5、e6を介して前記光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続され、前記光位相変調部c1、c2の他方側は前記光導波路e7、e8を介して前記光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa11、a12は前記光入出力導波路e3、e4を介して前記光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続され、前記光位相調整部d1,d2は前記2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられており、
    前記光入出力ポートa1は前記光信号列FF−1である光位相変調制御信号光を前記光位相変調手段R1−2、L1−2に入力する前記光入力ポートP−R1−2、P−L1−2に該当し、前記光入出力ポートa4は前記光位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列である被光位相変調信号光を前記光位相変調手段R1−2、L1−2に入力する光入力ポートに該当し、前記光入出力ポートa3は前記光位相変調手段R1−2、L1−2から前記光位相変調制御信号光を出力する光出力ポートに該当し、前記光入出力ポートa2は前記光位相変調手段R1−2、L1−2から前記被光位相変調信号光を出力する光出力ポートに該当しており、
    受光強度に応じた電流を検出できる受光部が前記光入出力ポートa3に設けられている構成であり、
    前記光位相変調手段R−2、L−2は、
    前記光位相変調手段R−2、L−2の光回路全体の一方側の2つの光入出力ポートa1、a2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力ポートa3、a4と、一方側の2つの光入出力ポートa9、a10と他方側の2つの光入出力ポートa5、a6とを備えた第1の光干渉型合分岐手段b1と、一方側の2つの光入出力ポートa7、a8と他方側の2つの光入出力ポートa11、a12とを備えた第2の光干渉型合分岐手段b2と、2つの光位相変調部c1、c2と、光回路全体の一方側の2つの光入出力導波路e1、e2と、光回路全体の他方側の2つの光入出力導波路e3、e4と、左右2つの光干渉アームを構成する光導波路e5及びe7と光導波路e6及びe8と、注入電流量に応じて信号光の位相を調整することで前記光干渉アームの光路長を調整する光位相調整部d1,d2とを有し、
    前記光入出力ポートa1、a2は前記光入出力導波路e1,e2を介して前記光入出力ポートa9、a10にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa5、a6は前記光導波路e5、e6を介して前記光位相変調部c1、c2の一方側にそれぞれ接続され、前記光位相変調部c1、c2の他方側は前記光導波路e7、e8を介して前記光入出力ポートa7、a8にそれぞれ接続され、前記光入出力ポートa11、a12は前記光入出力導波路e3、e4を介して前記光入出力ポートa1、a2にそれぞれ接続され、前記光位相調整部d1,d2は前記2つの光干渉アームの何れか一方又は両方に設けられており、
    前記光入出力ポートa1は前記光信号列Gate−1である光位相変調制御信号光を前記光位相変調手段R−2、L−2に入力する前記光入力ポートP−R2、P−L2に該当し、前記光入出力ポートa2は前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossから光信号列である被光位相変調信号光を前記光位相変調手段R−2、L−2に入力する光入力ポートに該当し、前記光入出力ポートa3は前記光位相変調手段R−2、L−2から前記光位相変調制御信号光を出力する光出力ポートに該当し、前記光入出力ポートa4は前記光位相変調手段R−2、L−2から前記被光位相変調信号光を出力する光出力ポートに該当しており、
    受光強度に応じた電流を検出できる受光部が前記光入出力ポートa3に設けられている構成である
    ことを特徴とする光信号バッファメモリ回路。
  5. 請求項4に記載の光信号バッファメモリ回路において、
    更に、
    当該回路内に維持している前記データパターンを消去する消去制御用となる光信号列ERS−1を入力するための外部光入力ポートP−ERS−Inと、
    光入力ポートP−C2−1、P−C2−2ならびに前記光導波路18接続された光出力ポートP−C2−4を有し、前記光入力ポートP−C2−1ならびにP−C2−2から入力される光信号列を同一の前記光出力ポートP−C2−4へ結合させるための光合波部C−2と、
    前記外部光入力ポートP−Data−Inからの光信号列を前記光入力ポートP−C2−1へと導く光導波路16と、
    前記外部光入力ポートP−ERS−Inからの光信号列を前記光入力ポートP−C2−2へと導く光導波路17と、
    を備え、
    前記光信号列ERS−1を、前記クロック信号光CLK−1のクロックと同期し、前記データパターンの周期にも同期すると共に、前記データパターンのデータ長と同一の長さを有するRZ型の光信号列とし、
    前記光信号列Data−1のデータパターンと同じデータパターン又は反転したデータパターンを当該回路内に維持した後、前記外部光入力ポートP−ERS−Inから前記光信号列ERS−1が入力されると、入力された前記光信号列ERS−1と前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方から出力される前記光信号列CLK−1−out−DMZ1とを用いて、前記位相変調手段R1−1、L1−1を駆動させて、2つの前記第1の光干渉アーム中を伝搬している前記クロック信号光CLK−1の位相を全てπ変調させ、
    且つ、前記光信号列ERS−1の入力と同時に、前記外部光入力ポートP−FF−Inから前記光信号列FF−1が入力されると、入力した前記光信号列FF−1を用いて、前記位相変調手段R1−2、L1−2を駆動させて、前記位相変調手段R1−1、L1−1から出力された光信号列の位相を更にπ変調させて、当該光信号列を前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか他方から出力することにより、前記光出力ポートP−MZ−1−bar又は前記光出力ポートP−MZ−1−crossのいずれか一方からは光出力がない初期状態へ戻す
    ことを特徴とする光信号バッファメモリ回路。
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