JP7461349B2 - 光学活性材料を備えた素子 - Google Patents

Description

本発明は、光学活性材料を備えた素子並びにこの素子を用いて情報を処理および／または記憶する方法に関する。

情報を処理および／または記憶する例えばトランジスタ、論理回路またはプロセッサなどの従来の電子部品は、主に電荷キャリアの輸送および制御に基づいている。公知のトランジスタの例は、電界効果トランジスタである。電界効果トランジスタは、三つの端子を有する：
・ソース（“泉”，“流入”の英語）
・ゲート（“門”，“関門”の英語）－制御電極
・ドレイン（“シンク”，“排出”の英語）

電界効果トランジスタは電圧によって制御される。ドレインとソースの間の電流の制御または増幅は、半導体材料の導電性および非導電性領域を意のままに拡げたり狭めたりすることによって行われる。

ｐ型およびｎ型に予めドープされた半導体材料はこのとき、印加電圧またはそれにより生じる電界によって、電荷キャリアが欠乏するか過剰になる。（ウィキペディア：ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｆｅｌｄｅｆｆｅｋｔｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；状態：２０１７年１２月１８日午後１４時４３分）

従来技術によるこれまで知られている素子は、電荷キャリアの輸送に基づいた主に物理技術的な材料による解決手段を用いている。そのような素子は、動作中に熱を発生することが一般的に知られている。この場合、多くの場合に不利なのは、素子の効率が落ちて損失につながる特性の劣化が生じることである。

従来技術によれば、その相状態を変化させることができる活性材料の層をベースにしたメモリセルを備えた記憶素子（ＰＣＲＡＭ）も知られており、その素子では、活性材料が、電流パルスによってアモルファス状態から結晶状態にその相状態を変化させる。このタイプのメモリセル（特許文献１）では、情報ビットを記憶するためにカルコゲニド含有材料（典型的にはＧｅ－Ｓｂ－ＴｅまたはＡｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ化合物）の（非晶性（アモルファスの）または結晶性の）相状態が用いられる。情報を読み取るために、これらの化合物のアモルファス相と結晶相の導電性がはっきり異なることが用いられる。電流パルスがジュール熱によって材料を結晶化温度以上に加熱し、それによって材料を（部分的に）結晶化することで、アモルファス状態（高抵抗）にあるセルが結晶相（低抵抗）にプログラミングされる。二番目の電流パルスによって材料が結晶化温度よりも高い溶融温度以上に加熱され、さらに急速な冷却によりアモルファス状態へと移行し、それによりメモリセルはリセットないし消去される。これらの記憶素子における欠点は、書き込みプロセスと消去プロセスのいずれにも高い電流密度や熱量が必要になることである。

独国特許第１０２００４０４１８９３号明細書

Ｗｕｔｔｉｇ Ｍ， Ｙａｍａｄａ Ｎ． Ｐｈａｓｅ－ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｒｅｗｒｉｔｅａｂｌｅ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ． Ｎａｔ． Ｍａｔｅｒ． ［Ｉｎｔｅｒｎｅｔ］． ２００７；６：８２４-３２． ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｔｕｒｅ．ｃｏｍ／ｄｏｉｆｉｎｄｅｒ／１０．１０３８／ｎｍａｔ２００９より入手可能。 Ｖｉｅｗｅｇ Ｎ， Ｗｉｌｋ Ｒ， Ｓｈａｋｆａ ＭＫ， Ｋｌｏｃ ＪＭ， Ｓｃｈｅｌｌｅｒ Ｍ， Ｊａｎｓｅｎ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＣＢ Ｆａｍｉｌｙ． ２０１０ ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｓｏｃ． Ｗｉｎｔｅｒ Ｔｏｐ． Ｍｅｅｔ． Ｓｅｒ． ［Ｉｎｔｅｒｎｅｔ］． ＩＥＥＥ； ２０１０． ｐ． ３２-３． ｈｔｔｐ：／／ｉｅｅｅｘｐｌｏｒｅ．ｉｅｅｅ．ｏｒｇ／ｄｏｃｕｍｅｎｔ／５４２１９７７／より入手可能。 Ｒｅｙ－ｄｅ－Ｃａｓｔｒｏ Ｒ， Ｗａｎｇ Ｄ， Ｚｈｅｎｇ Ｘ， Ｖｅｒｅｖｋｉｎ Ａ， Ｓｏｂｏｌｅｗｓｋｉ Ｒ， Ｍｉｋｕｌｉｃｓ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｓｕｂｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ Ｆａｒａｄａｙ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ Ｃｄ１－ｘＭｎｘＴｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｍａｇｎｅｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ［Ｉｎｔｅｒｎｅｔ］． ２００４；８５：３８０６-８． ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０６３／１．１８０９２８０より入手可能。

従って、本発明の課題は、従来の素子に対して改善がなされたより速くてエネルギー効率の高い情報の処理および／または記憶を可能にする素子を提供することである。本発明の課題はさらに、この素子を用いて情報を処理および／または記憶する方法を提供することである。

この課題は、本発明により、主請求項に係る素子並びに並列請求項に係る方法を用いて解決される。さらに有利な構成は、それらの請求項を引用する従属請求項より得られる。

上記の課題を解決する本発明の素子は、外部作用、すなわち（例えばフォノンによる）熱的な作用および／または光子の光学的な作用により、或いは光、電気、エバネセントおよび／または磁気の形態の入力パワーの作用により、または、力学的な作用により、特定の材料がその光学的な出力特性を変化させるという知見に基づいている。この特性を情報の処理、記憶および読み取りに有利に利用できる。

こうして、本発明の範囲で、情報のキャリアとして少なくとも一つの光学活性材料を有し、その光学活性材料が光学的に検出可能な特性を有し、その特性を外部作用により変化させることができる素子が開発された。

本発明の範囲において光学活性材料とは、一例として、例えばフォノンおよび／または光子による熱的または光学的な作用の形態の外部作用に基づいて、または、光学的な場、電場、エバネッセント場および／または磁場の形態の入力パワーの作用により、または、機械的な作用により、その光学的な（出力）特性が変更可能とされていることで、それらが、その光学的に検出可能な特性の変化によって、特にその透過特性および／または反射特性の変化によって応答する材料を意味する。外部作用により引き起こされるこれらの変化は、例えば、構造の変化を伴って現れる可能性があり、特に、例えば、光学活性材料の分子および原子の構成の相互変化、材料の組成、原子の周囲の変化および／または材料の酸化数の変化を伴って現れる可能性があるが、これらの変化は、好ましくは外部作用の有無にかかわらず可逆的である。

光学活性材料は、固体、気体および／または液体として存在し得る。それらは、有機および／または無機のいずれでもあり得る。

光学活性材料として、例えば、フォトクロム、エレクトロクロム、マグネトクロムおよび／またはピエゾクロムである材料が適している。

好ましくは、光学的な作用によって、例えば一つ一つの光子の形での最小限のエネルギー作用によって変化させることのできる材料として、例えば、といってもそれに限定されるものではないが、以下の化合物を挙げることができる：

アゾ化合物、スチルベン、アザスチルベン、スピロピラン、スピロオキサジン、トリアリールメタン、ポリメチン、ピロール、ヒドラジン、シドノン、ジスルフィド、ニトロソダイマー及びキノン。カルコゲナイドベースの相変化化合物：例えば、ＧｅＴｅ－Ｓｂ_２Ｔｅ_３材料系、Ｔｅ－Ｇｅ－Ｓｂ－Ｓ材料系、Ａｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ材料系におけるもの、並びに相変化材料、Ｓｂ（Ｂｉ，Ａｕ，Ａｓ）、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｍｎ－Ｓｎ、Ｇｅ（Ｉｎ，Ａｇ，Ｓｎ）［非特許文献１］；タングステン、チタンの酸化物、アルカリ土類金属の硫化物及び銀と亜鉛のハロゲン化物。

特に光子による光学的な作用は、なかんずく例えば信号伝達体において例えば光子がフォノンに、特には熱に変り、この熱が光学活性材料の光学特性を変化させることにより、事後的に熱的な作用を誘起することもある。

好ましくは、電気的な作用によって変化させることができる材料として、例えば、といってもそれに限定されるものではないが、以下の化合物を挙げることができる：

次の酸化物：タングステン、イリジウム、モリブデン、ニッケル、バナジウム、セリウム、クロム、コバルト、銅、鉄、マンガン、ニオブ、パラジウム、プラセオジミウム、ロジウム、ルテニウム、共役導電性ポリマー、金属ポリマー、すなわち二つ以上のレドックス状態を持ち且つはっきりした電子吸収スペクトルを持つ材料；カルコゲナイドベースの相変化化合物：例えばＧｅＴｅ－Ｓｂ_２Ｔｅ_３材料系及びＡｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ材料系の相変化化合物；電気光学カー効果を示す及び／又は電場の作用により光学特性を変化させる材料。非線形光学に用いられる及び／又は複屈折性の材料：ＤＡＳＴ結晶（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒａｉｎｂｏｗｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄ＿ｄａｓｔ．ｐｈｐ）、液晶（非特許文献２）、電気光学結晶、特にＬｉＮｂＯ_３とＬｉＴａＯ_３、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｍｎ－Ｓｎ、Ｇｅ（Ｉｎ、Ａｇ、Ｓｎ）。

好ましくは磁気的な作用または磁気光学的な作用によって変化させることができる材料として、例えば、といってもそれに限定されるものではないが、以下の化合物を挙げることができる：

コロイド状に溶解したＦｅ_３Ｏ_４等の磁性ナノ粒子（コロイド溶液磁性ナノ粒子）、例えばＣｄＭｎＴｅ等といった希薄磁性半導体等を一例とする磁気光学カー効果（ＭＯＫＥ）を示す材料［特許文献３］。

好ましくは力学的な作用によって変化させることができる（光弾性の分野で用いられる）材料として、例えば、といってもそれに限定されるものではないが、以下の化合物を挙げることができる：

メカノクロム及び特にポリ塩化ビニルおよび蛍石等のピエゾクロム。

本発明において透過とは、電磁波（例えば光）に対する材料の透過性を意味する。例えば媒体Ａ（例えば空気）中を進む電磁波が有限の厚さの材料に当たると、材料Ｂの材料特性（特には例えば屈折率）に応じて一部が表面で反射されるとともに通過中に全てまたは一部が吸収される。残りは、材料Ｂを通って透過し、例えば材料Ｂの反対側で再び出射する（ウィキペディア）。透過を特定するための基準は透過率Ｔでもよい。

材料特性である透過率Ｔは、遮蔽物の後側の波の強度Ｉと手前側の強度Ｉ_０との間の商として定義される［ｈｔｔｐｓ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ＿（Ｐｈｙｓｉｋ）＃ｃｉｔｅ＿ｎｏｔｅ－１］：

従って、透過率Ｔは、“透過できる”強度の目安であり、０～１ないし１００％の間の値を取り得る。

本発明において反射とは、伝播媒質の屈折率または波の抵抗が変化する境界面での光の逆行を意味する。

透過を測定することと、反射を測定することとは、分けて捉えることができる。本発明においては、透過の測定が好ましくも本発明の課題の解決に資する。素子の有利な構成では、反射は抑制して構わない。というのも、反射は、それと結び付いた強度の損失のために素子効率の損失につながる可能性があるからである。

こうして、例えばレーザ光の形での例えば熱的な作用が、光学的に読み取り可能な透過の変化、特に例えば光学活性材料の吸収係数および／または屈折率の変化を生じさせ得る。この変化は、次に、光学分析ユニットを用いた読み取り操作により、材料が取り得る例えば１と０の状態および／または中間状態として読み取ることができる。記憶素子としての光学活性材料はこうして、例えば、１と０の位置にあることができ、その結果、情報のビットを保持することができる。こうして光学活性材料は、電気的に制御される通常のデータ記憶媒体の代わりになることができる。素子内に光学活性材料の一つおよび／または複数の異なる層を幾何学的且つ空間的に有利に配置することにより、例えば１００％までの透過を設定することができる。光学的な作用－例えばレーザ等の光子源によっても引き起こされる光学的な作用の場合、レーザの選択波長に合わせて反射防止層が存在し、この層を使用することで反射を抑えることができる。

本発明によれば、以下、同義的に構成部品とも呼ばれる素子は、光学活性材料を含む、同義的に機能領域とも呼ばれる少なくとも一つのメモリ領域、外部作用によって光学活性材料の光学特性を変化させる少なくとも一つの制御信号を備えた制御構造体、並びに光学活性材料の光学特性の変化を検出する手段であって、少なくとも一つの評価入力信号を有する評価入力領域および少なくとも一つの評価出力信号を有する評価出力領域を有する手段を少なくとも有し、メモリ領域ないし機能領域は、評価入力領域と評価出力領域との間に配置され、制御構造体は、メモリ領域または機能領域に接している。メモリ領域ないし機能領域は、例えば、情報の処理、記憶、伝達および／または転送を行なうために用いられる。評価入力領域および評価出力領域は、素子の有利な構成において、信号伝達体を有することもある。素子の光学活性材料は、例えば、少なくとも一つの手段、特に制御構造体の制御信号の熱的、光学的、電気的、磁気的または機械的な作用といった外部作用によって、その光学特性を変化させることができ、これにより、光学的に測定可能な透過特性の変化がもたらされることになる。この変化は、好ましくは、初期状態に対して変化した透過率により測定することができる。この光学的に読み取り可能な変化は、例えば、光検出器（フォトダイオード）を用いて検出および評価することができ、例えばインターフェースを介して電気信号に変換することができる。

透過特性はこのとき、部分的または完全に変化させることができる。それは、制御構造体の設定パラメータに依存する。透過の変化を制御することは、例えば、制御構造体のパラメータを介して行なうことができる。光学的な作用の場合、それは例えば、波長および入射パワーＰｉｎ、入射パワー／作用の持続時間、レーザ光の直径、制御信号の数および制御信号の幾何学的な配置によって制御することができる。透過特性に引き起こされる変化は、外部作用の有無にかかわらず可逆的であることが好ましい。光学活性材料の光学特性の変化が可逆的である他の可能な素子の構成では、素子のこの構成を例えば不揮発性のメモリとして用いることができる。

制御構造体による少なくとも一つの制御信号を用いた光学活性材料の光学特性の変化は、列挙された可能な外部作用のうちのどれを使っても生じさせることができるが、特化された構成部品ごとに、それぞれ常に一種類の外部作用だけが、制御構造体により光学活性材料に選択して使用される。従って、少なくとも一つの制御信号は、メモリ領域に作用して光学活性材料の光学特性を変化させる外部作用を常に一種類しか含んでいない。この一種類の外部作用はこのとき、少なくとも一つの制御信号および複数の制御信号のいずれによってもメモリ領域の光学活性材料に伝えることができる。光学活性材料の光学特性を変化させる手段、特に、少なくとも一つの制御信号を備える制御構造体は、有利には、制御信号を伝達するための少なくとも一つの信号伝達体を有することができ、この信号伝達体は、そのために例えば、少なくとも一つの制御信号を搬送するための手段を備え、個々の素子のこの制御信号は、それぞれが例えば光子、フォノンの一群からの外部作用の一形態を有するか、或いはそれぞれが光学的な場、エバネッセント場、磁場または電場の一形態の入力パワーを有するか、或いは力学的な作用を有することができ、これにより、一つの素子に対して、上記形態の外部作用のうちそれぞれ常に一つだけが、つまり、それぞれ一つの素子に対してそれぞれ常に一種類の外部作用だけが選択されていることになる。

光学的な作用の場合、これは、例えば光導体であってもよい。評価入力領域および評価出力領域はこのとき、少なくとも一つの信号伝達体をもそれぞれ備えていて構わない。制御構造体の、評価入力領域および／または評価出力領域のこの光導体は、例えばグラスファイバ、導波路（オンチップ）を有することができる。しかしながら、光学的な作用の場合、透過の変化を発生させる制御構造体の信号が、直接的に、好ましくは光学的なアパーチャが使用されてメモリ領域内の光学活性材料にもたらされるようにしてもよい。これは、近接場の構成で行なわれることが好ましい。評価入力領域および評価出力領域においてもまた、評価入力信号の直接的な入射または信号伝達体を用いない評価出力信号の直接的な評価が行なわれてもよい。

一般に、素子は、信号伝達体無しでも、制御構造体、評価入力領域および／または評価出力領域を備えることができるということが可能である。

力学的な作用の場合、例えば、制御構造体の適切な信号伝達体の有無にかかわらず、光学活性材料に圧力ないし応力を加えることができる。

制御構造体の信号伝達体は、例えば光子、フォノン、磁場および／または電場の形態で少なくとも一つの制御信号を転送および伝達することにより、光学活性材料の光学特性の変化を引き起こすことができる。評価入力領域および出力領域の信号伝達体は、例えば、透過の分析ユニットへの光学活性材料を備えたメモリ領域の透過を、検出ないし伝達するために用いられるか、或いは、透過を伝達するためにのみ用いられて、例えばさらに他の素子のための制御信号または評価入力信号として用いられるようにする。評価出力領域の信号は、少なくとも一つのさらに他の素子を制御できるものでなければならない。このようにして、複数の素子または複数の素子からなる配置は、例えば、並列および／または直列に接続されて一つの回路、特に光回路に集積することができる。これらの素子の配置は、それらの幾何学的配置に関して、一次元的、二次元的および／または三次元的であってもよく、その場合、演算処理ないし記憶処理に関与させることができる。結局、構成部品ないし素子の配置、特に、少なくとも二つの素子の配置は、例えば光子のみによって動作可能とされた、オプティカルプロセッサ、算術論理演算ユニット、光スイッチまたは光メモリに集積することができる。

基本的に、素子は、アレイまたはスイッチマトリックスに形成することもできる。一つの素子は、一つの配置構成の一部とするか、および／または計算ユニットの一部とするか、プロセッサの一部とするかの少なくともいずれかとすることも可能と考えられる。

評価入力領域、評価出力領域および制御構造体は、素子の内部においても光学活性材料におけるそれらの機能を入れ替えることができる。これにより例えば、素子を様々な方向で使用することができる。

光導体の形態の、評価入力領域または評価出力領域の信号伝達体並びに制御構造体の信号伝達体は、９０°以上で１８０°までの間の或る入射角ないし出射角（評価出力領域の場合）でメモリ領域の光学活性材料の表面に入射させるか又は光学活性材料の表面から出射させる（評価出力領域の場合）ことができる。本発明において９０°の入射角ないし出射角とは、光学活性材料の表面に対して垂直に入射し或るいは出射する信号のことであると解することができる。従って、入射角ないし出射角が９０°より大きい信号伝達体は、表面に垂直に定義された９０°の入射角／出射角の軸線を基準にして斜めに光学活性材料の表面に入射し或いは斜めに表面から出射する。設定された角度により、例えば、反射の程度だけでなく、材料における侵入深さ、およびそれに伴う透過の程度を制御することができる。

適した光学活性材料を選択し、その光学活性材料の光学特性を変化させるための、評価入力領域におけるそれに適った信号伝達体を選択する場合、各光学活性材料の透過スペクトルが重要な役割を果たす。そのため、グラスファイバの形態の光導体は、例えば１５５０ｎｍ、１３００ｎｍおよび８５０ｎｍの波長で例えば高い透過を有する。信号伝達体としてグラスファイバを選択し、それに合った光学活性材料を選択する場合、この材料は、できるだけ高い透過信号が得られるようにするために、有利には、上記の波長において（それが取り得る状態の一つにおいて）高い透過を有している必要がある。透過信号が大きければ大きいほど、それだけ一層はっきりとした正確な透過信号の変化を検出することができる。

本発明による素子は、有利にもメモリ領域に少なくとも二つの異なる光学活性材料を有することができる。さらに、メモリ領域が四つ或いはそれより多くの異なる材料を有しているのでもよい。異なる光学活性材料は、異なる波長を吸収し、これらの波長は、材料特性に異なる変化をもたらす。これにより、透過の度合が異なるものになるか離散的なものになるかの少なくともいずれかとなる。これらの材料はまた、評価入力信号の異なる波長を別々に透過させる。集積光回路には、複数の異なる材料が有利に使用される。これらは互いに論理的に結び合わせることができ、異なる機能を発揮することができ、そして所望のアルゴリズムをもたらすことができる。異なる材料はこのとき、透過の度合を変化させる光学特性（例えば異なる吸収係数、厚さおよび／または相転移点）に及ぼす入力パワーの効果において異なっている必要がある。そのため例えば、制御構造体の制御信号の入力パワーが異なる場合に、異なる速さで切り替わる相変化材料（＝ＰＣＭ）を使用することができる。

異なる光学活性材料はこのとき、例えば有利にも、上下に積み重ねて又は横に並べて配置された層の積み重ねからなる層構造に構成されていてもよい。これらは、互いに物理的に分離されていないことが好ましい。これにより、別々に変化し得る特定の光学特性を有した多くの異なる光学材料を素子内に配置することができ、それらを用いて多くの情報（ビット）を処理および／または記憶することもできる。光学活性材料の層の厚さはこのとき、それぞれの透過が依然として光学的に測定可能であり、制御構造体を用いた作用による透過の変化も依然として光学的に評価可能であるように設定されなければならない。透過はこのとき、例えば材料の吸収係数等の光学活性材料の材料特性に依存するとともに、材料の厚さ等の幾何学的なパラメータに依存する。

メモリ領域における層構造内の異なる光学材料のそれぞれの層は、制御信号の放射方向に垂直および／または制御信号の放射方向に平行に配置されていてもよい。この有利な配置を用いることで、素子のさらなる信号制御を実現することができる。これらの層が早めに切り替わるか遅めに切り替わるかに応じて、どの領域がどの層まで切り替わるのかが決まる。異なる材料のこの有利な配置により、素子は、その多様な機能性とその論理的機能に応えることができる。

制御構造体の光導体の放射方向に対して反対側にある、光学活性材料を備えたメモリ領域の背後には、反射手段が配置されていてもよい。評価入力領域、評価出力領域および制御構造体が光学活性材料に接触しない場所に反射材料を配置することもできる。この反射手段は例えば、金属反射鏡、誘電体多層膜からなる反射鏡或いはまた金属特性を持つ光学活性材料とすることができる。これらの反射手段によって、メモリ領域への制御構造体の信号が受ける損失はより一層少なくなる。評価入力領域および制御構造体がメモリ領域に接触する場所には、反射防止手段を配置してもよい。それらは、光学活性材料へのより効率的な信号のカップリングに用いることができる。反射防止手段は例えば、シリコンの酸化物および窒化物とすることができる。制御構造体および／または評価入力領域は、素子の有利な構成において少なくとも二つの信号伝達体を有していてもよい。技術的に可能な限り４より多くの信号伝達体を使用することも可能である。このようにして、メモリ領域の個々の場所で信号を制御構造体からメモリ領域へと入れることも、信号を段階的に或いは逐次にメモリ領域に入射することもできる。信号伝達体の数はこのとき、実現可能性および所望の素子の機能／機能性によって異なる。

評価入力領域は、光学的な出力信号を次へと伝達（転送）するための信号伝達体を有することができ、それは例えば、グラスファイバケーブル、導波路、光子照射器、レーザ照射器とすることができる。

しかしながら、近接場領域では、信号伝達体を省略することができる。

評価出力領域は、光学的な出力信号を検出するための信号伝達体を有することができる。変化させられた光学特性を検出するための評価出力領域における分析ユニットとして、例えば、光検出器、フォトダイオード、旋光計、透過率測定器或いはまた分光計を使用することができる。測定された光学的な信号は、次に例えば、光電気インターフェースを介して電気信号に変換することができる。光学活性材料を備えたさらに他の素子ないし構成部品も、信号を受信して変調することができる。しかしながら、この場合もやはり、近接場領域では信号伝達体を省略することができる。

以下に、本発明の対象を図を用いて説明するが、これにより本発明の対象が限定されることはない。

本発明による素子の実施例を示す図である。 状態“１”の光学活性材料としての相変化材料（ＰＣＭ）を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 状態“２”の光学活性材料としての相変化材料（ＰＣＭ）を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 状態“３”の光学活性材料としての相変化材料（ＰＣＭ）を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 同じ波長の光子の光学的な作用により制御され評価される本発明による素子の実施例を示す図である。 異なる波長の光子の光学的な作用により制御され評価される本発明による素子の実施例を示す図である。 制御構造体の放射方向に対して垂直に配向された異なる光学材料の層配置／層構造を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 制御構造体の放射方向に対して平行に配向された異なる光学材料の層配置／層構造を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 制御信号を反射する手段を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 制御構造体の二つの信号伝達体と二つの制御信号並びに一つの光学活性材料を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 制御構造体の二つの信号伝達体と二つの制御信号並びに異なる二つの光学活性材料を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 評価入力領域の二つの信号伝達体と二つの評価入力信号を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 制御構造体の二つの信号伝達体と二つの制御信号並びに評価入力領域の二つの信号伝達体と二つの評価入力信号を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 制御構造体の二つの信号伝達体と二つの制御信号並びに評価入力領域の二つの信号伝達体と二つの評価入力信号並びに二つの異なる光学活性材料からなる層配置／層構造であって、それらの層がそれぞれ制御構造体の放射方向に対して垂直に配向されている層配置／層構造を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 制御構造体の二つの信号伝達体と二つの制御信号並びに評価入力領域の二つの信号伝達体と二つの評価入力信号並びに異なる二つの光学活性からなる材料層配置／層構造であって、それらの層がそれぞれ制御構造体の放射方向に対して平行に配向されている材料層配置／層構造を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。 制御構造体の二つの信号伝達体と二つの制御信号並びに評価入力領域の二つの信号伝達体と二つの評価入力信号並びに異なる四つの光学活性材料からなる層配置／層構造を備えた本発明による素子の実施例を示す図である。

図１から図８は、本発明による素子の実施例を断面図で示している。

図１から図８全てに共通しているのは、本発明による素子が、光学活性材料４ａの光学特性を変化させる少なくとも一つの制御信号１ａ並びに、好ましくは少なくとも一つの、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではない信号伝達体１ｂを備えた制御構造体１を有し、この制御構造体１（以下に制御ユニット１とも称される）に接し、少なくとも一つの評価入力信号２ａと好ましくは少なくとも一つの、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではない信号伝達体２ｂとを備えた評価入力領域２を有し、さらに、評価出力信号３ａおよび好ましくは一つの、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではない信号伝達体３ｂを有する評価出力領域３を有し、評価入力領域２と評価出力領域３の間に、制御信号１ａを備えた制御ユニット１に接するようにして、光学活性材料４ａを備えたメモリ領域４が配置されている。

以下に、素子の基本的な動作態様を図１を用いて説明することにする。光学的な出力特性または素子の基本信号を検出するために、評価入力領域２において先ず光信号（レーザ光、レーザパルス、光ダイオード、光子源、さらには光子一つ一つの光子源）の形の評価入力信号２ａが、好ましくは、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではないが、信号伝達体２ｂを通してメモリ領域４における光学活性材料４ａに入れられ、評価出力領域３では、価出力信号３ａが、好ましくは、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではないが、信号伝達体３ｂ介して捉えられ、例えば分光計、フォトダイオードまたは光検出器等の分析ユニットへと転送されるか或いはさらに他の光学ユニットへと転送され、光学的な出力特性が特定される。

これらの方法ステップにより、好ましくも素子の初期状態における透過率を特定することができる。この透過率は、次に、例えばインターフェースを介して電気信号に変換することができる。

メモリ領域４における光学活性材料４ａの光学特性を変化させることでメモリ領域４に情報を入力するために、先に例示的に述べた外部作用の一形態の制御信号１ａが、好ましくは、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではないが、信号伝達体１ｂを介して光学活性材料４ａを備えたメモリ領域４に入れられ、これにより、光学活性材料４ａの光学特性の既に前に詳述した変化がもたらされる。

この変化した光学特性を評価するため或いは例えば透過率等の変化を評価するため、次にまた、評価入力信号２ａが、評価入力領域２を通して、好ましくは、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではないが、信号伝達体２ｂを用いて、メモリ領域４における光学活性材料に入れられ、評価出力領域３において、評価出力信号３ａが、好ましくは、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではないが、信号伝達体３ｂを介して捉えられ、例えば光検出器（フォトダイオード）、旋光計、透過率測定器或いはさらに分光計等といった分析ユニットに転送される。ここでは次に、基本信号と比較して、光学的な出力特性の形で、変化した素子の透過率が特定される。この透過率は、次に例えば、再びインターフェースを介して電気信号に変換することができる。

メモリ領域４における光学活性材料４ａは、こうして例えば、０の状態（基本信号）および１の状態（光学的に変化した基本信号）にあることが可能で、それにより、情報のビットを含むことができる。本実施例においては、情報の中味は、光子の形で保持されている。図２ａは、メモリ領域４における光学活性材料４ａが相変化材料（ＰＣＭ）からなる本発明による素子の実施例を断面で示す。図２ａでは、ＰＣＭは例えば、“１”の状態にある（ＰＣＭ“１”）。状態“１”に属する信号は、（出力）透過率による測定基本信号として先ず図１について前に述べたようにして検出される。

図２ｂは、図２ａの続きとして、メモリ領域４における光学活性材料４ａとして相変化材料（ＰＣＭ）を備えた本発明による素子の一実施例を示し、図２ａのＰＣＭは、ここでは状態“２”（ＰＣＭ“２”）にある。ここで、例えば、光学的な制御信号１ａが、或る特定の赤外波長を入射する形で、好ましくは、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではないが、信号伝達体１ｂを介してメモリ領域４へと導入されたら、それによりＰＣＭ材料の光学特性が変化する。この光学的な制御信号１ａは、この実施例では、ＰＣＭ材料のアモルファス状態から結晶状態への或いはその逆の完全な転換はもたらさず、ＰＣＭ材料の部分的な転換しかもたらさない。状態“２”のＰＣＭ材料に対応させ得る信号は、図２ａについて前に述べたようにして検出することができる。

図２ｃは、図２ａおよび図２ｂの続きとして、メモリ領域４における光学活性材料４ａとして相変化材料（ＰＣＭ）を備えた本発明による素子の一実施例を示し、図２ａのＰＣＭは、この時点では状態“３”（ＰＣＭ“３”）にある。ここで、例えば、光学的な制御信号１ａが、或る特定の赤外波長を入射する形で、好ましくは、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではないが、再び制御ユニット１の信号伝達体１ｂを介してメモリ領域４へと導入されると、それによりＰＣＭ材料の光学特性がまたさらに一部変化する。状態“３”のＰＣＭ材料に対応させることができる信号は、図２ａについて前に述べたようにして検出することができる。光学活性材料４ａを変化させる制御はここで、例えば定めた波長の異なる入力パワー、異なるパルス長又は異なる侵入深さによって実現することができる。

光学活性材料４ａとしての相変化材料を有する素子の構成はここで、初期状態では或る特定の相に特定されることなく任意に選択することができる。

一方では、高いエネルギーを持った短いパルスにより制御信号１ａが結晶状態のアモルファス化をもたらすことができる相変化材料或いは低いエネルギーを持った長いパルスにより制御信号１ａが材料の結晶化をもたらすことができる相変化材料を使用することができる。しかしながら、例えばその逆のふるまいをする相変化材料を使用することもできる。そのため、例えば、高いエネルギーを持った短いパルスが、或る材料ではアモルファス化と透明度の増加（１００％に近い高い透過）を生じさせることもあれば、高いエネルギーを持った短いパルスが、別の材料では、結晶化とそれに伴う透明度の低下を生じさせることもあり得るであろう。

図３は、制御ユニット１の制御信号１ａにより放出される波長λ１の光子の光学的な作用により、メモリ領域４における光学活性材料４ａが変化させられ、その信号の評価が、同じ波長λ１で評価される本発明による素子の実施例を示す。

図４は、波長λ２の光子の形での制御信号１ａの光学的な外部作用により、メモリ領域４における光学活性材料が変化させられ、その信号の評価が、異なる波長λ１で評価される本発明による素子の実施例を示す。複数の（少なくとも二つの）素子を複合的に配置すれば、複数の異なる波長λ２を使用することができ、信号の評価は、そのときには、複数の異なる波長λ１によっても行なうことができる。

図５は、メモリ領域４が１～ｎの異なる複数の光学活性材料ＯＡＭ－１～ＯＡＭ－ｎを有し、それらが、上下に積み重ねて配置された複数層により層構造６に配置され、このとき、個々の層が制御構造体１の制御信号１ａの放射方向に対してそれぞれ垂直に配向している本発明による素子の実施例を示す。

図５ｂは、メモリ領域４が１からｎの異なる複数の光学活性材料ＯＡＭ－１～ＯＡＭ－ｎを有し、それらが、横に並べて配置された複数層により層構造６で配置され、このとき、個々の層が制御構造体１の制御信号１ａの放射方向に対してそれぞれ平行に配向している本発明による素子の実施例を示す。

図６は、光学活性材料４ａを備えたメモリ領域４の背後に層５が配置され、制御信号１ａは、制御ユニット１から、好ましくは、とはいえ必ずしもそれに限られるわけではないが、信号伝達体１ｂを介してメモリ領域４の光学活性材料４ａ内へと導入され、再びそこから出射し、その制御信号１ａがこの層５により反射され、信号増幅を生じさせることができる本発明による素子の実施例を示す。この層５は、光学活性材料４ａを備えたメモリ領域４内に制御信号１ａからもたらされる、例えば光子、フォノンまたは上述した他の外部作用の形態の外部作用を逆向きに反射し、それにより、制御信号１ａが、好ましくも無損失で、例えば光学活性材料４ａ内の相変化などの光学特性の変化を生じさせる。反射層５として、Ａｇ，Ａｕ，Ａｌ，Ｃｕといった金属または信号波長に適した誘電体多層膜からなる反射鏡（例えばブラッグ反射鏡）を用いることができる。反射面は、例えば、信号伝達体が光学活性材料４ａに面していない場所であれば至る所に配置することができる。

図７ａは、メモリ領域４における光学活性材料４ａの光学特性の段階的ないし離散的な変化を引き起こすことができる二つの制御信号１ａと二つの信号伝達体１ｂを備えた本発明による素子の実施例を示す。光学活性材料の光学特性の段階的ないし離散的な変化の一例として、結晶状態とアモルファス状態の中間状態をとることができる相変化材料を挙げることができる。

図７ｂによれば、図７ａによる実施形態と比較して、メモリ領域４は例えば、異なる二つの光学活性材料ＯＡＭ－１およびＯＡＭ－２を有することができる。本実施例では、これらは異なる二つのＰＣＭ、ＰＣＭ１およびＰＣＭ２である。これらは、制御ユニット１から出力される制御信号１ａに異なる反応を示すことができ、その結果、個々の材料の、互いに独立した異なる切り替えが可能になる。この構成により、例えば、情報の論理演算を保存して相互接続することができる。

図８ａは、評価信号ユニット２が、二つの信号伝達体２ｂを備えた二つの評価入力信号２ａを有することで、メモリ領域４に異なる二つの評価入力信号２ａを入力することができるようになり、その結果、異なる信号によりメモリ領域４内の信号を評価できるようになる本発明による素子の実施例を示す。この構成では、例えば、情報の論理演算を保存して相互接続することができる。

図８ｂは、図８ａと比較して、二つの信号伝達体２ｂを備えた二つの評価入力信号２ａの他に、対応する信号伝達体１ｂを備えた二つの制御信号１ａを示しており、これにより、光学活性材料４ａは、異なる二つの評価入力信号２ａにより評価することができるだけでなく、異なる二つの制御信号１ａにより変化させることができる。この構成により、例えば、情報の論理演算を保存し相互接続することができる。

図８ｃは、図８ｂに示された実施例に対してさらに、異なる二つの光学活性材料ＯＡＭ－１およびＯＡＭ－２からなる、メモリ領域４における光学活性材料４ａも構成に加えられている本発明による構成部品ないし素子のさらに他の可能な構成を示す。これら両方の異なる材料は、或る層配置ないし層構造６に配置されており、これら両方の層のそれぞれは、制御ユニット１の制御信号１ａの放射方向に垂直に配向されている。

図８ｄは、図８ｃに略似通った構成の、本発明による構成部品ないし素子の実施例を示し、この例では、図８ｃによる構成とは対照的に、メモリ領域４におけるＯＡＭ－１およびＯＡＭ－２の異なる二つの光学活性材料からなる異なる光学活性材料４ａの両方の層のそれぞれが、制御ユニット１の制御信号１ａの放射方向に平行に配向されている。

図８ｅは、図８ｃ及び図８ｄによる構成に対する、本発明による構成部品ないし素子のさらに他の変形例を示し、この例では、図８ｃおよび図８ｄの構成とは対照的に、メモリ領域４は、ＯＡＭ－１、ＯＡＭ－２、ＯＡＭ－３およびＯＡＭ－４の異なる光学活性材料４ａを有している。これらは、互いに上下に積み重ねて配置された異なる材料ＯＡＭ－１およびＯＡＭ－３並びにＯＡＭ－２およびＯＡＭ－４が、それぞれ制御ユニット１の制御信号１ａの放射方向に垂直に配向されるような層配置または層構造６で配置されている。

先に示された実施例が主に光学的な外部作用の形態の光学活性材料４ａの変化を説明するものであっても、素子の光学活性材料４ａは、言うまでも無く光学活性材料４ａの選択に応じて、本文において先に挙げた他の全ての外部作用手段によってもその光学特性を変化させることができ、素子は、それらの外部作用によっても、情報の処理および／または保存に用いることができる。
なお、本願は特許請求の範囲に記載の発明に係るものであるが、本願の開示は以下も包含する：
１．
光学活性材料（４ａ）を含むメモリ領域（４）、
光学活性材料（４ａ）の光学特性を変化させる少なくとも一つの制御信号（１ａ）を備えた制御構造体（１）並びに
光学活性材料（４ａ）の光学特性の変化を検出する手段であって、少なくとも一つの評価入力信号（２ａ）を有する評価入力領域（２）および評価出力信号（３ａ）を有する評価出力領域（３）を有する手段を少なくとも有し、
メモリ領域（４）は、評価入力領域（２）と評価出力領域（３）との間に配置され、制御構造体（１）は、メモリ領域（４）に接している素子。
２．
光学活性材料（４ａ）の光学特性の変化が光学活性材料（４ａ）の透過率の変化として光学的に読み取り可能な光学活性材料（４ａ）を有する上記１に記載の素子。
３．
光学活性材料（４ａ）の光学特性の変化は可逆的であることを特徴とする上記１または２に記載の素子。
４．
光学活性材料（４ａ）は、フォトクロム、エレクトロクロム、マグネトクロムまたはピエゾクロムである材料を含むことを特徴とする上記１から３のいずれか一項に記載の素子。
５．
光学活性材料（４ａ）は、固体、気体および／または液体として存在することを特徴とする上記１から４のいずれか一項に記載の素子。
６．
フォノンまたは光子の形での熱的、光学的作用の形態の外部作用により、または、光学的、電気的および／または磁気的な場の形態の入力パワーの作用により、または、力学的な作用により、光学活性材料の光学特性が変更可能な光学活性材料（４ａ）を含む上記１から５のいずれか一項に記載の素子。
７．
アゾ化合物、スチルベン、アザスチルベン、スピロピラン、スピロオキサジン、トリアリールメタン、ポリメチン、ピロール、ヒドラジン、シドノン、ジスルフィド、ニトロソダイマー、キノン、カルコゲナイドベースの相変化化合物、特にＧｅＴｅ－Ｓｂ _２ Ｔｅ _３ 材料系、Ｔｅ－Ｇｅ－Ｓｂ－Ｓ材料系またはＡｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ材料系の相変化化合物、並びに相変化材料、特にＳｂ（Ｂｉ，Ａｕ，Ａｓ）、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｍｎ－Ｓｎ、Ｇｅ（Ｉｎ，Ａｇ，Ｓｎ）の相変化材料、並びにタングステンまたはチタンの酸化物、アルカリ土類金属の硫化物及び銀と亜鉛のハロゲン化物からなる群からの少なくとも一つの成分を含む、好ましくは光学的作用によってその光学特性が変更可能な光学活性材料（４ａ）を有する上記１から６のいずれか一項に記載の素子。
８．
次の酸化物、タングステン、イリジウム、モリブデン、ニッケル、バナジウム、セリウム、クロム、コバルト、銅、鉄、マンガン、ニオブ、パラジウム、プラセオジミウム、ロジウム、ルテニウム、共役導電性ポリマー、金属ポリマー、特に二つ以上のレドックス状態を持ち且つはっきりした電子吸収スペクトルを持つ材料、カルコゲナイドベースの相変化化合物、特にＧｅＴｅ－Ｓｂ _２ Ｔｅ _３ 材料系及びＡｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ材料系の相変化化合物、電気光学カー効果を示す及び／又は電場の作用により光学特性を変化させる材料、非線形光学に用いられる及び／又は複屈折性の材料、特にＤＡＳＴ結晶、液晶、電気光学結晶、特にＬｉＮｂＯ _３ とＬｉＴａＯ _３ 、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｍｎ－Ｓｎ、Ｇｅ（Ｉｎ、Ａｇ、Ｓｎ）からなる群からの少なくとも一つの成分を含む、好ましくは電気的作用によってその光学特性が変更可能な光学活性材料（４ａ）を有する上記１から７のいずれか一項に記載の素子。
９．
コロイド溶液磁性ナノ粒子、例えばＦｅ _３ Ｏ _４ または磁気光学カー効果（ＭＯＫＥ）を示す材料、例えば希薄磁性半導体、特にＣｄＭｎＴｅからなる群からの少なくとも一つの成分を含む、好ましくは磁気的作用または磁気光学的作用によってその光学特性が変更可能な光学活性材料（４ａ）を有する上記１から８のいずれか一項に記載の素子。
１０．
メカノクロム、特にピエゾクロム、特にポリ塩化ビニルおよび蛍石からなる群からの少なくとも一つの成分を含む、好ましくは力学的な作用によってその光学特性が変更可能な光学活性材料（４ａ）を有する上記１から９のいずれか一項に記載の素子。
１１．
制御信号（１ａ）、評価入力信号（２ａ）および評価出力信号（３ａ）の少なくともいずれかは、直接的に、好ましくは光学アパーチャが用いられてメモリ領域（４）に作用するか、直接的にメモリ領域（４）から受信されるかの少なくともいずれかとされていることを特徴とする上記１から１０のいずれか一項に記載の素子。
１２．
少なくとも一つの制御信号（１ａ）を備えた制御構造体（１）は、少なくとも一つの信号伝達体（１ｂ）を有することを特徴とする上記１から１１のいずれか一項に記載の素子。
１３．
少なくとも一つの評価入力信号（２ａ）を備えた評価入力領域（２）は、少なくとも一つの信号伝達体（２ｂ）を有することを特徴とする上記１から１２のいずれか一項に記載の素子。
１４．
制御構造体（１）および／または評価入力領域（２）は、それぞれ少なくとも二つの信号伝達体（１ｂ，２ｂ）を有することを特徴とする上記１から１３のいずれか一項に記載の素子。
１５．
少なくとも一つの評価出力信号（３ａ）を備えた評価出力領域（３）は、少なくとも一つの信号伝達体（３ｂ）を有することを特徴とする上記１から１４のいずれか一項に記載の素子。
１６．
制御構造体（１）、評価入力領域（２）および／または評価出力領域（３）の信号伝達体（１ｂ，２ｂ，３ｂ）は、光導体を有することを特徴とする上記１から１５のいずれか一項に記載の素子。
１７．
制御構造体（１）の少なくとも一つの信号伝達体（１ｂ）は、９０°から１８０°までの或る入射角でメモリ領域（４）の光学活性材料（４ａ）への入射を行なうことを特徴とする上記１６に記載の素子。
１８．
変化した光学特性を検出するための分析ユニットとして、評価出力領域（３）に光検出器、フォトダイオード、旋光計、透過率測定器および／または分光計を有することを特徴とする上記１から１７のいずれか一項に記載の素子。
１９．
評価出力領域（３）で検出された信号を電気信号に変換するインターフェースを有している上記１から１８のいずれか一項に記載の素子。
２０．
評価出力領域（３）の信号が少なくとも一つのさらに他の素子を制御することを特徴とする上記１から１９のいずれか一項に記載の素子。
２１．
少なくとも二つの異なる光学活性材料（４ａ）を有している上記１から２０のいずれか一項に記載の素子。
２２．
少なくとも二つの異なる光学活性材料（４ａ）が層構造（６）に配置されていることを特徴とする上記１から２１のいずれか一項に記載の素子。
２３．
層構造（６）は、上下に積み重ねて又は横に並べて配置された異なる光学活性材料（４ａ）の複数の層を有することを特徴とする上記１から２２のいずれか一項に記載の素子。
２４．
光学活性材料（４ａ）の層構造（６）のそれぞれの層は、制御信号（１ａ）の放射方向に対して垂直に配置されているか又は制御信号（１ａ）の放射方向に対して平行に配置されていることを特徴とする上記１から２３のいずれか一項に記載の素子。
２５．
光学活性材料（４ａ）を備えたメモリ領域（４）であって、制御構造体（１）の制御信号（１ａ）の反対側に位置するメモリ領域（４）の背後および評価入力領域（２）および／または評価出力領域（３）の背後の少なくともいずれかに反射手段（５）が配置されていることを特徴とする上記１から２４のいずれか一項に記載の素子。
２６．
情報を処理および／または記憶する方法において、上記１から２５のいずれか一項に記載の素子が用いられることを特徴とする方法

１ 制御構造体または制御ユニット
１ａ 光学活性材料４ａの光学特性を変化させる制御信号
１ｂ 制御構造体１の信号伝達体
２ 評価入力領域
２ａ 評価入力信号
２ｂ 評価入力領域の信号伝達体
３ 評価出力領域
３ａ 評価出力信号
３ｂ 評価出力領域の信号伝達体
４ メモリ領域
４ａ 光学活性材料
５ 反射手段
６ 光学活性材料の層配置または層構造

Claims (26)

1. 光学活性材料（４ａ）を含み、当該光学活性材料（４ａ）の光学特性の変化が光学活性材料（４ａ）の透過率の変化として光学的に読み取り可能であるメモリ領域（４）、
   光学活性材料（４ａ）の光学特性を変化させる少なくとも一つの制御信号（１ａ）を備えた制御構造体（１）並びに
   光学活性材料（４ａ）の光学特性の変化を検出する手段であって、少なくとも一つの評価入力信号（２ａ）を有する評価入力領域（２）および評価出力信号（３ａ）を有する評価出力領域（３）を有する手段を少なくとも有し、
   メモリ領域（４）は、第一の方向において評価入力領域（２）と評価出力領域（３）との間に、評価入力領域（２）と評価出力領域（３）とにそれぞれ直接的に接するように配置され、制御構造体（１）は、第一の方向に交差する第二の方向においてメモリ領域（４）に接している素子。
2. 光学活性材料（４ａ）の光学特性の変化は可逆的であることを特徴とする請求項１に記載の素子。
3. 光学活性材料（４ａ）は、フォトクロム、エレクトロクロム、マグネトクロムまたはピエゾクロムである材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の素子。
4. 光学活性材料（４ａ）は、固体、気体および／または液体として存在することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の素子。
5. フォノンまたは光子の形での熱的、光学的作用の形態の外部作用により、または、光学的、電気的および／または磁気的な場の形態の入力パワーの作用により、または、力学的な作用により、光学活性材料の光学特性が変更可能な光学活性材料（４ａ）を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の素子。
6. アゾ化合物、スチルベン、アザスチルベン、スピロピラン、スピロオキサジン、トリアリールメタン、ポリメチン、ピロール、ヒドラジン、シドノン、ジスルフィド、ニトロソダイマー、キノン、カルコゲナイドベースの相変化化合物若しくはＧｅＴｅ－Ｓｂ_２Ｔｅ_３材料系、Ｔｅ－Ｇｅ－Ｓｂ－Ｓ材料系またはＡｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ材料系のカルコゲナイドベースの相変化化合物、並びに相変化材料若しくは相変化材料としてのＳｂ（Ｂｉ，Ａｕ，Ａｓ）、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｍｎ－Ｓｎ、Ｇｅ（Ｉｎ，Ａｇ，Ｓｎ）、並びにタングステンまたはチタンの酸化物、アルカリ土類金属の硫化物及び銀と亜鉛のハロゲン化物からなる群からの少なくとも一つの成分を含む、光学的作用によってその光学特性が変更可能な光学活性材料（４ａ）を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の素子。
7. タングステン、イリジウム、モリブデン、ニッケル、バナジウム、セリウム、クロム、コバルト、銅、鉄、マンガン、ニオブ、パラジウム、プラセオジミウム、ロジウムおよびルテニウムの酸化物、並びに、共役導電性ポリマー若しくは共役導電性ポリマーとしての二つ以上のレドックス状態を持ち且つはっきりした電子吸収スペクトルを持つ材料、金属ポリマー若しくは金属ポリマーとしての二つ以上のレドックス状態を持ち且つはっきりした電子吸収スペクトルを持つ材料、カルコゲナイドベースの相変化化合物若しくはＧｅＴｅ－Ｓｂ_２Ｔｅ_３材料系及びＡｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ材料系のカルコゲナイドベースの相変化化合物、電気光学カー効果を示す及び／又は電場の作用により光学特性を変化させる材料、非線形光学に用いられる及び／又は複屈折性の材料若しくは複屈折性のＤＡＳＴ結晶、液晶、電気光学結晶若しくは電気光学結晶としてのＬｉＮｂＯ_３とＬｉＴａＯ_３、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｍｎ－Ｓｎ、Ｇｅ（Ｉｎ、Ａｇ、Ｓｎ）からなる群からの少なくとも一つの成分を含む、電気的作用によってその光学特性が変更可能な光学活性材料（４ａ）を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の素子。
8. コロイド溶液磁性ナノ粒子若しくはＦｅ_３Ｏ_４ のナノ粒子または磁気光学カー効果（ＭＯＫＥ）を示す材料若しくは磁気光学カー効果を示す希薄磁性半導体若しくは希薄磁性半導体としてのＣｄＭｎＴｅからなる群からの少なくとも一つの成分を含む、磁気的作用または磁気光学的作用によってその光学特性が変更可能な光学活性材料（４ａ）を有する請求項１から７のいずれか一項に記載の素子。
9. メカノクロム若しくはメカノクロムとしてのピエゾクロム若しくはピエゾクロムとしてのポリ塩化ビニルおよび蛍石からなる群からの少なくとも一つの成分を含む、力学的な作用によってその光学特性が変更可能な光学活性材料（４ａ）を有する請求項１から８のいずれか一項に記載の素子。
10. 制御信号（１ａ）、評価入力信号（２ａ）および評価出力信号（３ａ）の少なくともいずれかは、直接的に、または光学アパーチャが用いられて直接的にメモリ領域（４）に作用するか、直接的にメモリ領域（４）から受信されるかの少なくともいずれかとされていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の素子。
11. 少なくとも一つの制御信号（１ａ）を備えた制御構造体（１）は、少なくとも一つの信号伝達体（１ｂ）を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の素子。
12. 少なくとも一つの評価入力信号（２ａ）を備えた評価入力領域（２）は、少なくとも一つの信号伝達体（２ｂ）を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の素子。
13. 制御構造体（１）および／または評価入力領域（２）は、それぞれ少なくとも二つの信号伝達体（１ｂ，２ｂ）を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の素子。
14. 少なくとも一つの評価出力信号（３ａ）を備えた評価出力領域（３）は、少なくとも一つの信号伝達体（３ｂ）を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の素子。
15. 制御構造体（１）、評価入力領域（２）および／または評価出力領域（３）の信号伝達体（１ｂ，２ｂ，３ｂ）は、光導体を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の素子。
16. 制御構造体（１）の少なくとも一つの信号伝達体（１ｂ）は、９０°から１８０°までの或る入射角でメモリ領域（４）の光学活性材料（４ａ）への入射を行なうことを特徴とする請求項１５に記載の素子。
17. 変化した光学特性を検出するための分析ユニットとして、評価出力領域（３）に光検出器、フォトダイオード、旋光計、透過率測定器および／または分光計を有することを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の素子。
18. 評価出力領域（３）で検出された信号を電気信号に変換するインターフェースを有している請求項１から１７のいずれか一項に記載の素子。
19. 評価出力領域（３）の信号が少なくとも一つのさらに他の素子を制御することを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の素子。
20. 少なくとも二つの異なる光学活性材料（４ａ）を有している請求項１から１９のいずれか一項に記載の素子。
21. 少なくとも二つの異なる光学活性材料（４ａ）が層構造（６）に配置されていることを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載の素子。
22. 層構造（６）は、上下に積み重ねて又は横に並べて配置された異なる光学活性材料（４ａ）の複数の層を有することを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載の素子。
23. 光学活性材料（４ａ）の層構造（６）のそれぞれの層は、制御信号（１ａ）の放射方向に対して垂直に配置されているか又は制御信号（１ａ）の放射方向に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項１から２２のいずれか一項に記載の素子。
24. 光学活性材料（４ａ）を備えたメモリ領域（４）であって、制御構造体（１）の制御信号（１ａ）の反対側に位置するメモリ領域（４）の背後に反射手段（５）が配置されていることを特徴とする請求項１から２３のいずれか一項に記載の素子。
25. 評価入力領域（２）、評価出力領域（３）が光学活性材料（４ａ）に接触しない場所において、光学活性材料（４ａ）上に反射手段が配置されていることを特徴とする請求項１から２４のいずれか一項に記載の素子。
26. 情報を処理および／または記憶する方法において、請求項１から２５のいずれか一項に記載の素子が用いられることを特徴とする方法。

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