JPH02190830A - 光ｎａｎｄゲート - Google Patents
光ｎａｎｄゲートInfo
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- JPH02190830A JPH02190830A JP1134689A JP1134689A JPH02190830A JP H02190830 A JPH02190830 A JP H02190830A JP 1134689 A JP1134689 A JP 1134689A JP 1134689 A JP1134689 A JP 1134689A JP H02190830 A JPH02190830 A JP H02190830A
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光ＮＡＮＤゲート、特に超高速の動作が可能
な光ＮＡＮＤゲートに関する。
な光ＮＡＮＤゲートに関する。
まず技術の背景について述べる。
近年の超高速情報処理技術は、微細加工技術の進歩のも
とに半導体や超伝導エレクトロニクスなどにより、著し
い進歩を遂げている。一方、レーザを中心とした光エレ
クトロニクスに於いても、６フ工ムト秒と言う光として
は極限に近い極短光パルスの発生も行われており、前述
の半導体や超伝導エレクトロニクス技術より遥かに高速
で大容量の情報処理が期待されている。特に、光の特性
を生かして、現在の電子計算機より遥かに高速で且つ完
全な並列演算が可能な光コンピュータの開発に対して多
くの注目を集めている。その基本となる光論理素子は、
論理演算、情報記憶が高速に動作することが重要であり
、また、２次元あるいは３次元の並列処理の可能性、さ
らに、集積化の可能性等の条件が求められ、これらの条
件に対し、高い効率で非線形応答を示す光学結晶の開発
も多く行われてきており、これらを利用した半導体光論
理素子が提案されている。今後も、これらの新しい技術
の提案はより活発に行われ、光情報処理技術が実用化さ
れていくことが予想される。
とに半導体や超伝導エレクトロニクスなどにより、著し
い進歩を遂げている。一方、レーザを中心とした光エレ
クトロニクスに於いても、６フ工ムト秒と言う光として
は極限に近い極短光パルスの発生も行われており、前述
の半導体や超伝導エレクトロニクス技術より遥かに高速
で大容量の情報処理が期待されている。特に、光の特性
を生かして、現在の電子計算機より遥かに高速で且つ完
全な並列演算が可能な光コンピュータの開発に対して多
くの注目を集めている。その基本となる光論理素子は、
論理演算、情報記憶が高速に動作することが重要であり
、また、２次元あるいは３次元の並列処理の可能性、さ
らに、集積化の可能性等の条件が求められ、これらの条
件に対し、高い効率で非線形応答を示す光学結晶の開発
も多く行われてきており、これらを利用した半導体光論
理素子が提案されている。今後も、これらの新しい技術
の提案はより活発に行われ、光情報処理技術が実用化さ
れていくことが予想される。
次に、従来技術の具体的説明を行う。
従来の技術としては、例えば文献アップライドオプティ
ックス（Ａｐｐｌｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ）１７巻１４９
３頁。
ックス（Ａｐｐｌｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ）１７巻１４９
３頁。
１９７８年にあるような導波路形光論理ユニットがある
。第４図にその構成図を示す。第４図に於て、１５は入
力光、１６は出力光であり、１７〜１つは電極であり、
２０〜２３は光導波路である。入力光１５は光導波路２
０を伝わって、光導波路２１・２２に分岐する。電極１
９は接地されており、電極１７・１８は、電極１９に対
しそれぞれ電圧Ｖ ａ −Ｖ ｂが印加されており、光
導波路は、これらの電圧によりその屈折率が変化するこ
とにより、光に対して位相変調をかけるようになってい
る。
。第４図にその構成図を示す。第４図に於て、１５は入
力光、１６は出力光であり、１７〜１つは電極であり、
２０〜２３は光導波路である。入力光１５は光導波路２
０を伝わって、光導波路２１・２２に分岐する。電極１
９は接地されており、電極１７・１８は、電極１９に対
しそれぞれ電圧Ｖ ａ −Ｖ ｂが印加されており、光
導波路は、これらの電圧によりその屈折率が変化するこ
とにより、光に対して位相変調をかけるようになってい
る。
−旦分岐された入力光１５は、光導波路２５にて再び合
成され、ここで互いに干渉しあい、そのときの出力光１
６の強さは １＋ｃｏｓ ＋πＸ （Ｖａ＋Ｖｂ）÷Ｖｏ）で与えら
れるものとなる。ここで、■ｏは論理値１およびＯを区
別する基準電圧であり、論理値１の信号Ｖ ｏ ／ ２
として、電極１７．ｉｓに印加すると、出力光１６の強
さは、上式にて０となり、電極１６．１７の両方に電圧
Ｏを加えたときは、出力は２となる。また、電極１７．
１８のいずれか一方にＶ ｏ ／ ２の電圧を、残りの
一方に電圧０を印加すると、出力の論理値は、ｌとなる
。論理値１，０の差を適当な光の強さで区切る事により
光ＮＡＮＤゲートが実現される。ここで■。は、基準論
理値１およびＯを区別する基準電圧である。
成され、ここで互いに干渉しあい、そのときの出力光１
６の強さは １＋ｃｏｓ ＋πＸ （Ｖａ＋Ｖｂ）÷Ｖｏ）で与えら
れるものとなる。ここで、■ｏは論理値１およびＯを区
別する基準電圧であり、論理値１の信号Ｖ ｏ ／ ２
として、電極１７．ｉｓに印加すると、出力光１６の強
さは、上式にて０となり、電極１６．１７の両方に電圧
Ｏを加えたときは、出力は２となる。また、電極１７．
１８のいずれか一方にＶ ｏ ／ ２の電圧を、残りの
一方に電圧０を印加すると、出力の論理値は、ｌとなる
。論理値１，０の差を適当な光の強さで区切る事により
光ＮＡＮＤゲートが実現される。ここで■。は、基準論
理値１およびＯを区別する基準電圧である。
上述した従来の光ＮＡＮＤゲートは、入力信号として電
気信号を用いているのでゲートの動作速度が遅くなると
言う欠点があった。
気信号を用いているのでゲートの動作速度が遅くなると
言う欠点があった。
本発明の目的は、上記の様な間層を解決し得る、光ＮＡ
ＮＤゲートを提案することにある。
ＮＤゲートを提案することにある。
本発明の光Ｎ Ａ Ｎ Ｄゲートは、波長λＧの第１及
び第２の二つの入力信号光に対し波長＾ｏ ／ ２の光
を前記二つの入力信号光の位相整合方向に出力すること
の出来る第２高調波発生素子（以下「Ｓ ＨＧ ４とい
う）と、反射率が１でない第１のミラーと同じく反射率
が１でない第２のミラーとから構成される光共振器と、
前記光共振器内に置かれ波長λ０のレーザ発振を起こす
レーザ媒質と、前記光共振器内のレーザ発振時のレーザ
光軸上に配置され前記ＳＨＧの出力光を制御信号光とし
て第１のミラーを介して光共振器外部より入力される過
飽和吸収媒質と、前記レーザ媒質にレーザ発振を起こさ
せるエネルギを供給するポンピング部とを含んで構成さ
れる。
び第２の二つの入力信号光に対し波長＾ｏ ／ ２の光
を前記二つの入力信号光の位相整合方向に出力すること
の出来る第２高調波発生素子（以下「Ｓ ＨＧ ４とい
う）と、反射率が１でない第１のミラーと同じく反射率
が１でない第２のミラーとから構成される光共振器と、
前記光共振器内に置かれ波長λ０のレーザ発振を起こす
レーザ媒質と、前記光共振器内のレーザ発振時のレーザ
光軸上に配置され前記ＳＨＧの出力光を制御信号光とし
て第１のミラーを介して光共振器外部より入力される過
飽和吸収媒質と、前記レーザ媒質にレーザ発振を起こさ
せるエネルギを供給するポンピング部とを含んで構成さ
れる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロッ
ク図、第２図は本実施例にて用いている過飽和吸収媒質
の入力光の波長に対する透過光量の入出力特性を示す図
表である。
明する。第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロッ
ク図、第２図は本実施例にて用いている過飽和吸収媒質
の入力光の波長に対する透過光量の入出力特性を示す図
表である。
第１図に示す光ＮＡＮＤゲートは、波長λ。の第１及び
第２の入力信号光７及び８に対し、波長λＯ／２の光を
この二つの入力信号光の位相整合方向に出力することの
出来る５ＨＧＩと、反射率が１でない第１のミラー２と
同じく反射率が１でない第２のミラー３とより構成され
る光共振器と、この光共振器内に置かれ、波長λ０のレ
ーザ発振を起こすレーザ媒質５と、光共振器内のレーザ
発振時のレーザ光軸１１上に配置されＳ Ｉ−Ｉ Ｇ
１の出力光を第１のミラー２を介して光共振器外部より
入力される過飽和吸収媒質４と、前記レーザ媒質にレー
ザ発振を起こさせるエネルギーを供給するポンピング部
６とを含んで構成される。尚、レーザ媒質５．過飽和吸
収媒質４．ポンピング部６を含めてレーザ部と呼ぶこと
とする。
第２の入力信号光７及び８に対し、波長λＯ／２の光を
この二つの入力信号光の位相整合方向に出力することの
出来る５ＨＧＩと、反射率が１でない第１のミラー２と
同じく反射率が１でない第２のミラー３とより構成され
る光共振器と、この光共振器内に置かれ、波長λ０のレ
ーザ発振を起こすレーザ媒質５と、光共振器内のレーザ
発振時のレーザ光軸１１上に配置されＳ Ｉ−Ｉ Ｇ
１の出力光を第１のミラー２を介して光共振器外部より
入力される過飽和吸収媒質４と、前記レーザ媒質にレー
ザ発振を起こさせるエネルギーを供給するポンピング部
６とを含んで構成される。尚、レーザ媒質５．過飽和吸
収媒質４．ポンピング部６を含めてレーザ部と呼ぶこと
とする。
先ず、本発明の光ＮＡＮＤゲートの動作に重要な働きを
する過飽和吸収媒質４の動作について説明を行う。第２
図はこの過飽和吸収媒質４の入出力特性図であり、第３
図は第２図の特性を得る時の構成図である。第２図に於
て、横軸は第３図の入力光１２の波長を示し、縦軸は同
じく第３図の入力光１２が出力光１３として透過される
ときの透過光量を示す、第３図にて、過飽和吸収媒質４
は、外部より制御信号９（波長λｏ／２）を与えないと
きにはＡの特性を示す。即ち、波長λ。の光は透過され
る。しかし、これに制御信号光９を外部より与えると、
波長λ０の光は吸収される。
する過飽和吸収媒質４の動作について説明を行う。第２
図はこの過飽和吸収媒質４の入出力特性図であり、第３
図は第２図の特性を得る時の構成図である。第２図に於
て、横軸は第３図の入力光１２の波長を示し、縦軸は同
じく第３図の入力光１２が出力光１３として透過される
ときの透過光量を示す、第３図にて、過飽和吸収媒質４
は、外部より制御信号９（波長λｏ／２）を与えないと
きにはＡの特性を示す。即ち、波長λ。の光は透過され
る。しかし、これに制御信号光９を外部より与えると、
波長λ０の光は吸収される。
この時、過飽和吸収媒質４の吸収波長が、λ１に移動す
るが、この波長は、本発明の光Ｎ Ａ Ｎ Ｄゲートの
動作とは全く無関係な波長となる。即ち、この過飽和吸
収媒質４は、波長λｏ ／ ２の制御信号光があるとき
は、波長λ０の光を吸収する（Ｂの特性）が、波長λ０
／２の制御信号光のないときは、透過する（Ａの特性）
と言う特性を示す。
るが、この波長は、本発明の光Ｎ Ａ Ｎ Ｄゲートの
動作とは全く無関係な波長となる。即ち、この過飽和吸
収媒質４は、波長λｏ ／ ２の制御信号光があるとき
は、波長λ０の光を吸収する（Ｂの特性）が、波長λ０
／２の制御信号光のないときは、透過する（Ａの特性）
と言う特性を示す。
次に動作について説明する。始めに動作の状態の説明を
する。第１図に於て、論理１とは波長λ０の光のある状
態に対応し、論理０とはその逆に波長λ０の光の無い状
態に対応するものとする。
する。第１図に於て、論理１とは波長λ０の光のある状
態に対応し、論理０とはその逆に波長λ０の光の無い状
態に対応するものとする。
次に、レーザ部の動作につき説明する。レーザ媒ＪＪ！
ｔ５は、ポンピング部６により活性化されレーザ発振で
きる状態になっている。この時、レーザ媒質５からは、
波長λ０の自然放出光が発生している。
ｔ５は、ポンピング部６により活性化されレーザ発振で
きる状態になっている。この時、レーザ媒質５からは、
波長λ０の自然放出光が発生している。
ここで、過飽和吸収媒質４に波長λ０／２の制御信号光
９が入力されているときを考える。この時は、過飽和吸
収媒質４は、第２図におけるＢの特性を示し、波長λ０
の前記自然放出光を吸収するようになる。従って、共振
器内部のレーザ光は吸収され、光共振器による十分な正
帰還がかからなくなり、発振が停止し、出力信号光１０
も出力されなくなる。つまり、論理０を出力するように
なる。
９が入力されているときを考える。この時は、過飽和吸
収媒質４は、第２図におけるＢの特性を示し、波長λ０
の前記自然放出光を吸収するようになる。従って、共振
器内部のレーザ光は吸収され、光共振器による十分な正
帰還がかからなくなり、発振が停止し、出力信号光１０
も出力されなくなる。つまり、論理０を出力するように
なる。
次に、過飽和吸収媒質４に波長λ。／２の制御信号光９
が入力されていないときを考える。この時は、過飽和吸
収媒質４は、第２図におけるＡの特性を示し、波長＾０
の光に対しては透明となる。
が入力されていないときを考える。この時は、過飽和吸
収媒質４は、第２図におけるＡの特性を示し、波長＾０
の光に対しては透明となる。
従って、自然放出光は、光共振器によりレーザ媒質５に
対して正帰還がかかり、波長λ０の発振を起こし、ミラ
ー３よりその一部が出力信号光として外部へ出力される
。即ち、レーザ部は、制御信号光りがあるときは論理０
を出力し、ない時は論理１を出力する。
対して正帰還がかかり、波長λ０の発振を起こし、ミラ
ー３よりその一部が出力信号光として外部へ出力される
。即ち、レーザ部は、制御信号光りがあるときは論理０
を出力し、ない時は論理１を出力する。
次に、全体の動作について説明する。入力信号光７，８
の少なくともいずれか一方が無い状態、即ち、ＮＡＮＤ
ゲートの二つの入力のうち少なくとも一つが論理０のと
きを考えると、５ＨＧｉからの制御信号光りは、過飽和
吸収媒質４の方向には発生されていない。従って、過飽
和吸収媒質４には、波長λ。／２の制御信号光９が入力
されない状態となり、前述のごとくレーザ部が発振し出
力が現れる。即ち、この光ＮＡＮＤゲートの出力は、論
理値１となる０次に、二つの入力がともに論理値１の時
について説明する。二つの波長λ０の入力信号光７，８
は、５ＨＧＩに入力され、これにより、波長λｏ／２の
制御信号光りが発生される。このときの二つの入力信号
光どうしのなす角度は、第２高調波（制御信号光と同一
）がミラー２を介して光共振器内部にある過飽和吸収媒
質４に入力される様な角度であるとすると、過飽和吸収
媒質４に対して、波長λｏ ／ ２の制御信号光りが入
力されるようになり、前述のごとくレーザ部は発振を停
止し、論理値０を出力する。
の少なくともいずれか一方が無い状態、即ち、ＮＡＮＤ
ゲートの二つの入力のうち少なくとも一つが論理０のと
きを考えると、５ＨＧｉからの制御信号光りは、過飽和
吸収媒質４の方向には発生されていない。従って、過飽
和吸収媒質４には、波長λ。／２の制御信号光９が入力
されない状態となり、前述のごとくレーザ部が発振し出
力が現れる。即ち、この光ＮＡＮＤゲートの出力は、論
理値１となる０次に、二つの入力がともに論理値１の時
について説明する。二つの波長λ０の入力信号光７，８
は、５ＨＧＩに入力され、これにより、波長λｏ／２の
制御信号光りが発生される。このときの二つの入力信号
光どうしのなす角度は、第２高調波（制御信号光と同一
）がミラー２を介して光共振器内部にある過飽和吸収媒
質４に入力される様な角度であるとすると、過飽和吸収
媒質４に対して、波長λｏ ／ ２の制御信号光りが入
力されるようになり、前述のごとくレーザ部は発振を停
止し、論理値０を出力する。
以上で、光ＮＡＮＤゲートの動作が実現されることにな
る。
る。
本発明の光ＮＡＮＤゲートは、ＳＨＧ素子を用いた光Ｎ
ＡＮＤ素子と、この光ＮＡＮＤ素子の出力に、光共振器
内部に過飽和吸収媒質を設置したレーザを設けたもので
あり、これにより、純粋に光の反応時間だけに支配され
た超高速の全光式光ＮＡＮＤゲートが実現できるという
効果がある。
ＡＮＤ素子と、この光ＮＡＮＤ素子の出力に、光共振器
内部に過飽和吸収媒質を設置したレーザを設けたもので
あり、これにより、純粋に光の反応時間だけに支配され
た超高速の全光式光ＮＡＮＤゲートが実現できるという
効果がある。
第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は過飽和吸収媒質の入出力特性を示す図表、第３図
は過飽和吸収媒質の構成を示すブロック図、第４図は導
波路型光ＮＡＮＤゲートの構成図。 １はＳＨＧ （第２高調波発生素子）、２・３はミラー
、４は過飽和吸収媒質、５はレーザ媒質、６はポンピン
グ部、７・８は入力信号光、９は制御信号光、１０は出
力信号光、１１はレーザ発振光軸である。
２図は過飽和吸収媒質の入出力特性を示す図表、第３図
は過飽和吸収媒質の構成を示すブロック図、第４図は導
波路型光ＮＡＮＤゲートの構成図。 １はＳＨＧ （第２高調波発生素子）、２・３はミラー
、４は過飽和吸収媒質、５はレーザ媒質、６はポンピン
グ部、７・８は入力信号光、９は制御信号光、１０は出
力信号光、１１はレーザ発振光軸である。
Claims (1)
- 波長λ＿０の第１及び第２の二つの入力信号光に対し波
長λ＿０／２の光を前記二つの入力信号光の位相整合方
向に出力することの出来る第２高調波発生素子（以下「
ＳＨＧ」という）と、反射率が１でない第１のミラーと
同じく反射率が１でない第２のミラーとから構成される
光共振器と、前記光共振器内に置かれ波長λ＿０のレー
ザ発振を起こすレーザ媒質と、前記光共振器内のレーザ
発振時のレーザ光軸上に配置され前記ＳＨＧの出力光を
制御信号光として第１のミラーを介して光共振器外部よ
り入力される過飽和吸収媒質と、前記レーザ媒質にレー
ザ発振を起こさせるエネルギを供給するポンピング部と
を含んで構成されることを特徴とする光ＮＡＮＤゲート
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1134689A JPH02190830A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 光ｎａｎｄゲート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1134689A JPH02190830A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 光ｎａｎｄゲート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02190830A true JPH02190830A (ja) | 1990-07-26 |
Family
ID=11775477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1134689A Pending JPH02190830A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 光ｎａｎｄゲート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02190830A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6424438B1 (en) * | 2000-08-29 | 2002-07-23 | Korea Institute Of Science And Technology | Apparatus and method for realizing all-optical NOR logic device |
| US7417788B2 (en) | 2005-11-21 | 2008-08-26 | Aditya Narendra Joshi | Optical logic device |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1134689A patent/JPH02190830A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6424438B1 (en) * | 2000-08-29 | 2002-07-23 | Korea Institute Of Science And Technology | Apparatus and method for realizing all-optical NOR logic device |
| US7417788B2 (en) | 2005-11-21 | 2008-08-26 | Aditya Narendra Joshi | Optical logic device |
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