JPH0297920A - 光ｎａｎｄゲート - Google Patents
光ｎａｎｄゲートInfo
- Publication number
- JPH0297920A JPH0297920A JP25131188A JP25131188A JPH0297920A JP H0297920 A JPH0297920 A JP H0297920A JP 25131188 A JP25131188 A JP 25131188A JP 25131188 A JP25131188 A JP 25131188A JP H0297920 A JPH0297920 A JP H0297920A
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- Japan
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- optical
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- Pending
Links
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- 230000005699 Stark effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction 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の
光ＮＡＮＤゲートに関する。
光ＮＡＮＤゲートに関する。
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、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。また、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、前記の
半導体、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多大の注目を
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。
に、半導体、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。また、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、前記の
半導体、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多大の注目を
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。
従来、例えば文猷アプライド オプティクス（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ） Ｖｏｌ、１７．ＰＰ１４９３
，１９７８年にあるような導波路形光論理ユニットがあ
る。第４図はそのブロック図である。同図において導波
路形光論理ユニットは、電極１７〜１９と光導波路２０
〜２３とを有する。
ｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ） Ｖｏｌ、１７．ＰＰ１４９３
，１９７８年にあるような導波路形光論理ユニットがあ
る。第４図はそのブロック図である。同図において導波
路形光論理ユニットは、電極１７〜１９と光導波路２０
〜２３とを有する。
入力光１５は光導波路２０を伝わって光導波路２１．２
２に分岐する。電極１９は接地されており、電極１７．
１８にはそれぞれ電圧Ｖａ、Ｖｂ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し、光に
対して位相変調をかけるようになっている。
２に分岐する。電極１９は接地されており、電極１７．
１８にはそれぞれ電圧Ｖａ、Ｖｂ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し、光に
対して位相変調をかけるようになっている。
一旦分岐された入力光１５は光導波路２３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１６
の強さは １＋ｃｏｓ（πｘ（Ｖａ＋Ｖｂ） ÷ＶＯ）で与えら
れる。ここで、論理１の信号をＶｏｌ２として電極１７
．１８に印加すると、出力光１６の強さは上式にて０と
なり、電極１７．１８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
Ｖｏｌ２の電圧を、残りの一方に電圧Ｏをそれぞれ印加
すると、出力は１となる。このようにして論理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。
され、ここで互いに干渉しあい、そのときの出力光１６
の強さは １＋ｃｏｓ（πｘ（Ｖａ＋Ｖｂ） ÷ＶＯ）で与えら
れる。ここで、論理１の信号をＶｏｌ２として電極１７
．１８に印加すると、出力光１６の強さは上式にて０と
なり、電極１７．１８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
Ｖｏｌ２の電圧を、残りの一方に電圧Ｏをそれぞれ印加
すると、出力は１となる。このようにして論理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。
上述した従来の光ＮＡＮＤゲートは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。
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。
本発明の目的は信号として光を使用するようにして上記
の欠点を改善した光ＮＡＮＤゲートを提供することにあ
る。
の欠点を改善した光ＮＡＮＤゲートを提供することにあ
る。
本発明の光ＮＡＮＤゲートは、波長λ０の第１および第
２の二つの入力信号光に対し波長λ０／２の光を前記二
つの入力光の位相整合方向に出力する第２高調波発生素
子と、反射率が１でない第１および第２のミラーから構
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第２高調波
発生素子の出力光を制御信号光として第１のミラーを介
して前記光共振器外部より入力される光シュタルク効果
素子と、前記レーザ媒質にレーザ発振を起させるエネル
ギーを供給するポンピング部とを含む。
２の二つの入力信号光に対し波長λ０／２の光を前記二
つの入力光の位相整合方向に出力する第２高調波発生素
子と、反射率が１でない第１および第２のミラーから構
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第２高調波
発生素子の出力光を制御信号光として第１のミラーを介
して前記光共振器外部より入力される光シュタルク効果
素子と、前記レーザ媒質にレーザ発振を起させるエネル
ギーを供給するポンピング部とを含む。
次に、本発明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を示すブロック図である。同
図において光ＮＡＮＤゲートは、波長λ０の第１および
第２の二つの入力信号７および８に対しこの二つの入力
光の位相整合方向に波長λ０／２の光を出力することの
出来る第２高調波発生素子（以下、５ＨＧＩと略す、）
と、反射率が１でない第１および第２のミラー２および
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上に配置され前
記５ＨＧＩの出力光を第１のミラーを介して光共振器外
部より入力する光シュタルク効果素子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。なお、レーザ媒質
５．光シュタルク効果素子４．ポンピング部６を含む光
共振器部をレーザ部と呼ぶこととする。
図において光ＮＡＮＤゲートは、波長λ０の第１および
第２の二つの入力信号７および８に対しこの二つの入力
光の位相整合方向に波長λ０／２の光を出力することの
出来る第２高調波発生素子（以下、５ＨＧＩと略す、）
と、反射率が１でない第１および第２のミラー２および
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上に配置され前
記５ＨＧＩの出力光を第１のミラーを介して光共振器外
部より入力する光シュタルク効果素子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。なお、レーザ媒質
５．光シュタルク効果素子４．ポンピング部６を含む光
共振器部をレーザ部と呼ぶこととする。
第２図は光シュタルク効果素子４の入出力特性図であり
、第３図は第２図の特性を得る構成図である。第２図に
おいて横軸は入力光１２の波長を示し、縦軸は入力光１
２が出力光１３として透過される透過光量を示す（第３
図参照）、この素子４は外部より制御信号光り（波長λ
Ｏ／２）を与えないときにはＡの特性を示す、即ち、波
長λ０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、光シュタルク効果素子４の吸収波長がλ１に移動す
るが、この波長は本発明の光ＮＡＮＤゲートの動作とは
全く無関係な波長とする。
、第３図は第２図の特性を得る構成図である。第２図に
おいて横軸は入力光１２の波長を示し、縦軸は入力光１
２が出力光１３として透過される透過光量を示す（第３
図参照）、この素子４は外部より制御信号光り（波長λ
Ｏ／２）を与えないときにはＡの特性を示す、即ち、波
長λ０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、光シュタルク効果素子４の吸収波長がλ１に移動す
るが、この波長は本発明の光ＮＡＮＤゲートの動作とは
全く無関係な波長とする。
即ち、この光シュタルク効果素子は、波長λ０／２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、ないときは透過する（Ａの特性）と言う特性を
示す、そして論理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λＯの光の無い状態に対応
するものとする。
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、ないときは透過する（Ａの特性）と言う特性を
示す、そして論理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λＯの光の無い状態に対応
するものとする。
レーザ媒質５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λＯの自然放出光が発生している。ここで、光
シュタルク効果素子４に波長λＯ／２の制御信号光りが
入力されているとき、光シュタルク効果素子４は上記の
Ｂの特性を示し波長＾０の前記自然放出光を吸収する。
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λＯの自然放出光が発生している。ここで、光
シュタルク効果素子４に波長λＯ／２の制御信号光りが
入力されているとき、光シュタルク効果素子４は上記の
Ｂの特性を示し波長＾０の前記自然放出光を吸収する。
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Ｏを出力する
ようになる。他方、光シュタルク効果素子４に波長λ０
／２の制御信号光９が入力されていないとき、光シュタ
ルク効果素子４は上記のＡの特性を示し波長λ０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λＯ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
部に出力される。即ち、レーザ部は制御信号光９がある
ときは論理Ｏを出力し、ない時は論理１を出力する。
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Ｏを出力する
ようになる。他方、光シュタルク効果素子４に波長λ０
／２の制御信号光９が入力されていないとき、光シュタ
ルク効果素子４は上記のＡの特性を示し波長λ０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λＯ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
部に出力される。即ち、レーザ部は制御信号光９がある
ときは論理Ｏを出力し、ない時は論理１を出力する。
入力信号光７および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Ｏのとき、５ＨＧＩからの制御信号光９は
光シュタルク効果素子４の方向には発生されていない、
従って光シュタルク効果素子４には波長λＯ／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１となる。
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Ｏのとき、５ＨＧＩからの制御信号光９は
光シュタルク効果素子４の方向には発生されていない、
従って光シュタルク効果素子４には波長λＯ／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１となる。
次に、二つの入力がともに論理１の時、二つの波長λＯ
の入力信号光７および８は５ＨＧｌに入力され、これに
より波長λＯ／２の制御信号光９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高調波く
制御信号光と同一）がミラー２を介して光共振器内部に
ある光シュタルク効果素子４に入力される様な角度であ
るとすると、光シュタルク効果素子４に対して波長λ０
／２の制御信号光９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Ｏを出力する。
の入力信号光７および８は５ＨＧｌに入力され、これに
より波長λＯ／２の制御信号光９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高調波く
制御信号光と同一）がミラー２を介して光共振器内部に
ある光シュタルク効果素子４に入力される様な角度であ
るとすると、光シュタルク効果素子４に対して波長λ０
／２の制御信号光９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Ｏを出力する。
このようにして光ＮＡＮＤゲートの動作が実現される。
本発明の光ＮＡＮＤゲートは、ＳＨＧ素子を用いた光Ａ
ＮＤ素子の出力に光共振器内部に光シュタルク効果素子
を設置したレーザを設けたものであり、これにより全光
式の光ＮＡＮＤゲートが実現でき、その動作速度は非常
に高速であるため効果は絶大である。
ＮＤ素子の出力に光共振器内部に光シュタルク効果素子
を設置したレーザを設けたものであり、これにより全光
式の光ＮＡＮＤゲートが実現でき、その動作速度は非常
に高速であるため効果は絶大である。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
光シュタルク効果素子の入出力特性図、第３図は光シュ
タルク効果素子の構成図、第４図は導波路型光ＮＡＮＤ
ゲートの説明図である。 １・・・第２高調波発生素子、２，３・・・ミラー、４
・・・光シュタルク効果素子、５・・・レーザ媒質、６
・・・ポンピング部。
光シュタルク効果素子の入出力特性図、第３図は光シュ
タルク効果素子の構成図、第４図は導波路型光ＮＡＮＤ
ゲートの説明図である。 １・・・第２高調波発生素子、２，３・・・ミラー、４
・・・光シュタルク効果素子、５・・・レーザ媒質、６
・・・ポンピング部。
Claims (1)
- 波長λ０の第１および第２の二つの入力信号光に対し波
長λ０／２の光を前記二つの入力光の位相整合方向に出
力する第２高調波発生素子と、反射率が１でない第１お
よび第２のミラー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
配置され前記第２高調波発生素子の出力光を制御信号光
として第１のミラーを介して前記光共振器外部より入力
される光シュタルク効果素子と、前記レーザ媒質にレー
ザ発振を起させるエネルギーを供給するポンピング部と
を含むことを特徴とする光ＮＡＮＤゲート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25131188A JPH0297920A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 光ｎａｎｄゲート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25131188A JPH0297920A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 光ｎａｎｄゲート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0297920A true JPH0297920A (ja) | 1990-04-10 |
Family
ID=17220919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25131188A Pending JPH0297920A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 光ｎａｎｄゲート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0297920A (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 |
-
1988
- 1988-10-04 JP JP25131188A patent/JPH0297920A/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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