JPH0318688B2 - - Google Patents
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- JPH0318688B2 JPH0318688B2 JP57033617A JP3361782A JPH0318688B2 JP H0318688 B2 JPH0318688 B2 JP H0318688B2 JP 57033617 A JP57033617 A JP 57033617A JP 3361782 A JP3361782 A JP 3361782A JP H0318688 B2 JPH0318688 B2 JP H0318688B2
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- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 claims description 8
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- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 3
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
- G02F1/125—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves in an optical waveguide structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、複数でかつ同数の光ビツト信号か
らそれぞれ構成される２つの光デジタル信号を、
光−電気変換することなしに、それらの各ビツト
ごとに比較する光コンパレータ、さらに詳しくは
弾性表面波による光のブラツグ回折現象を利用し
た光コンパレータに関する。
らそれぞれ構成される２つの光デジタル信号を、
光−電気変換することなしに、それらの各ビツト
ごとに比較する光コンパレータ、さらに詳しくは
弾性表面波による光のブラツグ回折現象を利用し
た光コンパレータに関する。
近年、光応用技術の進展はめざましく、これに
ともなつて種々の光機能素子が要求されている。
光機能素子の中でも光コンパレータは、光演算、
光情報処理、光計算機などの基本デイバイスであ
り、その必要性は大きいが、まだ実現されていな
いのが現状である。
ともなつて種々の光機能素子が要求されている。
光機能素子の中でも光コンパレータは、光演算、
光情報処理、光計算機などの基本デイバイスであ
り、その必要性は大きいが、まだ実現されていな
いのが現状である。
この発明は、光応用に使用可能な光コンパレー
タを提供することを目的とする。
タを提供することを目的とする。
この発明による光コンパレータは、音響光学材
料で形成された光導波層、各光ビツト信号が互い
に平行となるように光導波層内を伝搬する２つの
光デジタル信号の、互いに比較される２つの光ビ
ツト信号が同時に回折されるように、各光ビツト
信号を順次ブラツグ回折させる弾性表面波を発生
する弾性表面波発生器、および弾性表面波との相
互作用位置を通過した光であつて、一方の光デジ
タル信号の回折光と、他方の光デジタル信号の非
回折光とを集光する手段を備えていることを特徴
とする。２つの光デジタル信号中の互いに比較さ
れる光ビツト信号は、弾性表面波によつて同時に
回折される。したがつて、互いに比較される光ビ
ツト信号の表わすデータ（ビツト）が同じ場合に
は、一方の光ビツト信号の回折光と他方の光ビツ
ト信号の非回折光とは相補的な関係になり、これ
らの２光ビツト信号の和信号は時間に関して変動
しない一定値となる。これに対して、互いに比較
される光ビツト信号の表わすデータが異なる場合
には、一方の光ビツト信号の回折光と他方の光ビ
ツト信号の非回折光との和信号中には時間に関し
て変化する成分が現われる。しかもこの変化は、
それらの光ビツト信号が回折される時点で生じ
る。複数の光ビツト信号の回折時点はそれぞれ異
なるから、集光手段の出力信号中の変化の現われ
た時点に対応するビツト信号が不一致であること
になる。たとえば、集光手段の出力信号を微分す
ることにより、微分信号の現われる数だけ不一致
のビツト信号があり、かつ微分信号が現われる時
点によつて不一致のビツト信号がどれであるかを
知ることができる。
料で形成された光導波層、各光ビツト信号が互い
に平行となるように光導波層内を伝搬する２つの
光デジタル信号の、互いに比較される２つの光ビ
ツト信号が同時に回折されるように、各光ビツト
信号を順次ブラツグ回折させる弾性表面波を発生
する弾性表面波発生器、および弾性表面波との相
互作用位置を通過した光であつて、一方の光デジ
タル信号の回折光と、他方の光デジタル信号の非
回折光とを集光する手段を備えていることを特徴
とする。２つの光デジタル信号中の互いに比較さ
れる光ビツト信号は、弾性表面波によつて同時に
回折される。したがつて、互いに比較される光ビ
ツト信号の表わすデータ（ビツト）が同じ場合に
は、一方の光ビツト信号の回折光と他方の光ビツ
ト信号の非回折光とは相補的な関係になり、これ
らの２光ビツト信号の和信号は時間に関して変動
しない一定値となる。これに対して、互いに比較
される光ビツト信号の表わすデータが異なる場合
には、一方の光ビツト信号の回折光と他方の光ビ
ツト信号の非回折光との和信号中には時間に関し
て変化する成分が現われる。しかもこの変化は、
それらの光ビツト信号が回折される時点で生じ
る。複数の光ビツト信号の回折時点はそれぞれ異
なるから、集光手段の出力信号中の変化の現われ
た時点に対応するビツト信号が不一致であること
になる。たとえば、集光手段の出力信号を微分す
ることにより、微分信号の現われる数だけ不一致
のビツト信号があり、かつ微分信号が現われる時
点によつて不一致のビツト信号がどれであるかを
知ることができる。
この発明による光コンパレータは、１つの基板
上に作製することが可能であり、しかも構造が非
常に簡単であるために容易に量産が可能となり、
安価に提供することができる。また、ワンチツプ
上に他の光機能素子と一緒に製作できるので同一
基板上に多くの素子との集積が可能である。
上に作製することが可能であり、しかも構造が非
常に簡単であるために容易に量産が可能となり、
安価に提供することができる。また、ワンチツプ
上に他の光機能素子と一緒に製作できるので同一
基板上に多くの素子との集積が可能である。
以下、図面を参照してこの発明の実施例につい
て詳述する。
て詳述する。
第１図において、音響光学結晶であるニオブ酸
リチウム（LiNbO3）単結晶１１の表面に、チタ
ン（Ti）を温度約1000℃で熱拡散することによ
り、屈折率が結晶基板１１よりも３〜５×10-3程
度高く厚さが数μｍ程度の光導波層１２が、光信
号の入力側（第１図左側）の一部を除いて、形成
されている。この基板１１上の入力側には、光デ
ジタル信号ＡおよびＢを光導波層１２に入力させ
るための光導波路１６が各信号Ａ，Ｂに対して８
本ずつ等間隔でかつ平行に形成されている。信号
Ａの光導波路と信号Ｂの光導波路は、後述する弾
性表面波（以下SAWという）の伝搬方向に直交
する方向に対してそれぞれブラツグ角θだけ傾斜
しており、かつ光導波層１２の中心部に向つてい
る。これらの光導波路１６もまたチタンの熱拡散
によつて形成されている。
リチウム（LiNbO3）単結晶１１の表面に、チタ
ン（Ti）を温度約1000℃で熱拡散することによ
り、屈折率が結晶基板１１よりも３〜５×10-3程
度高く厚さが数μｍ程度の光導波層１２が、光信
号の入力側（第１図左側）の一部を除いて、形成
されている。この基板１１上の入力側には、光デ
ジタル信号ＡおよびＢを光導波層１２に入力させ
るための光導波路１６が各信号Ａ，Ｂに対して８
本ずつ等間隔でかつ平行に形成されている。信号
Ａの光導波路と信号Ｂの光導波路は、後述する弾
性表面波（以下SAWという）の伝搬方向に直交
する方向に対してそれぞれブラツグ角θだけ傾斜
しており、かつ光導波層１２の中心部に向つてい
る。これらの光導波路１６もまたチタンの熱拡散
によつて形成されている。
光デジタル信号ＡおよびＢはこの実施例ではそ
れぞれ８ビツトの光信号であり、これらの各光ビ
ツト信号をそれぞれａ１，ａ２，・・・ａ８，ｂ
１，ｂ２，・・・ｂ８で表わす。信号Ａにより表
わされるデータをたとえば11111101、信号Ｂによ
り表わされデータを11100010とする。データ１は
光有であり第１図においては実線で、データ０は
光無であり破線でそれぞれ示されている。光デジ
タル信号ＡおよびＢは、それぞれ光フアイバ１８
から光結合器１７を経て光導波路１６に入力す
る。光結合手段としては、光フアイバ結合器以外
にも、グレーテイング、プリズムその他の光結合
素子を用いることができる。
れぞれ８ビツトの光信号であり、これらの各光ビ
ツト信号をそれぞれａ１，ａ２，・・・ａ８，ｂ
１，ｂ２，・・・ｂ８で表わす。信号Ａにより表
わされるデータをたとえば11111101、信号Ｂによ
り表わされデータを11100010とする。データ１は
光有であり第１図においては実線で、データ０は
光無であり破線でそれぞれ示されている。光デジ
タル信号ＡおよびＢは、それぞれ光フアイバ１８
から光結合器１７を経て光導波路１６に入力す
る。光結合手段としては、光フアイバ結合器以外
にも、グレーテイング、プリズムその他の光結合
素子を用いることができる。
インター・デジタル・トランスデユーサ（以下
IDTという）１３は、信号ＡおよびＢを表わす光
ビツト信号ａ１〜ａ８、ｂ１〜ｂ８をそれぞれ回
折させるSAWを発生するものである。IDT１３
には超音波信号発生器２７から超音波電圧信号が
印加される。IDT１３からは、各光信号Ａおよび
Ｂの伝搬光路に向つて２方向にSAWが発生し伝
搬していく。SAWの波面は光に対して回折格子
として作用するので、SAWの波面に小さい角度
θで入射した光は、次の条件を満足するときに
SAWによつて完全に反射され、その進行方向が
2θだけ変わる。
IDTという）１３は、信号ＡおよびＢを表わす光
ビツト信号ａ１〜ａ８、ｂ１〜ｂ８をそれぞれ回
折させるSAWを発生するものである。IDT１３
には超音波信号発生器２７から超音波電圧信号が
印加される。IDT１３からは、各光信号Ａおよび
Ｂの伝搬光路に向つて２方向にSAWが発生し伝
搬していく。SAWの波面は光に対して回折格子
として作用するので、SAWの波面に小さい角度
θで入射した光は、次の条件を満足するときに
SAWによつて完全に反射され、その進行方向が
2θだけ変わる。
sinθ＝λ／２・λ／Λ …(1)
ここでλ；光の波長
Λ；SAWの周期
これが、SAWを利用したブラツグ回折による
光の偏向である。
光の偏向である。
SAWの伝搬速度をVS、IDT１３の各端から、
光ａ１〜ａ８またはｂ１〜ｂ８がSAWによつて
偏向される位置（回折点）までの距離をそれぞれ
l1〜l8とする。この実施例では、l1＝（l2−l1）＝
…＝（l8−l7）に設定され、たとえばl1＝100μｍ
である。時点t0においてスイツチ２８がオンとさ
れIDT１３からSAWが発生したのち、時間l1／
VSが経過した時点で光ａ１とｂ１が同時に回折
されはじめる。この時点では他の光ａ２〜ａ８、
ｂ２〜ｂ８はまだ回折されずに直進している。時
点t0からそれぞれ時間l2／VS、…l7／VSが経過
した時点で光ａ２とｂ２，…，ａ７とｂ７が順次
回折光され、最後に時点t0から時間l8／VSが経
過した時点で光ａ８とｂ８が同時に回折される。
SAWの発生器としては、IDT以外にたとえばガ
ン・ダイオードがある。
光ａ１〜ａ８またはｂ１〜ｂ８がSAWによつて
偏向される位置（回折点）までの距離をそれぞれ
l1〜l8とする。この実施例では、l1＝（l2−l1）＝
…＝（l8−l7）に設定され、たとえばl1＝100μｍ
である。時点t0においてスイツチ２８がオンとさ
れIDT１３からSAWが発生したのち、時間l1／
VSが経過した時点で光ａ１とｂ１が同時に回折
されはじめる。この時点では他の光ａ２〜ａ８、
ｂ２〜ｂ８はまだ回折されずに直進している。時
点t0からそれぞれ時間l2／VS、…l7／VSが経過
した時点で光ａ２とｂ２，…，ａ７とｂ７が順次
回折光され、最後に時点t0から時間l8／VSが経
過した時点で光ａ８とｂ８が同時に回折される。
SAWの発生器としては、IDT以外にたとえばガ
ン・ダイオードがある。
グレーテイング・レンズ１４は、互いに平行
な、光デジタル信号Ａの回折光および信号Ｂの非
回折光（いずれも実線または破線で示されてい
る）を集光するものであり、光導波層１２に形成
されている。集光手段としては、他にジオデジツ
ク・レンズやルネブルグ・レンズなどを用いるこ
とができる。そして、第１図に示すように光導波
層１２上で集光しても、光導波層１２から出力さ
れた光を集光するようにしてもよい。集光された
光は次に光検知器１５によつて検知され、電気信
号に変換される。検知器１５も光導波層１２上に
設けても、光導波層１２外に設けてもどちらでも
よい。検知される信号Ａの回折光および信号Ｂの
非回折光が第２図に示されている。
な、光デジタル信号Ａの回折光および信号Ｂの非
回折光（いずれも実線または破線で示されてい
る）を集光するものであり、光導波層１２に形成
されている。集光手段としては、他にジオデジツ
ク・レンズやルネブルグ・レンズなどを用いるこ
とができる。そして、第１図に示すように光導波
層１２上で集光しても、光導波層１２から出力さ
れた光を集光するようにしてもよい。集光された
光は次に光検知器１５によつて検知され、電気信
号に変換される。検知器１５も光導波層１２上に
設けても、光導波層１２外に設けてもどちらでも
よい。検知される信号Ａの回折光および信号Ｂの
非回折光が第２図に示されている。
検知器１５の出力はスイツチ２９を経て増巾器
２１で増巾され、信号ｄとなる。信号ｄは、もち
ろん検知器１５の出力も同じだが、信号Ａの回折
光と信号Ｂの非回折光とを加算したものである。
信号ＡとＢの各ビツトの比較が行なわれるのは、
SAWが発生して第１番目の光ａ１とｂ１が回折
される時点から最後の光ａ８とｂ８が回折される
時点までである。この光コンパレータとしての動
作が行なわれる時間帯を制御し、かつこの時間帯
における信号のみを取出すために、タイミング発
生回路２４から制御信号ｇが出力され、この信号
ｇによつてスイツチ２８，２９が制御される。ス
イツチ２８，２９はともに時点t0にオンとなり、
l8／VS＋αの時間が経過したときにオフとなる。
２１で増巾され、信号ｄとなる。信号ｄは、もち
ろん検知器１５の出力も同じだが、信号Ａの回折
光と信号Ｂの非回折光とを加算したものである。
信号ＡとＢの各ビツトの比較が行なわれるのは、
SAWが発生して第１番目の光ａ１とｂ１が回折
される時点から最後の光ａ８とｂ８が回折される
時点までである。この光コンパレータとしての動
作が行なわれる時間帯を制御し、かつこの時間帯
における信号のみを取出すために、タイミング発
生回路２４から制御信号ｇが出力され、この信号
ｇによつてスイツチ２８，２９が制御される。ス
イツチ２８，２９はともに時点t0にオンとなり、
l8／VS＋αの時間が経過したときにオフとなる。
２つの光デジタル信号ＡとＢにおける互いに比
較される光ビツト信号aiとbi（ｌ＝１〜８）は、
SAWによつて同時に回折される。したがつて、
信号aiとbiが同じデータを表わす場合には（たと
えばａ１とｂ１、ａ２とｂ２、ａ３とｂ３）、信
号aiの回折光と信号biの非回折光とは相補的な関
係になり、これらの信号の和信号すなわち信号ｄ
は時間に関して変動しない一定値となる。これに
対して、互いに比較される信号aiとbiの表わすデ
ータが異なる場合には（たとえばａ４とｂ４、ａ
５とｂ５、ａ６とｂ６、ａ７とｂ７、ａ８とｂ
８）、信号ｄはこれらの信号aiとbiが回折される
時点で１ビツト信号分だけ変動する。この変化
は、信号ｄを微分することにより検出される。
較される光ビツト信号aiとbi（ｌ＝１〜８）は、
SAWによつて同時に回折される。したがつて、
信号aiとbiが同じデータを表わす場合には（たと
えばａ１とｂ１、ａ２とｂ２、ａ３とｂ３）、信
号aiの回折光と信号biの非回折光とは相補的な関
係になり、これらの信号の和信号すなわち信号ｄ
は時間に関して変動しない一定値となる。これに
対して、互いに比較される信号aiとbiの表わすデ
ータが異なる場合には（たとえばａ４とｂ４、ａ
５とｂ５、ａ６とｂ６、ａ７とｂ７、ａ８とｂ
８）、信号ｄはこれらの信号aiとbiが回折される
時点で１ビツト信号分だけ変動する。この変化
は、信号ｄを微分することにより検出される。
信号ｄは高帯域通過フイルタ２２に送られ、そ
の直流成分が除去されたのち（信号ｅ）、微分回
路２３で微分される。この微分信号ｆには、信号
aiとbiが不一致の場合にパルスが現われ、ai＞bi
のときには正のパルスになり、ai＜biのときには
負のパルスとなる。タイミグ発生回路２４はま
た、各信号aiとbiが回折される時点に同期したク
ロツク・パルスCKを出力する。このクロツク・
パルスCKはカウンタ２５に送られ、ここで計数
される。検出回路２６は、微分信号中にパルスが
現われたときのカウンタ２５の計数値を読取るこ
とにより不一致の信号ai，biが何ビツト目のデー
タであるかを検出する。
の直流成分が除去されたのち（信号ｅ）、微分回
路２３で微分される。この微分信号ｆには、信号
aiとbiが不一致の場合にパルスが現われ、ai＞bi
のときには正のパルスになり、ai＜biのときには
負のパルスとなる。タイミグ発生回路２４はま
た、各信号aiとbiが回折される時点に同期したク
ロツク・パルスCKを出力する。このクロツク・
パルスCKはカウンタ２５に送られ、ここで計数
される。検出回路２６は、微分信号中にパルスが
現われたときのカウンタ２５の計数値を読取るこ
とにより不一致の信号ai，biが何ビツト目のデー
タであるかを検出する。
上記実施例においては、光導波路はLiNbO3に
Tiを熱拡散することにより形成されているが、
他の音響光学材料および他の方法によつて実現す
ることもできる。
Tiを熱拡散することにより形成されているが、
他の音響光学材料および他の方法によつて実現す
ることもできる。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２
図は動作を示すタイム・チヤートである。 １１……LiNbO3基板、１２……光導波層、１
３……IDT、１４……グレーテイング・レンズ、
１５……光検知器、２３……微分回路、Ａ，Ｂ…
…光デジタル信号、ａ１〜ａ８、ｂ１〜ｂ８……
光ビツト信号。
図は動作を示すタイム・チヤートである。 １１……LiNbO3基板、１２……光導波層、１
３……IDT、１４……グレーテイング・レンズ、
１５……光検知器、２３……微分回路、Ａ，Ｂ…
…光デジタル信号、ａ１〜ａ８、ｂ１〜ｂ８……
光ビツト信号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数でかつ同数の光ビツト信号からそれぞれ
構成される２つの光デジタル信号を、それらの各
ビツトごとに比較するものであつて、 音響光学材料で形成された光導波層、 各光ビツト信号が互いに平行となるように光導
波層内を伝搬する２つの光デジタル信号の、互い
に比較される２つの光ビツト信号が同時に回折さ
れるように、各光ビツト信号を順次ブラツグ回折
させる弾性表面波を発生する弾性表面波発生器、
および 弾性表面波との相互作用位置を通過した光であ
つて、一方の光デジタル信号の回折光と、他方の
光デジタル信号の非回折光とを集光する手段、 を備えている光コンパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57033617A JPS58150939A (ja) | 1982-03-02 | 1982-03-02 | 光コンパレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57033617A JPS58150939A (ja) | 1982-03-02 | 1982-03-02 | 光コンパレ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58150939A JPS58150939A (ja) | 1983-09-07 |
| JPH0318688B2 true JPH0318688B2 (ja) | 1991-03-13 |
Family
ID=12391408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57033617A Granted JPS58150939A (ja) | 1982-03-02 | 1982-03-02 | 光コンパレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58150939A (ja) |
-
1982
- 1982-03-02 JP JP57033617A patent/JPS58150939A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58150939A (ja) | 1983-09-07 |
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