JPH0355531A - 光記憶素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、たとえば複写機やイメージスキャナなどに
おける画像情報の記憶のためなどに好適に用いられる光
記憶素子に関するものである．〔従来の技術〕 従来から用いられている記憶素子は、電気信号を媒体と
して記憶を行うものが主であり、たとえば画像情報など
の光信号を記憶する際にはこの光信号を一旦電気信号に
変換した後に記憶するようにしている． （発明が解決しようとする課題） ところが電気信号を媒体とする記憶素子では、電磁波や
放射線などのノイズの影響を受け易く、したがってノイ
ズ源の多い環境下での使用には適さず、また使用に際し
てはシールド装置が必要となるなどしてコストの増大を
招くなどの問題がある．さらに画像情報などの記憶では
、光信号を電気信号に変換するため、の変換回路が必要
となり、動作速度の劣化、およびコストの増大などの問
題があった． また、電気信号を媒体とした記憶素子を複数用いて記憶
装置を構戒した場合に、前記記憶素子に対する電気信号
の読出／書込は各記憶素子に割り当てられたアドレスを
指定するなどして行われるため、任意の複数の記憶素子
へのアクセスを並列に行うことは困難であった． この発明の目的は、上述の技術的ａｌｌ題を解決し、光
信号をそのまま記憶することができるようにした光記憶
素子を提供することである． 〔謀題を解決するための手段］ この発明の光記憶素子は、光信号の入出力手段を設けた
循環する光伝搬路の途中に、非線形屈折率媒質と光増幅
器とを配置したものである。

〔作用〕

非線形屈折率媒質では、入射光強度の変化に対して透過
光強度は或るヒステリシスを有する変化を示す．すなわ
ち、非線形屈折率媒質に対する入射光強度を徐々に増大
させてゆくと、或る一定の第１の値を境界として透過光
強度が急激に増大し、そしてこの状態から入射光強度を
徐々に減少させても透過光強度はすぐには減少せず、入
射光強度が前記第１の値よりも小さな或る一定の第２の
値以下となると急激に減少する． したがって、循環する光伝搬路上に非線形屈折率媒質と
、光伝搬路における光の減衰を補うように光増幅を行う
光増幅器とを配置して、この循環する光伝搬路に前記第
１の値以上の強度の光信号を入射すれば、非線形屈折率
媒質をその透過光強度が大きい状態に保って、前記入射
した光信号を前記循環する光伝搬路上で保持させること
ができる． 〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例の光記憶素子の基本的な構
戒を示す説明図である．この光記憶素子は、２つの半透
過鏡５．６と、この半ｉ！１過鏡５６とともにＩｙ；１
する光伝搬路Ｃ１を形或する２つの反射鏡３．４を備え
、光信号入力手段である半透過鏡５を介して入力される
たとえば「ｌ」または「０」の１ビットの情報を表す光
信号を光伝搬路Ｃ１に保持するものである．保持された
光信号は、光信号出力手段である半透過鏡６を介して随
時読み出される．反射１１３．４間の光伝搬路Ｃｌ上に
は非線形屈折率媒質２が配置されており、また半透過鏡
５．６の間の光伝搬路Ｃ１上には光増幅器１が配置され
ている． 第２図は非線形屈折率媒質２の入射光強度と透過光強度
との関係を示す特性図である．非線形屈折率媒質２に対
する入射光強度を増大させていくと、透過光強度は始め
はあまり増加しないが、入射光強度が或る値Ｕ以上とな
ると参照符号ｌ１で示すように急激に増加する．透過光
強度が高くなった状態から逆に入射光強度を減少させて
ゆくと、透過光強度は入射光強度が或る値Ｄとなるまで
はあまり減少せず、それ以下となると参照符号ｌ２で示
すように急激に減少する。このように、非線形屈折率媒
質２の入射光強度一透過光強度の関係はヒステリシス特
性を示す． このような非線形屈折率媒質２のヒステリシス特性を利
用すれば、光信号の記憶を行うことができる．すなわち
、透過光強度が急激に変化する値Ｄ，　Ｕ間の中間の或
る所定の値をバイアス値として、半透過鏡５から入射す
る光信号において、たとえば情報「１」に対応する光信
号の強度はバイアス値よりも大きくし、情報「０」に対
応する光信号の強度はほぼ零とする．そして、光増幅器
１には光伝搬路Ｃ１上における光の減衰を補うような或
る一定の増幅度を設定しておく． このようにすれば、上記バイアス値以上の強度の光信号
が入射された場合には、非線形屈折率媒質２の入射光強
度一透遇光強度の関係は第２図の点Ｐ１における関係と
なり、光信号の入射の停止の後には前記入射光強度一透
過光強度の関係はたとえば第２図の点Ｐ２における関係
となって安定する．一方、情報「０」を表す光信号とし
てたとえば強度が零の光信号が入射された場合には、非
線形屈折率媒質２における入射光強度一透過光強度の関
係は、第２図の点Ｐ３における関係で安定する． このようにして、１ビットの情報を表す光信号が光伝搬
路Ｃ１において記憶される。そして光増幅器１からの光
信号は半透過鏡６を関して随時取り出すことが可能であ
り、その強度は非線形屈折率媒質２への入射光強度とな
るので、記憶された情報が「１」であるときには、第２
図のレベルＬ１の強度の光が取り出され、情報「０」が
記憶されている場合にはレベルＬＯの強度の光が取り出
される。

光信号の書込は、書込時に光増幅器１に書込制御信号を
与えてこれを制御し、光伝搬路Ｃｌに記憶した光信号を
消去してから行う．すなわち、たとえば増幅器ｌにおけ
る増幅度を低《して、光伝搬路Ｃ１における光強度を減
衰させ、非線形屈折率媒質２への入射光強度を第２図の
値Ｄよりも低くして、この後に増幅器１の増幅度を回復
させることにより、光伝搬路Ｃ１に記憶した信号を情報
「０」に対応するものとすることができる．この後に光
信号を入射させれば、前述のようにして、「１」または
「０」のｌビットの情報を光伝搬路Ｃ１に記憶させるこ
とができる． このようにしてこの実施例の光記憶素子によれば、光信
号が光信号のままで光伝搬路Ｃ１に記憶されることにな
る．このような光記憶素子では外部のノイズ源からの電
磁波や放射線などの影響を受けることはないので、電気
的に情報を記憧する記憶素子のようにシールド装置を設
ける必要がなく、したがって低コストで光信号の記憶が
行えるようになる． 第３図は、この発明の第２実施例の光記憶素子５００基
本的な構或を示す説明図である．この実施例ではコ字状
の光導波路を有する一対の誘電体導波路ｔｏ，ｘｉによ
り循環する光伝搬路Ｃ２が形威されており、この一対の
誘電体導波路１０，１ｌの間の光伝搬路Ｃ２上に非線形
屈折率媒質１２および光増幅器１３がそれぞれ配置され
る．そして、誘電体導波路１０における光入射部１０ａ
は、光伝搬路Ｃ２を介する光を反射し、外部からの光信
号を透過させるように屈折率の制御が行われている．誘
電体導波路１ｌにおける光出射部１１ａも同樺であり、
光伝搬路Ｃ２を介する光の一部を外部に出力光信号とし
て導出することができるように屈折率の制御が施されて
いる。

このような構威によっても前述の第１実施例に関連して
述べたと同様の作用および効果を達或することができる
とともに、誘電体導波路１０．１１の使用によって、光
伝搬路Ｃ２における光の減衰を低減することができ、し
たがって前述の第１実施例に比較して光信号の保持がよ
り好適に行われる． 第４図はこの発明の第３実施例の基本的な構威を示す説
明図である．この実施例では、各部の屈折率の制御によ
り略Ｃ字状の先導波路を形威した非線形屈折率媒質２０
によって循環する光伝搬路Ｃ３を形成し、非線形屈折率
媒質２０のギャップ部ｇ１の光伝搬路Ｃ３上に光増幅器
２ｌを配置するようにしている．このような構戒によっ
ても前述の第１および第２実施例に関連してそれぞれ述
べた作用および効果が達戒されるとともに、部品点数が
減少するので製造が容易になるという効果がある．非線
形屈折率媒質２０における光入射部２０ａおよび光出射
部２０ｂは、それぞれ半透過鏡と同等の作用を有するよ
うに屈折率の制御が行われている。

第５図はこの発明の第４実施例の基本的な横戒を示す説
明図である．この実施例では略Ｃ字状の均質な非線形屈
折率媒質３０の角部にそれぞれ半透過鏡３１．３２また
は反射鏡３３．３４を配置して、循環する光伝搬路Ｃ４
を形或し、ギャップ部ｇ２に光増幅器３５を配置したも
のである．前述の第４図に示された第３実施例では非線
形屈折率媒質２０自体で光導波路を構威しているため、
その製造が容易ではなくまたコストの観点からも有利で
ないのに対し、この実施例では均一な非線形屈折率媒質
３０を用いているので、前述のような問題が生じない． 第６図はこの発明の第５実施例の基本的な構威を示す説
明図である．この実施例では４個の半透過鏡４ｌ〜４４
を用いて循環する光伝搬路Ｃ５を形威し、半透遇境４１
，４２ｉ４３，４４間にそれぞれ光増幅器４５、非線形
屈折率媒質４６が配置されている．このような構戒によ
れば前述の第１実施例に関連して述べたと同様の作用お
よび効果が達戒されるともに、光信号の入力はたとえば
半透過１１１４１．４３のどちらからでも行うことがで
き、また保持した光信号の出力が半透遇鏡４２４４のい
ずれからでも行うことができる。このようにして、光信
号の書込／読出をいわばマルチボートで行うことができ
る。

第７図は第３図に示された第２実施例の光記憶素子５０
を複数個用いて横威した記憶装置の構或を示す斜視図で
ある。複数の光記憶素子５０はたとえば行列状に２次元
配列され、この２次元配列された複数の光記憶素子５０
の一方側から光信号が入射され、他方側から記惟した光
信号が出力される．このような構戒によれば、たとえば
画像情報などを複数の光記憶素子５０の中の任意の複数
の記憶素子に対していわば並列に書き込み、また並列に
読み出すことができ、この場合に電気的に信号を記憶し
た記憶素子のように読出／書込に困難が伴うことはない
。この結果、たとえばいわゆる二値画像の記憶を、高速
にまたシールド装置などを必要とすることなく、光信号
のままで行うことができるようになるため、たとえば複
写機やイメージスキャナなどにおける画像情報の処理を
高速に行うことが可能となるとともに、それらの低コス
ト化にも寄与することができるようになる．この第７図
おいては、前述の第２実施例の光記憶素子５０を複数個
用いた記憶装置が例示されているが、他の第１，第３〜
第５実施例の各光記憶素子を用いても同様の記憶装置を
構威することができる． 前述の第１〜第５実施例ではいずれも循環する光伝搬路
が略長方形であるようにしているが、光伝搬路は循環し
ていればどのような形状を有していてもよい． 〔発明の効果］ 以上のようにこの発明の光記憶素子によれば、光信号を
光信号のままで記憶することができるようになるので、
光信号を電気信号に変換してこの電気信号を記憶するよ
うにした記憶素子のように、信号変換のための構威を必
要としないばかりでなく、外部のノイズ源からの電磁波
などの影響を受ける恐れがないので、シールド装置など
の構成を必要としない．この結果、たとえば画像情報な
どの光学的情報の記憧を低コストで実現することができ
るようになる．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の光記憶素子の基本的な
構戒を示す説明図、第２図は非線形屈折率媒質２の入射
光強度一透過光強度特性を示す特性図、第３図はこの発
明の第２実施例の基本的な構威を示す説明図、第４図は
この発明の第３実施例の基本的な構戒を示す説明図、第
５図はこの発明の第４実施例の基本的な横戒を示す説明
図、第６図はこの発明の第５実施例の基本的な構戒を示
す説明図、第７図は第３図に示された光記惟素子５０を
用いた記憶装置の基本的な構或を示す斜視図である， １，１−３．２　１．３５．４５・・・光増幅器、２，
１２，２０，３０．４６・・・非線形屈折率媒質、Ｃｌ
−Ｃ５・・・光伝搬路 第 ３ 図 第 ４ 図 １フ １３ フ０ 餘 Ｎ 味 第 ７ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光信号の入出力手段を設けた循環する光伝搬路の途中
   に、非線形屈折率媒質と光増幅器とを配置した光記憶素
   子。