JPH035736A - Optical flip-flop array - Google Patents

Optical flip-flop array

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JPH035736A
JPH035736A JP1139240A JP13924089A JPH035736A JP H035736 A JPH035736 A JP H035736A JP 1139240 A JP1139240 A JP 1139240A JP 13924089 A JP13924089 A JP 13924089A JP H035736 A JPH035736 A JP H035736A
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liquid crystal
optical
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誠治 福島
Takashi Kurokawa
隆志 黒川
Shinji Matsuo
慎治 松尾
Haruki Ozawaguchi
小沢口 治樹
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Abstract

PURPOSE:To shorten the response time and to providing the optical flip-flop array with static memory ability and to simplify the constitution by utilizing ferroelectric liquid crystal for a spatial optical modulator. CONSTITUTION:The optical flip-flop array consists of the spatial optical modulator (a), a write optical system 2a, a read optical system 3a, and a pulse generator 4a and the spatial optical modulator (a) is constituted by laminating transparent electrodes 16a and 16b, a photoconductive film 12, a dielectric mirror 13, a liquid crystal orienting film 15, ferroelectric liquid crystal 14, and a liquid crystal orienting film 15 in order between two glass substrates 11a and 11b. Then the pulse generator 4a feeds electricity to between the transparent electrodes 16a and 16b in response to the detection of a light signal by a photodetector 21a to vary the deflection direction of the ferroelectric liquid crystal 14. Consequently, the response time is shortened, the static memory ability is obtained, and the constitution can be simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分計〉 本発明は、光学的に並列にデータを容き込み、あるいは
読み出すことができる光フリップフロップアレイに関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application> The present invention relates to an optical flip-flop array capable of optically loading and reading data in parallel.

〈従来の技術〉 従来この種の光フリップフロップアレイとしては、第5
図(1)に示されるよに液晶ライトバルブアレイ01,
02、偏光器11!器03゜04、偏光器os、os及
び鋺07,08を組み合せて、セット人力Sあるいはリ
セット人力Rとして光信号を読み入ませると、Q出力及
びq出力として光信号を読み出すようにしたものが知ら
れている(Applied 0pties、Vol。
<Prior art> Conventionally, as this type of optical flip-flop array, the fifth
As shown in Figure (1), a liquid crystal light valve array 01,
02, polarizer 11! By combining the polarizers 03 and 04, polarizers os and os, and 07 and 08, and reading the optical signal as set manual S or reset manual R, the optical signal is read out as Q output and q output. Known (Applied 0pties, Vol.

23、Nへ13. pp2183−2171(1984
))。
23, to N13. pp2183-2171 (1984
)).

ここで、その電気的な等価回路を第5図(2)に示すよ
うに、液晶ライトバルブ01,02にはメモリ機能がな
いため、液晶ライトバルブ01,02はNORゲート0
9,010として用いて、両方のゲー)09,010の
出力を他方の入力に戻すといった構造によりメモリー性
を実現している。
Here, as the electrical equivalent circuit is shown in FIG. 5 (2), since the liquid crystal light valves 01 and 02 do not have a memory function, the liquid crystal light valves 01 and 02 are connected to the NOR gate 0.
9,010, and the output of both games) 09,010 is returned to the input of the other, achieving memory performance.

尚、qはプール代数におけろ否定を示すものである。Note that q indicates negation in pool algebra.

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の光フリツプフロツプアレイは、ネ
マティック液晶を用いろために応答が遅く (約10 
m s ) 、また光によるフィードバック構成を必要
としているので、複雑な光学系となる欠点がある。
<Problems to be Solved by the Invention> However, conventional optical flip-flop arrays have a slow response (approximately 10
m s ), and since it requires an optical feedback configuration, it has the disadvantage of requiring a complicated optical system.

本発明は、以上のような背景の下になされたもので、応
答時間が短く、スタティックなメモリー性を有し、構成
が簡単な光フリップフロップアレイを提供することを目
的とするものである。
The present invention was made against the above-mentioned background, and an object of the present invention is to provide an optical flip-flop array that has a short response time, has static memory properties, and is simple in configuration.

〈課題を解決するための手段〉 斯かる目的を達成するための本発明の構成はセット入力
あるいはリセット入力として光信号を並列に書き込み、
かつQ出力及びq出力として光信号を並列に読み出す光
フリップフロップアレイにおいて、空間光変調器と、書
き込み光学系と、読み出し光学系と、パルス発生器とか
らなり、前記空間光変調器は2枚のガラス基板の間に透
明電極、光導電膜、誘電体ミラー、液晶配向膜、強誘電
性液晶、液晶配向膜を順に積層して構成される一方、前
記書き込み光学系は光検出器と、セット入力あるいはリ
セット入力として入力される光信号を該光検出器と前記
空間光変調器の前記光導電膜側へと分光する一又は二以
上のビームスプリッタとを具え、更に、前記読み出し光
学系は前記空間光変調器に前記強誘電性液晶側から所定
の偏光を入射させるレーザダイオードと、前記誘電体ミ
ラーにより反射した前記偏光を偏向方向によりQ出力及
び回出力として分岐する偏光分離ミラーとを具え、しか
も、前記パルス発生器は前記光検出器による光信号の検
出に応じて前記透明電極間に通電して前記強誘電性液晶
の偏向方向を可変することを特徴とする。
<Means for Solving the Problems> The configuration of the present invention to achieve such an object is to write optical signals in parallel as set inputs or reset inputs,
The optical flip-flop array reads optical signals in parallel as a Q output and a q output, and includes a spatial light modulator, a writing optical system, a reading optical system, and a pulse generator, and the spatial light modulator includes two pieces. A transparent electrode, a photoconductive film, a dielectric mirror, a liquid crystal alignment film, a ferroelectric liquid crystal, and a liquid crystal alignment film are laminated in order between the glass substrates of the writing optical system. one or more beam splitters that split an optical signal input as an input or a reset input to the photodetector and the photoconductive film side of the spatial light modulator; comprising a laser diode that makes predetermined polarized light enter the spatial light modulator from the ferroelectric liquid crystal side, and a polarization splitting mirror that branches the polarized light reflected by the dielectric mirror as a Q output and a rotation output depending on the polarization direction, Moreover, the pulse generator is characterized in that it applies current between the transparent electrodes to vary the deflection direction of the ferroelectric liquid crystal in response to the detection of the optical signal by the photodetector.

また、上記発明において前記空間光変調器から前記誘電
体ミラーを省略し、前記レーザダイオードから所定の偏
光を前記空間光変調器の前記光導電膜側に入射させ、前
記強誘電性液晶側へと通過した前記偏光を前記偏光分離
ミラーにより偏光方向によりQ出力及びqとして分岐す
るようにしても、上記目的を達成することができろ。
Further, in the above invention, the dielectric mirror is omitted from the spatial light modulator, and predetermined polarized light from the laser diode is made incident on the photoconductive film side of the spatial light modulator, and then on the ferroelectric liquid crystal side. The above object can also be achieved by splitting the passed polarized light by the polarization separation mirror as Q output and q depending on the polarization direction.

く作   用〉 例えば、セット入力として入力された光信号をビームス
プリッタにより、光検出器と空間光変調器の光導電膜側
とに分光すると、光導電膜は、光照射部のみが低抵抗と
なり非照射部は高抵抗となる。このため、光検出器によ
り光信号が検出されて、パルス発生器により、透明電極
間に通電しても、光導電膜の高抵抗の部分に対応する強
誘電性液晶の部分には電圧は印加されない。
For example, when an optical signal input as a set input is split into a photodetector and a photoconductive film side of a spatial light modulator using a beam splitter, only the light irradiated part of the photoconductive film has a low resistance. The non-irradiated area has high resistance. Therefore, even if an optical signal is detected by a photodetector and current is applied between the transparent electrodes by a pulse generator, no voltage is applied to the part of the ferroelectric liquid crystal that corresponds to the high-resistance part of the photoconductive film. Not done.

つまり、光導電膜の高抵抗に対応する強誘電性液晶の部
分では液晶の配向方向が変化せず、変化するのは、光導
電膜の低抵抗の部分に対応する部分だけである。一方、
レーザダイオードから出力された所定の偏光を空間光変
調器の強誘電性液晶側から入射させろと、誘電体ミラー
により反射され強誘電性液晶を往復して通過する際に、
電圧が印加され液晶の配向方向が変化した部分について
のみ、偏向方向が変化することになる。従って、この反
射光が偏光分離ミラーにより、その偏向方向により分岐
され、Q出力及び莫出力として出力される。
In other words, the alignment direction of the liquid crystal does not change in the portions of the ferroelectric liquid crystal corresponding to the high resistance of the photoconductive film, and changes only in the portions of the photoconductive film corresponding to the low resistance. on the other hand,
When the predetermined polarized light output from the laser diode is made incident from the ferroelectric liquid crystal side of the spatial light modulator, it is reflected by the dielectric mirror and passes back and forth through the ferroelectric liquid crystal.
The deflection direction changes only in the portion where the voltage is applied and the alignment direction of the liquid crystal changes. Therefore, this reflected light is split by the polarization splitting mirror according to its polarization direction and output as Q output and Mo output.

一方、リセット入力の場合には、パルス発生器により透
明電極間に加わる電圧が逆となり、強誘電性液晶の偏向
方向が逆となり、更には、これを通過する偏光の偏向方
向が逆になる他は上記と同様である。
On the other hand, in the case of a reset input, the voltage applied between the transparent electrodes by the pulse generator is reversed, the polarization direction of the ferroelectric liquid crystal is reversed, and furthermore, the polarization direction of the polarized light passing through it is reversed. is the same as above.

く実 施 例〉 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
Embodiments Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

第1図及び第2図に本発明の一実施例を示す。第1図に
示すように本発明の光フリップフロップアレイは空間光
変調器1a、書き込み光学系2a、読み出し光学系3a
及びパルス発生i4aから構成させている。ここで、書
き込み光学系2aは、シリコンフォトダイオード等の光
検出器21a、 2 lb、レンズ22a。
An embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. As shown in FIG. 1, the optical flip-flop array of the present invention includes a spatial light modulator 1a, a writing optical system 2a, and a reading optical system 3a.
and pulse generation i4a. Here, the writing optical system 2a includes photodetectors 21a and 2lb such as silicon photodiodes, and a lens 22a.

22b1 ミラーユニット23a、ハーフミラ−231
,232,233を具えている。また、読み出し光学系
3aは、レンズ22C。
22b1 Mirror unit 23a, half mirror 231
, 232, 233. Further, the reading optical system 3a includes a lens 22C.

ミラーユニット23b1ハーフミラ−234、偏光分離
ミラー235、発進波長670nmの可視光1nGaA
J!Plz−ザダイオード31aを具えて5)る。空間
光変調器1aについては、その断面図を第2図に示すよ
うに、ガラス基板1a、lbの間に透明電極16a、光
伝導膜12、誘電体ミラー13、液晶配向膜15、強誘
電性液晶14、液晶配向膜15、透明電極16bを順に
積層したものである。液晶配向膜15の間には、強誘電
性液晶の厚さを設定するためにスペーサ17が介装され
ている。
Mirror unit 23b1 half mirror 234, polarization separation mirror 235, visible light 1nGaA with a starting wavelength of 670nm
J! 5) with a Plz-the diode 31a. Regarding the spatial light modulator 1a, as its cross-sectional view is shown in FIG. 2, a transparent electrode 16a, a photoconductive film 12, a dielectric mirror 13, a liquid crystal alignment film 15, a ferroelectric A liquid crystal 14, a liquid crystal alignment film 15, and a transparent electrode 16b are laminated in this order. A spacer 17 is interposed between the liquid crystal alignment films 15 to set the thickness of the ferroelectric liquid crystal.

ガラス基板11a、llbの周囲には封止材18が密着
して形成さている。ガラス基板1a上には、透明電極1
6aと絶縁した透明電極16cが形成され、仏壇性ペー
スト19により透明電極16bに電気的に接続している
A sealing material 18 is formed in close contact around the glass substrates 11a and llb. A transparent electrode 1 is placed on the glass substrate 1a.
A transparent electrode 16c is formed which is insulated from the transparent electrode 6a, and is electrically connected to the transparent electrode 16b through a Buddhist altar paste 19.

光伝導膜12はa−3i:Hであり、プラズマCVD法
で厚ざ5μmに成膜され、伝導は1型である。誘電体ミ
ラー13は、読み出し光(670nm)を反射し得るよ
う、それぞれ光学長さn−dが四分の一波長すなわち1
68 nmに設定された酸化チタンと酸化珪素を交互に
合計で15膜成膜したものであり、その波長においては
99%以上の反射率である。強誘電性液晶14の屈折率
異方性はΔn=0.13で、厚さはスペーサ17により
1.5μmとした。強誘電性液晶14のチルト角は22
.5度で、自発分極は10nc/cjであった。液晶配
向膜15はポリビニルアルコール膜を用い、第2図(2
)に示すように、ガラス基板11a。
The photoconductive film 12 is a-3i:H, is formed to a thickness of 5 μm by plasma CVD, and has type 1 conductivity. The dielectric mirror 13 has an optical length nd of a quarter wavelength, that is, 1 wavelength, so as to reflect the readout light (670 nm).
A total of 15 films of titanium oxide and silicon oxide are alternately formed at a wavelength of 68 nm, and the reflectance is 99% or more at that wavelength. The refractive index anisotropy of the ferroelectric liquid crystal 14 was Δn=0.13, and the thickness was set to 1.5 μm by the spacer 17. The tilt angle of the ferroelectric liquid crystal 14 is 22
.. At 5 degrees, the spontaneous polarization was 10 nc/cj. The liquid crystal alignment film 15 uses a polyvinyl alcohol film, as shown in FIG.
), the glass substrate 11a.

11bの長手方向(y軸)に対して22.5度の角度に
ラビング処理を施した。透明電tEF+16a。
The rubbing process was performed at an angle of 22.5 degrees with respect to the longitudinal direction (y-axis) of 11b. Transparent electric tEF+16a.

16 b、  16 cとしては錫ドープ酸化インジウ
ム(ITO)膜を用いた。
Tin-doped indium oxide (ITO) films were used as 16b and 16c.

次に、このような空間光変調器1aの動作原理について
、第3図を参照して説明する。
Next, the operating principle of such a spatial light modulator 1a will be explained with reference to FIG.

第3図(11(21ば、光伝導膜12側から光照射(P
L、1=P0)された部分についてであり、同図f31
 (41は非照射(Pu=0)の部分についてである。
Figure 3 (11 (21), light irradiation from the photoconductive film 12 side (P
L, 1=P0), and f31 in the same figure.
(41 is the non-irradiated (Pu=0) part.

また、同図(1) (3)は透明電極16 a、 16
 b岡に正電圧(v=+v0)を印加し、同図+2) 
f4)は負電圧(V=−Vo)を印加したものである。
In addition, (1) and (3) in the same figure are transparent electrodes 16 a, 16
Applying a positive voltage (v=+v0) to b-oka, +2)
f4) is a voltage applied with a negative voltage (V=-Vo).

即ち、第3図(1)に示すように光照射を受けた光伝導
膜12は低抵抗状態となるので、正電圧の大半は強誘電
性液晶14に印加され、該液晶の分子軸(よy軸に対し
45度に傾斜する。
That is, as shown in FIG. 3(1), the photoconductive film 12 that has been irradiated with light becomes in a low resistance state, so that most of the positive voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal 14, and the molecular axis (like Tilt at 45 degrees to the y-axis.

この強誘電性液晶14の固有の特性により、この配向状
態は、電圧印加および光照射が除去されても保持される
。ここで、強誘電性液晶14側からS偏光を入射すると
、誘電体ミラー13により反射され、強調′心体液晶1
4の複屈折効果により、反射光はP偏光として読み出さ
れる。
Due to the inherent properties of the ferroelectric liquid crystal 14, this alignment state is maintained even when voltage application and light irradiation are removed. Here, when S-polarized light is incident from the ferroelectric liquid crystal 14 side, it is reflected by the dielectric mirror 13, and the
Due to the birefringence effect of 4, the reflected light is read out as P-polarized light.

次に、第3図(2)では、負電圧の大半は強誘電性液晶
14に印加されるため、該液晶14の分子軸はy軸に対
し平行となる。このため、強誘電性液晶14側からsg
光を入射すると、誘電体ミラー13により反射され、強
誘電性液晶14をそのまま通過して、S偏光として読み
出される。尚、この配向状態も強誘電性液晶14にとっ
て、安定状態であるので、電圧印加及び光照射を除去し
ても、その状態は保持される。
Next, in FIG. 3(2), since most of the negative voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal 14, the molecular axis of the liquid crystal 14 is parallel to the y-axis. Therefore, from the ferroelectric liquid crystal 14 side, the sg
When light is incident, it is reflected by the dielectric mirror 13, passes directly through the ferroelectric liquid crystal 14, and is read out as S-polarized light. Note that this alignment state is also a stable state for the ferroelectric liquid crystal 14, so even if voltage application and light irradiation are removed, this state is maintained.

一方、第3図(3) (4)においては、光伝導膜12
は光の照射を受けていないため、高抵抗状態であり、透
明電極16 a、 16 b間に正電圧、負電圧を印加
しても、強誘電体液晶14にはほとんど電圧は加わらな
い。従って、液晶分子の配光は変化せず、電圧印加前の
状態が保持されることになる。例えば、電圧印加前の状
態が第3図(1)に示すように、液晶の分子軸がy軸に
対し45度傾斜していれば、SII光の入射によ)IP
偏光が反射光として読み出されるが、同図(2)に示す
ようにy軸に平行であると、S偏光がそのまま反射光と
して読み出されることになる。
On the other hand, in FIG. 3 (3) and (4), the photoconductive film 12
Since it is not irradiated with light, it is in a high resistance state, and even if a positive voltage or a negative voltage is applied between the transparent electrodes 16a and 16b, almost no voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal 14. Therefore, the light distribution of the liquid crystal molecules does not change, and the state before voltage application is maintained. For example, if the molecular axis of the liquid crystal is inclined at 45 degrees with respect to the y-axis as shown in Figure 3 (1) before voltage application, the IP
The polarized light is read out as reflected light, but if it is parallel to the y-axis as shown in (2) of the figure, the S-polarized light will be read out as reflected light.

このような空間光度ili器1aを用いた本実施例の光
フリップフロップアレイについての動作を、第1図を参
照して次に説明する。
The operation of the optical flip-flop array of this embodiment using such a spatial luminous intensity device 1a will now be described with reference to FIG.

まず、セット入力として光信号を入射すると、この光信
号はハーフミラ−231において2本に分岐され、一方
は直進し空間光変調器1aに入射し、もう一方は反射し
レンズ22bで集光されて光検出器21bに入射する。
First, when an optical signal is input as a set input, this optical signal is split into two at the half mirror 231, one goes straight and enters the spatial light modulator 1a, and the other is reflected and condensed by the lens 22b. The light is incident on the photodetector 21b.

ここで、セット入力は光線のパターンからなるため、空
間光変調器1aにおいて光伝導膜12には光照射部と非
照射部が生じることになる。
Here, since the set input consists of a pattern of light rays, a light irradiated part and a non-irradiated part are generated in the photoconductive film 12 in the spatial light modulator 1a.

前述したように光伝導膜12は光照射部のみが低抵抗状
態となるが、非照射部は高抵抗状態のままである。一方
、光検出器21bによりセット入力が検出されると、パ
ルス発生器4aは第1図に示すセットパルスを空間光変
調器1aの透明電極16a、16b間に出力する。セッ
トパルスは、強誘電性液晶14が帯電による短寿命化す
るのを避けるため、両極性パルスとしたが、後方のパル
スが正電圧であるので、強誘電性液晶14に対しては正
電圧として働く。このため、光伝導膜129、光照射部
に対応する強誘電性液晶14の部分は、液晶分子がy軸
に対し45度傾斜し、その非照射部に対応する強誘電性
液晶14の部分は、電圧印加前の状態が保持されたまま
となでいる(第3図(1) (3)参照)。
As described above, only the light irradiated portions of the photoconductive film 12 are in a low resistance state, but the non-irradiated portions remain in a high resistance state. On the other hand, when a set input is detected by the photodetector 21b, the pulse generator 4a outputs the set pulse shown in FIG. 1 between the transparent electrodes 16a and 16b of the spatial light modulator 1a. The set pulse is a bipolar pulse to avoid shortening the life of the ferroelectric liquid crystal 14 due to charging, but since the rear pulse is a positive voltage, it is applied as a positive voltage to the ferroelectric liquid crystal 14. work. Therefore, the liquid crystal molecules in the photoconductive film 129 and the part of the ferroelectric liquid crystal 14 corresponding to the light irradiation part are tilted at 45 degrees with respect to the y-axis, and the part of the ferroelectric liquid crystal 14 corresponding to the non-irradiation part is tilted at 45 degrees with respect to the y-axis. , the state before voltage application is maintained (see Figure 3 (1) (3)).

一方、レーザダイオード31aから読み出し光として出
力されてるS偏光・赤色光は、レンズ22C1ハーフミ
ラ−234を経て平行ビームとして空間光変調器1aに
入射する。
On the other hand, the S-polarized red light output as readout light from the laser diode 31a passes through the lens 22C1 half mirror 234 and enters the spatial light modulator 1a as a parallel beam.

このS偏光・赤色光は、誘電体ミラー13で反射し、強
誘電性液晶14を通過する際に、部分的にpm光となり
、あるいはslf、光のまま通過し、ハーフミラ−23
4で方向転換され、偏光分離ミラー235を通過した光
(p偏光)はQ出力として読み出され、また偏光分離ミ
ラー235で反射した光(5g光)はマ出力として読み
出される。
This S-polarized/red light is reflected by the dielectric mirror 13, and when it passes through the ferroelectric liquid crystal 14, it partially becomes PM light, or passes through as SLF light, and is sent to the half mirror 23.
The light (p-polarized light) whose direction is changed at 4 and passes through the polarization splitting mirror 235 is read out as a Q output, and the light reflected by the polarization splitting mirror 235 (5g light) is read out as a ma output.

同様にリセット入力として入射される光信号はハーフミ
ラ−232により2本に分岐さし、一方は直進しハーフ
ミラ−233で反射して空間光変調器1aに入射し、他
方は反射して、レンズ22aで集光されて光検出器21
aに入射する。光検出#21aによりリセット入力が検
出されると、パルス発生器4aが第1図にリセットパル
スを空間光変調器1aに印加する。リセットパルスはセ
ットパルスの極性を逆にしたパルスである。このため、
強誘電性液晶14においては、光電導膜12の光照射部
に対応する部分についてだけ、負電圧が印加され、液晶
分子がy軸と平行に配向する(第3図(2) (41参
照)。レーザダイオード31aから出力される読み出し
光の動作については、セット入力の場合と同様に読み出
される。このような結果を第6図に真理値表としてまと
めて示す。
Similarly, the optical signal input as a reset input is split into two by the half mirror 232, one goes straight, is reflected by the half mirror 233, and enters the spatial light modulator 1a, and the other is reflected and enters the lens 22a. The light is focused on the photodetector 21
incident on a. When the reset input is detected by the photodetector #21a, the pulse generator 4a applies a reset pulse to the spatial light modulator 1a as shown in FIG. The reset pulse is a pulse with the polarity of the set pulse reversed. For this reason,
In the ferroelectric liquid crystal 14, a negative voltage is applied only to the portion of the photoconductive film 12 corresponding to the light irradiation portion, and the liquid crystal molecules are aligned parallel to the y-axis (see FIG. 3 (2) (see 41)). The operation of the readout light output from the laser diode 31a is read out in the same manner as in the case of set input.Such results are summarized as a truth table in FIG.

本実施例においては、空間光変調器の有効石をIXle
wrとし、セット入力、リセット入力および読み出し光
ともに波長670nm、書き込み光パワー0.1 mw
/cd、読み出し光パワ1 m w/c4変調器への印
加電圧を士■。=±20v1パルス幅(正極、負極とも
)300μSとしたとき、解像度(アレイ数)100X
100、ON10 F F比20: 1の特性であり、
書き込まれたデータは1日辺上記位保持することができ
た。
In this example, the effective stone of the spatial light modulator is IXle.
wr, the wavelength of set input, reset input, and read light is 670 nm, and the write light power is 0.1 mw.
/cd, readout optical power 1 mw/c4 Check the voltage applied to the modulator. = ±20v1 When the pulse width (both positive and negative electrodes) is 300μS, the resolution (number of arrays) is 100X
100, ON10 F F ratio 20: 1 characteristic,
The written data could be retained for one day.

次に、本発明の他の実施例について第4図を参照して説
明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例は7、書き込み光と読み出し光の波長を別の波
長に設定し、空間光変調器1bから誘電体ミラーを省略
し、レーザダイオード31bから出力される読み出し光
を空間変調器1b内で反射させずに、通過させろように
したものである。即ち、本実施例の光ブリップフロップ
は空間光変調器は空間光変調器1b。
In this embodiment, the wavelengths of the write light and the read light are set to different wavelengths, the dielectric mirror is omitted from the spatial light modulator 1b, and the read light output from the laser diode 31b is used within the spatial modulator 1b. It is designed to allow light to pass through without being reflected. That is, in the optical flip-flop of this embodiment, the spatial light modulator is the spatial light modulator 1b.

書き込み光学系2b、読み出し光学系3b。A writing optical system 2b and a reading optical system 3b.

パルス発生器4bとから構成される。空間光変調器1b
は誘電体ミラーを省略した他は、前記の空間光変調器1
cと同様の構造であるが、反射型でなく透過型であるの
で、強誘電性液晶の光学長を2倍にするためスペーサの
長径を3μmとした。書き込み光学系2bは、シリコン
フォトダイオードの光検出521c。
It is composed of a pulse generator 4b. Spatial light modulator 1b
is the same as the above spatial light modulator 1 except that the dielectric mirror is omitted.
It has the same structure as c, but since it is a transmissive type rather than a reflective type, the long axis of the spacer was set to 3 μm in order to double the optical length of the ferroelectric liquid crystal. The writing optical system 2b includes a silicon photodiode photodetector 521c.

21dルンズ22d1ハーフミラ−236゜波長分離ミ
ラー237、Eシーユニット23cを具えている。読み
出し光学系3bは、ミラ−ユニット23d1情光分離ミ
ラー238、発振波長830 nmのGaAJAsレー
ザダイオード31bを具えている。
It is equipped with a 21d lens 22d1 half mirror 236° wavelength separation mirror 237, and an E sea unit 23c. The readout optical system 3b includes a mirror unit 23d1, an information/light separation mirror 238, and a GaAJAs laser diode 31b with an oscillation wavelength of 830 nm.

本実施例の動作は、次の通りである。セット入力として
光信号(波長633nm)が入射されると、この光信号
はハーフミラ−236において反射され、波長分離ミラ
ー237を経て空間光変調器1bに入射する。波長分離
ミラー237は、750 nmより波長を透過し、短波
長を反射するダイクロイックミラーである。セット入力
は上記実施例と同様の光線パターンにパルス発生器4b
を起動するためのセットクロック光を含めたものである
The operation of this embodiment is as follows. When an optical signal (wavelength 633 nm) is input as a set input, this optical signal is reflected by the half mirror 236, passes through the wavelength separation mirror 237, and enters the spatial light modulator 1b. The wavelength separation mirror 237 is a dichroic mirror that transmits wavelengths from 750 nm and reflects wavelengths shorter than 750 nm. Set input is to the pulse generator 4b in the same light beam pattern as in the above embodiment.
It includes a set clock light for starting the.

セットクロック光は光線パターンの一部を利用したもの
で、セット用光検出器21cに入射する。セットクロッ
ク光が検出されたとき、パルス発生94bから図中に示
されるセットパルスが発生され、空間光変調器1bに印
加される。セット入力の光線パターン照射部のみ該変調
器1b内の光伝導膜の抵抗が低下するため、強誘電性M
品分子はy軸に対し45度傾斜し、安定する。読み出し
光はレーザダイオード31bからのSgs光・赤外光が
用いられ、レンズ22dと波長分lll!ミラー237
で反射され平行ビームとして空間光変調器1bの光伝導
膜および強誘電性液晶を透過し、偏光分子aZシラー3
8を透過した光(p偏光)はフリップフロラのQ出力と
して読み出され、また偏光分離ミラー238で反射され
た光(5g光)は見出力として読み出される。セット入
力の波長はH−3i:Hの吸収端より短波長であるため
光伝導膜で吸収され、読み出し側へは透過しない。読み
出し光の波長はa−3i=Hの吸収端より長波長である
ため、読み出し光ビームは空間光変調器1bを透過して
出力92党となる。
The set clock light utilizes a part of the light beam pattern, and is incident on the set photodetector 21c. When the set clock light is detected, the set pulse shown in the figure is generated from the pulse generator 94b and applied to the spatial light modulator 1b. Since the resistance of the photoconductive film in the modulator 1b decreases only in the light beam pattern irradiation part of the set input, the ferroelectric M
The product molecule is tilted at 45 degrees to the y-axis and stabilized. The readout light uses Sgs light/infrared light from the laser diode 31b, and is connected to the lens 22d and the wavelength lll! mirror 237
It is reflected as a parallel beam through the photoconductive film and ferroelectric liquid crystal of the spatial light modulator 1b, and the polarizing molecules aZ Schiller 3
The light (p-polarized light) transmitted through the polarization filter 238 is read out as the Q output of the flip-flora, and the light (5g light) reflected by the polarization separation mirror 238 is read out as the output power. Since the wavelength of the set input is shorter than the absorption edge of H-3i:H, it is absorbed by the photoconductive film and is not transmitted to the readout side. Since the wavelength of the readout light is longer than the absorption edge of a-3i=H, the readout light beam passes through the spatial light modulator 1b and has an output of 92 beams.

また、リセット入力については、リセット入力として光
信号(波長633nm)が入射されると、この光線パタ
ーンはハーフミラ−236において透過され、波長分離
ミラー237を経て空間光変調器1bに入射する。リセ
ット入力についてもセット入力の場合と同様に、光線パ
ターンにリセットクロック光を含めたものでりリセット
クロック光は光線パターンの一部であり、リセット用光
検出器21dに入射する。リセットクロック光が検出さ
れたとき、パルス発生器4bからリセットパルスが発生
され、空間光変調器1bに印加される。
Regarding the reset input, when an optical signal (wavelength 633 nm) is input as the reset input, this light beam pattern is transmitted through the half mirror 236, passes through the wavelength separation mirror 237, and enters the spatial light modulator 1b. Similarly to the set input, the reset input is a light beam pattern that includes a reset clock light, and the reset clock light is a part of the light beam pattern and enters the reset photodetector 21d. When the reset clock light is detected, a reset pulse is generated from the pulse generator 4b and applied to the spatial light modulator 1b.

リセット入力の光線パターン照射部のみ該変調器1b内
の光伝導膜の抵抗が低下するため、強誘電性液晶分子は
y軸と平行に配向し安定ずろ。出力Q、フはセット時と
同様にして読み出される。
Since the resistance of the photoconductive film in the modulator 1b decreases only in the irradiated part of the light beam pattern of the reset input, the ferroelectric liquid crystal molecules become oriented parallel to the y-axis and become unstable. Outputs Q and F are read out in the same manner as when they are set.

本実施例においては、空間光変調器の有効面をlX1c
dとし、セット入力およびリセット入力の波長633n
m、読み出し光波長830 nm。
In this example, the effective surface of the spatial light modulator is lX1c
d, and the wavelength of the set input and reset input is 633n.
m, readout light wavelength 830 nm.

右き込み光パワー0.1 mw/cnr 、読み出し光
パワー1mw/d、変調器への印加電圧を士v0=±2
0V、パルス幅(正極、負極とも)300μsとしたと
き、解像度(アレイ数)  100X100、ON10
 F F比20: 1の特性で前期実施例と同様の特性
が得られた。
Right input optical power 0.1 mw/cnr, readout optical power 1 mw/d, voltage applied to the modulator v0 = ±2
When 0V and pulse width (both positive and negative) are 300μs, resolution (number of arrays) 100X100, ON10
Characteristics similar to those of the previous example were obtained with a FF ratio of 20:1.

〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明しtコように、本
発明は強誘電性液晶を利用しているので応答時間が短く
、またスタティックなメモリー性を有し、フィードバッ
ク回路が不要となって構成を簡素化することができる。
<Effects of the Invention> As described above, the present invention uses a ferroelectric liquid crystal, has a short response time, has a static memory property, and has no feedback. Since no circuit is required, the configuration can be simplified.

このため発明の光フリップフロップアレイは高速かつ並
列にアクセススルことを必要とする画像処理・光計測な
どお処理装置やビデオデfスクプレイなどの放送・表示
機器などに応用できる。
Therefore, the optical flip-flop array of the present invention can be applied to processing devices such as image processing and optical measurement that require high-speed and parallel access, as well as broadcasting and display devices such as video display devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明における一実施例を示す構成図、第2
図(1) F21は、上記実施例におけろ空間光変調器
の断面図、平面図、第3図(1) (2) F31 (
41は、上記実施例における空間光変調器の動作を示す
説明図、第4図は、本発明における他の実施例を示す構
成図、第5図(1)は、従来の光フリップフロップアレ
イの構成図、第5図(2)は同図(1)の電気的等価回
路、第6図は、本発明における動作および論理表である
。 図面中、 la、lbは空間光変調器、 2a、2bは書き込み光学系、 3a、3bば読み出し光学系、 4a、4bはパルス発生器、 11a、Ilbはガラス基板、 12は光伝導膜、 13は誘電体ミラー 4は強誘電性液晶、 5は配向膜、 6a、16bは透明電極、 7はスペースサー 8は封止材、 9は伝導性ペースト、 la、21dは光検出器、 2a、22dはレンズ、 3a、23dはミラーユニット、 31.234,236はハーフミラ− 35,238は偏光分離ミラー 37は波長分離ミラーである。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
Figure (1) F21 is a cross-sectional view and a plan view of the spatial light modulator in the above embodiment, and Figure 3 (1) (2) F31 (
41 is an explanatory diagram showing the operation of the spatial light modulator in the above embodiment, FIG. 4 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 5 (1) is a diagram showing the operation of the spatial light modulator in the above embodiment. FIG. 5(2) is an electrical equivalent circuit of FIG. 5(1), and FIG. 6 is an operation and logic table of the present invention. In the drawings, la and lb are spatial light modulators, 2a and 2b are writing optical systems, 3a and 3b are reading optical systems, 4a and 4b are pulse generators, 11a and Ilb are glass substrates, 12 is a photoconductive film, 13 Dielectric mirror 4 is a ferroelectric liquid crystal, 5 is an alignment film, 6a, 16b are transparent electrodes, 7 is a spacer 8 is a sealing material, 9 is a conductive paste, la, 21d are photodetectors, 2a, 22d 3a and 23d are mirror units; 31, 234 and 236 are half mirrors; and 35 and 238 are polarization separation mirrors 37 are wavelength separation mirrors.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セット入力あるいはリセット入力として光信号を
並列に書き込み、かつQ出力及び■出力として光信号を
並列に読み出す光フリップフロップアレイにおいて、空
間光変調器と、書き込み光学系と、読み出し光学系と、
パルス発生器とからなり、前記空間光変調器は2枚のガ
ラス基板の間に透明電極、光導電膜、誘電体ミラー、液
晶配向膜、強誘電性液晶、液晶配向膜を順に積層して構
成される一方、前記書き込み光学系は光検出器と、セッ
ト入力あるいはリセット入力として入力される光信号を
該光検出器と前記空間光変調器の前記光導電膜側へと分
光する一又は二以上のビームスプリッタとを具え、更に
、前記読み出し光学系は前記空間光変調器に前記強誘電
性液オートと、前記誘電体ミラーにより反射した前記偏
光を偏向方向によりQ出力及び■出力として分岐する偏
光分離ミラーとを具え、しかも、前記パルス発生器は前
記光検出器による光信号の検出に応じて前記透明電極間
に通電して前記強誘電性液晶の偏向方向を可変すること
を特徴とする光フリップフロップアレイ。
(1) In an optical flip-flop array that writes optical signals in parallel as set input or reset input and reads out optical signals in parallel as Q output and ,
The spatial light modulator is composed of a transparent electrode, a photoconductive film, a dielectric mirror, a liquid crystal alignment film, a ferroelectric liquid crystal, and a liquid crystal alignment film stacked in this order between two glass substrates. On the other hand, the writing optical system includes a photodetector and one or more components that split an optical signal input as a set input or a reset input into the photodetector and the photoconductive film side of the spatial light modulator. Further, the readout optical system includes a beam splitter for splitting the polarized light reflected by the ferroelectric liquid auto into the spatial light modulator and the dielectric mirror into a Q output and a (2) output depending on the polarization direction. a separation mirror, and the pulse generator is configured to apply current between the transparent electrodes to vary the deflection direction of the ferroelectric liquid crystal in response to the detection of the optical signal by the photodetector. flip-flop array.
(2)請求項(1)において前記空間光変調器から前記
誘電体ミラーを省略し、前記レーザダイオードから所定
の偏光を前記空間光変調器の前記光導電膜側に入射させ
、前記強誘電性液晶側へと通過した前記偏光を前記偏光
分離ミラーにより偏光方向によりQ出力及び■として分
岐するようにしたことを特徴とする光フリップフロップ
アレイ。
(2) In claim (1), the dielectric mirror is omitted from the spatial light modulator, and a predetermined polarized light is made incident on the photoconductive film side of the spatial light modulator from the laser diode, and the ferroelectric An optical flip-flop array characterized in that the polarized light that has passed toward the liquid crystal side is split by the polarization splitting mirror into Q output and (2) depending on the polarization direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008105757A (en) * 2006-10-23 2008-05-08 Konica Minolta Business Technologies Inc Paper feeding device and image forming device
JP2010222064A (en) * 2009-03-19 2010-10-07 Toshiba Corp Paper sheet carrying device

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