JPH0584492B2 - - Google Patents

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JPH0584492B2
JPH0584492B2 JP10059085A JP10059085A JPH0584492B2 JP H0584492 B2 JPH0584492 B2 JP H0584492B2 JP 10059085 A JP10059085 A JP 10059085A JP 10059085 A JP10059085 A JP 10059085A JP H0584492 B2 JPH0584492 B2 JP H0584492B2
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JP
Japan
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optical
value
clock signal
flip
current
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Japanese (ja)
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Inventor
Isatake Sawano
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光シフトレジスタ回路に関し、特に光
通信、光情報処理、光交換の各システム及び光コ
ンピユータに適する光シフトレジスタ回路に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical shift register circuit, and more particularly to an optical shift register circuit suitable for optical communications, optical information processing, optical switching systems, and optical computers.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

近年光フアイバ技術及び光半導体技術等の光技
術の発達によつて、基幹伝送を目的とする長距離
光通信システム、分散処理装置間を高効率で接続
する光LANなどが実用化されている。これらの
システムでは、光技術は主に機能装置間の接続手
段として使用され、機能装置自体は専らLSIを中
心とする電子回路によつて構成されていた。
BACKGROUND ART In recent years, with the development of optical technologies such as optical fiber technology and optical semiconductor technology, long-distance optical communication systems for the purpose of backbone transmission and optical LANs that connect distributed processing devices with high efficiency have been put into practical use. In these systems, optical technology was mainly used as a means of connection between functional devices, and the functional devices themselves were constructed entirely of electronic circuits, mainly LSI.

近い将来では処理情報の多様化及び大容量化が
進み、その処理速度の超高速化、処理の複雑化が
要求され、この要求に対処するためには、光技術
を単に接続手段としてのみではなく論理処理手段
として使用する必要が生じる。すなわち、伝送さ
れてきた光デイジタル信号を光のままでデイジタ
ル演算処理し、その結果を光で出力し、他の装置
へ伝送できるという、光の有する高速性・広帯域
性・無誘導性等の特長を生かした光処理装置(光
情報処理システム、光交換システム等)が不可欠
になる。
In the near future, processing information will become more diverse and large in volume, and ultra-high processing speeds and processing complexity will be required.In order to meet these demands, optical technology will not only be used as a means of connection. It becomes necessary to use it as a logical processing means. In other words, the optical digital signals that have been transmitted can be digitally processed as they are, and the results can be output as light and transmitted to other devices, which are the features of light such as high speed, broadband, and non-inductive properties. Optical processing equipment (optical information processing systems, optical switching systems, etc.) that takes advantage of this will become essential.

かかる光処理装置を実現するには、インバータ
回路・OR回路・AND回路・排他的OR回路等の
各機能を有する光ゲート・光フリツプフロツプ回
路・光シフトレジスタ回路・光カウンタ等の光論
理機能ブロツクが構成されなければならない。
In order to realize such an optical processing device, optical logic function blocks such as optical gates, optical flip-flop circuits, optical shift register circuits, and optical counters having various functions such as inverter circuits, OR circuits, AND circuits, and exclusive OR circuits are required. Must be configured.

しかしながら、従来においては実用に足る十分
な光論理機能ブロツクが存在しなかつた。
However, in the past, there was no optical logic functional block sufficient for practical use.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、光双安定半導体レーザを複数
個用いて実現される実用性に富んだ光シフトレジ
スタ回路を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a highly practical optical shift register circuit that is realized using a plurality of optical bistable semiconductor lasers.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明に係る光シフトレジスタ回路は、第1電
極に第1クロツク信号を与え且つ第2電極に第2
クロツク信号を与えることによつて光Dフリツプ
フロツプ回路として動作する光双安定半導体レー
ザを、複数個縦続に接続し、前記光双安定半導体
レーザの各出力を各ビツトの出力として取り出す
ように構成したものである。
The optical shift register circuit according to the present invention provides a first clock signal to a first electrode and a second clock signal to a second electrode.
A plurality of optical bistable semiconductor lasers that operate as an optical D flip-flop circuit by applying a clock signal are connected in cascade, and each output of the optical bistable semiconductor laser is extracted as an output of each bit. It is.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す光シフトレジ
スタ回路であり、第2図はこの光シフトレジスタ
回路の動作を説明するためのタイミングチヤート
である。
FIG. 1 shows an optical shift register circuit showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of this optical shift register circuit.

光シフトレジスタ回路1はこの実施例において
は4個の光Dフリツプフロツプ回路2A,2B,
2C,2Dから構成される。この光シフトレジス
タ回路1を説明する前に、まず光Dフリツプフロ
ツプ回路2の構成を明らかにする必要がある。光
Dフリツプフロツプ回路は、Dフリツプフロツプ
の機能を有する光回路であり、光双安定半導体レ
ーザに下記の如き所定の値を有する2種の電流ク
ロツク信号を与えることによつて実現されるもの
であり、第3図、第4図、第5図に基づいて詳述
する。
In this embodiment, the optical shift register circuit 1 includes four optical D flip-flop circuits 2A, 2B,
Consists of 2C and 2D. Before explaining this optical shift register circuit 1, it is first necessary to clarify the configuration of the optical D flip-flop circuit 2. The optical D flip-flop circuit is an optical circuit having the function of a D flip-flop, and is realized by applying two types of current clock signals having the following predetermined values to an optical bistable semiconductor laser. This will be explained in detail based on FIGS. 3, 4, and 5.

第3図は本発明に係る駆動方法を適用して光D
フリツプフロツプ回路を実現する光双安定半導体
レーザを示し、第4図、第5図は光双安定半導体
レーザの入出力間等の各種の光双安定関係を示す
特性図、第6図は光Dフリツプフロツプ回路とし
ての動作特性を説明するための波形図及びその関
係特性図を示す。
FIG. 3 shows the light D by applying the driving method according to the present invention.
An optical bistable semiconductor laser that realizes a flip-flop circuit is shown. Figures 4 and 5 are characteristic diagrams showing various optical bistable relationships between input and output of the optical bistable semiconductor laser, and Figure 6 is an optical bistable semiconductor laser that realizes a flip-flop circuit. A waveform diagram and a relationship characteristic diagram thereof are shown for explaining the operating characteristics of the circuit.

第3図において、光双安定半導体レーザ3は、
フアベリペロ共振器面4,5に対して平行に設け
られたスリツト6により電気的に絶縁されたP
側、電極7,8を備える。電極7,8に与えられ
る電流を12とするとき、電流1を所定の
値に設定すると、電流2と光出力Poutの間におい
て光双安定特性を持たせることができる。
In FIG. 3, the optical bistable semiconductor laser 3 is
P is electrically insulated by a slit 6 provided parallel to the Faberi-Perot resonator surfaces 4 and 5.
side, electrodes 7 and 8 are provided. When the currents applied to the electrodes 7 and 8 are 1 and 2 , if the current 1 is set to a predetermined value, optical bistable characteristics can be provided between the current 2 and the optical output Pout.

第4図は電流2と光出力Poutの間の光双安定
特性を示すものであり、1c1c2c1
c2)の場合の2種類の光双安定特性9,10を
示している。図中横軸は電流2、縦軸は光出力
Poutを表わすものとしている。光双安定特性9
は、電流1を一定値c1に設定した場合に生じ、
電流2が増加して閾値th2に達すると光出力
Poutが急に増加し、点P1に到達する。その後電
2を増加さてせも光出力Poutは漸増するのみ
でほぼ一定値をとる。反対に、かかる高い値の状
態において電流2が減少して閾値th1に達する
と点P2で光出力Poutが急に減少する。このよう
に電流2th1th2の2つの値に基づいて光
出力Poutは2つの安定状態をとる。
Figure 4 shows the optical bistable characteristics between current 2 and optical output Pout, and 1 = c1 , c2 ( c1 >
c2 ) shows two types of optical bistability characteristics 9 and 10. In the figure, the horizontal axis is current 2 , and the vertical axis is optical output.
It is assumed to represent Pout. Optical bistable properties 9
occurs when current 1 is set to a constant value c1 ,
When current 2 increases and reaches threshold th2 , light output
Pout increases suddenly and reaches point P 1 . Even if the current 2 is subsequently increased, the optical output Pout only gradually increases and remains at a nearly constant value. On the contrary, when the current 2 decreases and reaches the threshold value th1 in such a high value state, the optical output Pout suddenly decreases at the point P2 . In this way, the optical output Pout takes two stable states based on the two values of current 2 , th1 and th2 .

光双安定特性10は、電流1を一定値c2
設定した場合に生じるもので、電流2における
2つの閾値th3th4に基づいて光出力Poutは
2つの安定状態をとる。この場合c2c1の関
係にあり、且つ閾値th3th4は前記閾値th1
th2よりも大きい値をとる。
The optical bistable characteristic 10 occurs when the current 1 is set to a constant value c2 , and the optical output Pout takes two stable states based on the two threshold values th3 and th4 for the current 2 . In this case, there is a relationship c2 < c1 , and the thresholds th3 and th4 are the thresholds th1 and th4 .
Takes a value larger than th2 .

次に第5図に基づき光双安定半導体レーザ3の
光入力Pinと光出力Poutの間の光双安定特性につ
いて説明する。この場合には電流12は共に
固定した値をとる。まず光双安定特性11は、電
1を前記c1に設定し、電流2を前記閾値t
h1よりも小さい値b1に設定したときに得られる
特性である。この光双安定特性11では、光入力
Pinが点Q1から増大して閾値Pth1に達すると、光
出力Poutが急に増大し高い値PHをとる。その後
光入力Pinが増加しても光出力Poutはほぼ一定値
PHに保持される。反対に、かかる高い状態にお
いて光入力Pinを減少させると、閾値Pth1より小
さい閾値Pth2で急に光出力Poutが低い値PLをと
る。
Next, the optical bistable characteristics between the optical input Pin and the optical output Pout of the optical bistable semiconductor laser 3 will be explained based on FIG. 5. In this case, both currents 1 and 2 take fixed values. First, the optical bistable characteristic 11 sets the current 1 to the above c1 , and sets the current 2 to the above threshold t.
This is a characteristic obtained when the value b1 is set to be smaller than h1 . In this optical bistable characteristic 11, the optical input
When Pin increases from point Q1 and reaches the threshold Pth1 , the optical output Pout suddenly increases and takes on a high value PH . After that, even if the optical input Pin increases, the optical output Pout remains almost constant.
It is held in P H. On the contrary, when the optical input Pin is decreased in such a high state, the optical output Pout suddenly takes a low value P L at a threshold P th2 smaller than the threshold P th1 .

また光双安定特性12は、電流1を前記c2
に設定し、電流2を前記閾値th3th4の中間
b2に設定した時に得られる特性である光双安
定特性12では、光入力Pinが増大して閾値Pth3
に到達すると光出力Poutが急に高い値PHとなり、
その後はほぼ一定値PHを保持する。反対に、か
かる高い値PHをとる状態において光入力Pinを減
少させると、この場合には、光入力Pinがゼロに
なつても光出力Poutは点Q2に位置し、高い値PH
に保持されたままとなる。
In addition, the optical bistable characteristic 12 is such that the current 1 is
In the optical bistable characteristic 12, which is the characteristic obtained when the current 2 is set to the intermediate value b2 between the thresholds th3 and th4 , the optical input Pin increases and the threshold value P th3
When reaching , the optical output Pout suddenly becomes a high value P H ,
After that, it maintains a substantially constant value P H. On the other hand, if the optical input Pin is decreased in a state where it takes such a high value P
remains held.

上記において、光双安定特性11の閾値Pth1
は、光双安定特性12の閾値Pth3よりも小さい値
となるように、前記各電流値c1c2b1
b2は設定される。
In the above, the threshold value P th1 of optical bistability characteristic 11
are the respective current values c1 , c2 , b1 ,
b2 is set.

次に上記の如く光双安定半導体レーザ3に生じ
る各種の光双安定特性9,10,11,12を利
用して、入力される光デイジタル信号を電流クロ
ツク信号の立上り時に同期させて出力させ、これ
によつて光双安定半導体レーザ3を光Dフリツプ
フロツプ回路として機能させる駆動方法について
説明する。
Next, by utilizing the various optical bistable characteristics 9, 10, 11, and 12 occurring in the optical bistable semiconductor laser 3 as described above, the input optical digital signal is output in synchronization with the rising edge of the current clock signal. A driving method for causing the optical bistable semiconductor laser 3 to function as an optical D flip-flop circuit will be explained.

第6図において、振幅値ADを有する光デイジ
タル信号LDを、光双安定半導体レーザ3の光入
力Pinとして入力させる。振幅値ADは光双安定特
性11の閾値Pth1と光双安定特性12の閾値Pth3
との中間値に設定される。電極5に与えられる電
1は正の電流クロツク信号K(第1クロツク
信号)として使用され、論理値“0”には電流値
c2を、論理値“1”には電流値c1を設定する。
一方電極8に与えられる電流2は負の電流クロ
ツク信号K(第2クロツク信号)として使用さ
れ、論理値“0”には電流値b1を、論理値
“1”には電流値b2を設定する。この負の電流
クロツク信号Kの位相には正の電流クロツク信
Kの位相と反転関係にある。上記の信号関係
において、光デイジタル信号LDは電流クロツク
信号Kによつて同期され、光出力Poutとして信
号L0が得られる。
In FIG. 6, an optical digital signal L D having an amplitude value A D is input as an optical input pin of the optical bistable semiconductor laser 3. In FIG. The amplitude value A D is the threshold value P th1 of optical bistable characteristic 11 and the threshold value P th3 of optical bistable characteristic 12.
is set to an intermediate value between The current 1 applied to the electrode 5 is used as a positive current clock signal K (first clock signal), and the logic value “0” has a current value.
The current value c1 is set for c2 and the logical value "1".
On the other hand, the current 2 applied to the electrode 8 is used as a negative current clock signal K (second clock signal), and a current value b1 is set to a logic value "0", and a current value b2 is set to a logic value "1". . The phase of this negative current clock signal K has an inverse relationship with the phase of the positive current clock signal K. In the above signal relationship, the optical digital signal L D is synchronized by the current clock signal K , and the signal L 0 is obtained as the optical output Pout.

時間tについてt1〜t9の順に従つて、第6図を
説明する。まず時間t=t1より以前では、光デイ
ジタル信号LDの振幅値は0(論理値“0”)、電流
クロツク信号Kc2、電流クロツク信号k
b2である。従つて、光入力Pinと光出力Poutの
関係は光双安定特性12で支配され、このため光
出力Poutは低い値PLに保持される。故に光出力
信号L0は論理値“0”をとる。
FIG. 6 will be explained in the order of time t from t 1 to t 9 . First, before time t= t1 , the amplitude value of the optical digital signal L D is 0 (logical value "0"), the current clock signal K is c2 , and the current clock signal k is
It is b2 . Therefore, the relationship between the optical input Pin and the optical output Pout is governed by the optical bistable characteristic 12, and therefore the optical output Pout is maintained at a low value PL . Therefore, the optical output signal L 0 takes the logical value "0".

時間t=t1では、光デイジタル信号LDは振幅値
がAD(論理値“1”)となる。このとき正の電流
クロツク信号Kと負の電流クロツク信号Kはそ
のままc2b2のまま維持されているので、光
双安定半導体レーザ3は、光双安定特性12にお
いて点Q3に励振されるが、光出力Poutは依然と
して低い値PLに保持される。すなわち、光デイ
ジタル信号L0が論理値“1”となつても、光出
力信号LDは論理値“0”のままである。
At time t= t1 , the amplitude value of the optical digital signal L D becomes A D (logical value "1"). At this time, the positive current clock signal K and the negative current clock signal K are maintained as they are at c2 and b2 , so the optical bistable semiconductor laser 3 is excited to point Q3 in the optical bistable characteristic 12. , the light output Pout is still held at a low value P L . That is, even if the optical digital signal L 0 becomes a logical value "1", the optical output signal L D remains at a logical value "0".

時間t=t2で、正の電流クロツク信号Kc1
に、負の電流クロツク信号Kb1に変化する
と、光双安定半導体レーザ3は光双安定特性11
で支配される。このため、光デイジタル信号LD
の振幅値がADであるで動作点は点Q4となり、光
出力Poutは高い値PHへ変化する。従つて光出力
信号L0は、この時点で論理値“1”となる。こ
のことは、正の電流クロツク信号Kの立上りC1
に光出力信号L0の立上りが同期したことを意味
する。
At time t = t2 , the positive current clock signal K changes to c1
When the negative current clock signal K changes to b1 , the optical bistable semiconductor laser 3 exhibits optical bistable characteristics 11.
ruled by. Therefore, the optical digital signal L D
When the amplitude value of is A D , the operating point becomes point Q4 , and the optical output Pout changes to a high value P H. Therefore, the optical output signal L 0 has a logical value of "1" at this point. This means that the rising edge C 1 of the positive current clock signal K
This means that the rise of the optical output signal L 0 is synchronized with .

時間t=t3では、正の電流クロツク信号K
c2に、負の電流クロツク信号Kb2に変化す
る。この結果、光双安定半導体レーザ3は光双安
定特性12で支配されることになり、光デイジタ
ル信号LDは高い値ADを保持したままであるので、
その動作点は点Q4から点Q5に変化するが、光出
力Poutは高い値PHに保持される。
At time t= t3 , the positive current clock signal K is
At c2 , the negative current clock signal K changes to b2 . As a result, the optical bistable semiconductor laser 3 is dominated by the optical bistable characteristic 12, and the optical digital signal L D remains at a high value A D.
Its operating point changes from point Q 4 to point Q 5 , but the optical output Pout remains at a high value PH .

従つて、光出力信号L0は論理値“1”に保持
される。時間t=t4では、各電流クロツク信号
Kは上記と同じ値に保たれ、光デイジタル信
号LDのみがその振幅値を0に変化する。しかし、
光双安定半導体レーザ3は光双安定特性12によ
つて支配されているので、動作点は点Q5から点
Q2に移動し、光出力Poutは高い値PHに保持され
る。このことは、光デイジタル信号LDが論理値
“0”に変化しても光出力信号L0は論理値“1”
に保持されることを意味する。
Therefore, the optical output signal L 0 is held at the logical value "1". At time t= t4 , each current clock signal
K and K are kept at the same values as above, and only the optical digital signal L D changes its amplitude value to zero. but,
Since the optical bistable semiconductor laser 3 is governed by the optical bistable characteristic 12, the operating point is from point Q5 to point
Q 2 , and the optical output Pout is kept at a high value P H. This means that even if the optical digital signal L D changes to the logical value "0", the optical output signal L0 remains the logical value "1".
means that it is held in

時間t=t5では、光デイジタル信号L0の振幅値
が0のままで正の電流クロツク信号Kc1へ、
負の電流クロツク信号Kb1へそれぞれ変化
する。光双安定半導体レーザ3は、これによつて
光双安定特性11に支配されることになり、動作
点は点Q2から点Q1に変化する。従つて、この時
点で光出力信号L0は論理値“1”から論理値
“0”へと変化する。このことは、正の電流クロ
ツク信号Kの立上りC2に対応して、これに同期
して光出力信号LDが論理値“0”になることを
意味する。
At time t= t5 , the amplitude value of the optical digital signal L0 remains 0, and the positive current clock signal K flows to c1 .
The negative current clock signal K changes to b1 respectively. The optical bistable semiconductor laser 3 is thereby governed by the optical bistable characteristic 11, and the operating point changes from point Q2 to point Q1 . Therefore, at this point, the optical output signal L 0 changes from the logical value "1" to the logical value "0". This means that in response to the rising edge C2 of the positive current clock signal K , the optical output signal L D becomes the logical value "0" in synchronization with this.

時間t=t6以降t7,t8,t9では上述の動作が繰
り返えされる。
After time t= t6 , the above-described operation is repeated at t7 , t8 , and t9 .

上記動作によれば、光出力Poutである信号L0
は、光入力Pinである光デイジタル信号LDが電流
クロツク信号Kの立上りC1,C2,C3,C4,C5
…に同期して一定時間遅れることによつて発生す
る。従つて光双安定半導体レーザ3は、所定の電
流値を論理値“1”、“0”と設定して電極7,8
に与えられた電流1K),2K)によつて
制御され、且つ所定の振幅値ADを有する光デイ
ジタル信号LDを光入力とすることによつて、光
Dフリツプフロツプ回路、すなわちDフリツプフ
ロツプの機能を有する光回路として動作すること
ができる。
According to the above operation, the signal L 0 which is the optical output Pout
is the optical digital signal L D at the optical input pin at the rising edge of the current clock signal K C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 ,
This occurs due to a certain period of delay in synchronization with... Therefore, the optical bistable semiconductor laser 3 sets the predetermined current value to the logical values "1" and "0" and connects the electrodes 7 and 8.
By using as an optical input an optical digital signal LD which is controlled by the currents 1 ( K ) and 2 ( K ) applied to the circuit and has a predetermined amplitude value AD , an optical D flip-flop circuit, that is, It can operate as an optical circuit having the function of a D flip-flop.

次に上記の如く実現される光Dフリツプフロツ
プ回路2を4個用いて構成される4ビツトの光シ
フトレジスタ回路を第1図に基づいて説明する。
Next, a 4-bit optical shift register circuit constructed using four optical D flip-flop circuits 2 realized as described above will be explained with reference to FIG.

第1図において、光Dフリツプフロツプ回路は
4個(図中2A,2B,2C,2D)が導光路1
3,14,15を介して縦続に接続される。16
は入光部である。また導光路13,14,15、
には光分岐部17,18,19が設けられ、分岐
導光路20,21,22が形成され、こうして出
光部23,24,25,26が設けられる。光D
フリツプフロツプ回路2A,2B,2C,2Dは
それぞれ電極7,8を有し、各電極7にはクロツ
ク電源27(電圧Ec)より増幅器28を介して
正の電流クロツク信号Kが与えられ、また各電
極8には反転増幅器29を介して負の電流クロツ
ク信号Kが与えられ、このようにして光Dフリ
ツプフロツプ回路2A,2B,2C,2Dは正負
の電流クロツク信号KKによつて駆動され
る。
In Fig. 1, four optical D flip-flop circuits (2A, 2B, 2C, 2D in the figure) are connected to the light guide path 1.
3, 14, and 15 in cascade. 16
is the light entrance part. Moreover, the light guide paths 13, 14, 15,
Optical branching sections 17, 18, and 19 are provided, branch light guide paths 20, 21, and 22 are formed, and thus light output sections 23, 24, 25, and 26 are provided. Light D
The flip-flop circuits 2A, 2B, 2C, and 2D have electrodes 7 and 8, respectively, and a positive current clock signal K is applied to each electrode 7 from a clock power supply 27 (voltage Ec) via an amplifier 28, and each electrode 8 is supplied with a negative current clock signal K through an inverting amplifier 29, and thus the optical D flip-flop circuits 2A, 2B, 2C, and 2D are driven by the positive and negative current clock signals K and K.

光デイジタル信号LDは入光部16に入力され、
第1段目の光Dフリツプフロツプ回路2Aにおい
て、第2図に示すように電流クロツク信号K
立上り時C1に同期して立上ることにより光出力
信号L01が得られる。この光出力信号L01は導光路
13を介して第2段目の光Dフリツプフロツプ回
路2Bに入力されると共に、光分岐部17を介し
て分岐導光路20へ導びかれ、出力部23より光
出力信号L1として取り出される。第2段目の光
Dフリツプフロツプ回路2Bでは、光Dフリツプ
フロツプ回路2Aから与えられる光信号L01を入
力信号として、第1段目の場合と同様に電流クロ
ツク信号Kに同期して光出力信号L02を得ること
ができる。このようにして順次に第3段目の光D
フリツプフロツプ回路2Cでは光出力信号L03
第4段目の光Dフリツプフロツプ回路2Dでは光
出力信号L4を得ることができる。この結果出力
部23,24,25,26には、第2図に示すよ
うに入力される光デイジタル信号LDに基づいて
光出力信号L1,L2,L3,L4を得ることができる
ことになる。この場合において、各段の光Dフリ
ツプフロツプ回路2A,2B,2C,2Dにおい
ては論理値“1”が確実に信号として得られるよ
うに各光Dフリツプフロツプ回路を成す光双安定
半導体レーザの光出力Poutのレベルは適当に調
整されているものとする。
The optical digital signal L D is input to the light input section 16,
In the first stage optical D flip-flop circuit 2A, as shown in FIG. 2, the optical output signal L01 is obtained by rising in synchronization with the rising edge C1 of the current clock signal K. This optical output signal L01 is input to the second stage optical D flip-flop circuit 2B via the light guide path 13, and is also guided to the branch light guide path 20 via the optical branching section 17, and from the output section 23, the optical signal L01 is output. It is taken out as the output signal L1 . The second-stage optical D flip-flop circuit 2B uses the optical signal L01 given from the optical D flip-flop circuit 2A as an input signal, and as in the first stage, outputs an optical output signal L in synchronization with the current clock signal K. You can get 02 . In this way, the third stage light D
In the flip-flop circuit 2C, the optical output signal L 03 ,
In the fourth stage optical D flip-flop circuit 2D, an optical output signal L4 can be obtained. As shown in FIG. 2, the result output units 23, 24, 25, and 26 can obtain optical output signals L 1 , L 2 , L 3 , and L 4 based on the input optical digital signal L D. It will be possible. In this case, in order to ensure that the logical value "1" is obtained as a signal in the optical D flip-flop circuits 2A, 2B, 2C, and 2D in each stage, the optical output Pout of the optical bistable semiconductor laser forming each optical D flip-flop circuit is It is assumed that the level of is adjusted appropriately.

従つて、上記説明及び第2図で明らかなよう
に、第1図に示された光回路は、光デイジタル信
号LDを基として1ビツト遅延、2ビツト遅延、
3ビツト遅延、4ビツト遅延させた光信号L1
L2,L3,L4を発生する機能を有しており、この
ようにして光シフトレジスタ回路1として構成さ
れるものである。
Therefore, as is clear from the above explanation and FIG. 2, the optical circuit shown in FIG . 1 can perform 1-bit delay, 2-bit delay,
Optical signal L 1 delayed by 3 bits, delayed by 4 bits,
It has a function of generating L 2 , L 3 , and L 4 , and is configured as the optical shift register circuit 1 in this way.

以上の説明では光Dフリツプフロツプ回路2を
構成する光双安定半導体レーザ3と分岐部17,
18,19とは便宜上別部品として取扱つたが、
これらの機能を一枚の基板上で集積化すれば、小
型且つ経済的で、実用に富む光シフトレジスタ回
路を実現することができる。また光分岐部17,
18,19として方向性結合器を想定している
が、これに限定されることはなく、同様な機能を
有するものであれば任意の手段を用ることができ
る。更に、上記実施例では4ビツトの光シフトレ
ジスタ回路を説明したが、これに限定されること
なく任意の個数の光Dフリツプフロツプ回路2を
縦続接続すれば、任意のビツト数の光シフトレジ
スタ回路を実現することが可能である。
In the above description, the optical bistable semiconductor laser 3, the branching section 17, and the optical bistable semiconductor laser 3, which constitute the optical D flip-flop circuit 2,
18 and 19 were treated as separate parts for convenience, but
By integrating these functions on a single substrate, it is possible to realize a compact, economical, and highly practical optical shift register circuit. In addition, the optical branching section 17,
Although directional couplers are assumed as 18 and 19, the present invention is not limited to this, and any means having similar functions can be used. Further, in the above embodiment, a 4-bit optical shift register circuit has been described, but the present invention is not limited to this, and by cascading an arbitrary number of optical D flip-flop circuits 2, an optical shift register circuit with an arbitrary number of bits can be formed. It is possible to achieve this.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明で明らかなように本発明によれば、
光双安定半導体レーザにおいて所定の2種の電流
クロツク信号を与え且つ所定値の光入力を用いる
ことによつて光Dフリツプフロツプ回路を構成
し、この光Dフリツプフロツプ回路を導光路、光
分岐部を介して縦続的に接続することにより、小
型で、集積化に適した実用性に富む光シフトレジ
スタ回路を実現することができる。
As is clear from the above description, according to the present invention,
An optical D flip-flop circuit is constructed by applying two predetermined types of current clock signals to an optical bistable semiconductor laser and using a predetermined optical input value, and this optical D flip-flop circuit is connected via a light guide path and an optical branching section. By connecting them in series, it is possible to realize a compact, highly practical optical shift register circuit suitable for integration.

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

第1図は本発明に係る光シフトレジスタ回路の
構成図、第2図は光シフトレジスタ回路の動作を
説明するタイミングチヤート、第3図は光Dフリ
ツプフロツプ回路を実現する光双安定半導体レー
ザの斜視図、第4図は電極に与えられる電流と光
出力との間に生じる光双安定特性を示す図、第5
図は光入力と光出力との間に生じる光双安定特性
を示す図、第6図は光Dフリツプフロツプ回路と
しての動作特性を説明するための波形図及びこれ
に関係する光双安定特性図である。 1…光シフトレジスタ回路、2,2A,2B,
2C,2D…光Dフリツプフロツプ回路、3…光
双安定半導体レーザ、7,8…電極、9,10,
11,12…光双安定特性、12…電流、
Pin…光入力、Pout…光出力、K…正の電流ク
ロツク信号(第1クロツク号)、K…負の電流ク
ロツク信号(第2クロツク号)、LD…光入力信号
としての光デイジタル信号、L0,L1,L2,L3
L4…光出力信号。
FIG. 1 is a block diagram of an optical shift register circuit according to the present invention, FIG. 2 is a timing chart explaining the operation of the optical shift register circuit, and FIG. 3 is a perspective view of an optical bistable semiconductor laser realizing an optical D flip-flop circuit. Figure 4 shows the optical bistability characteristic that occurs between the current applied to the electrode and the optical output, Figure 5
The figure shows the optical bistable characteristics that occur between optical input and optical output, and Figure 6 shows the waveform diagram and related optical bistable characteristics for explaining the operating characteristics of an optical D flip-flop circuit. be. 1... Optical shift register circuit, 2, 2A, 2B,
2C, 2D... Optical D flip-flop circuit, 3... Optical bistable semiconductor laser, 7, 8... Electrode, 9, 10,
11, 12... Optical bistable property, 1 , 2 ... Current,
Pin...optical input, Pout...optical output, K ...positive current clock signal (first clock number), K ...negative current clock signal (second clock number), L D ...optical digital signal as optical input signal, L 0 , L 1 , L 2 , L 3 ,
L 4 ...Optical output signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1電極に第1クロツク信号を与え且つ第2
電極に第2クロツク信号を与えることによつて光
Dフリツプフロツプ回路として動作する光双安定
判導体レーザを、複数個縦続に接続し、前記光双
安定判導体レーザの各出力を各ビツトの出力とし
て取り出したことを特徴とする光シフトレジスタ
回路。
1 A first clock signal is applied to the first electrode, and a second clock signal is applied to the first electrode.
A plurality of optical bistable conductor lasers that operate as an optical D flip-flop circuit by applying a second clock signal to the electrodes are connected in cascade, and each output of the optical bistable conductor laser is used as the output of each bit. An optical shift register circuit characterized by its features.
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JP5110422B2 (en) * 2007-04-13 2012-12-26 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 Shift register type optical memory device

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