JPH0648599B2 - Optical shift register circuit - Google Patents

Optical shift register circuit

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JPH0648599B2
JPH0648599B2 JP59234539A JP23453984A JPH0648599B2 JP H0648599 B2 JPH0648599 B2 JP H0648599B2 JP 59234539 A JP59234539 A JP 59234539A JP 23453984 A JP23453984 A JP 23453984A JP H0648599 B2 JPH0648599 B2 JP H0648599B2
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驍武 澤野
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 光通信システム,光情報処理システム,光交換システム
や光コンピュータ等に使用する光デジタル論理回路に関
するものである。
The present invention relates to an optical digital logic circuit used in an optical communication system, an optical information processing system, an optical switching system, an optical computer, and the like.

〈従来技術〉 近年、光ファイバ技術,光半導体技術の発達により、基
幹伝送を目的とする長距離光通信システムや分散処理装
置間を高効率に接続する光LANシステムが実用化され
ている。
<Prior Art> With the recent development of optical fiber technology and optical semiconductor technology, a long-distance optical communication system intended for backbone transmission and an optical LAN system for highly efficiently connecting distributed processing devices have been put to practical use.

これらのシステムにおいて、光技術は、主に、機能装置
間の接続手段として使われ、機能は、専ら、LSIを中心
とする電子回路技術に負うところが大である。
In these systems, the optical technology is mainly used as a connecting means between the functional devices, and the function is largely borne by the electronic circuit technology centering on the LSI.

近未来の高度情報化社会の到来を反映して、処理する情
報の多様化,大容量化がますます進むにつれて、その処
理速度の超高速化,処理の複雑化が要求されて来てい
る。
Reflecting the arrival of the advanced information society in the near future, as the diversification of information to be processed and the increase in capacity are further advanced, ultra-high processing speed and complicated processing are required.

これらの要求に対処するためには、光技術を接続手段と
してのみでなく、論理処理手段として使う必要が生じて
来ている。
To meet these demands, it is necessary to use optical technology not only as a connecting means but also as a logic processing means.

すなわち、伝送されて来た光デジタル信号を、光のまま
で、デジタル演算処理を行い、その処理結果を光で出力
し、他装置へ伝送できる,光の高速性,広帯域性,無誘
導性等の特徴を充分に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)が不可欠となる。
That is, the transmitted optical digital signal can be digitally processed as it is, and the processing result can be output as light to be transmitted to another device. High speed of light, wide band property, non-inductive property, etc. An optical processing device (optical information processing system, optical switching system, etc.) that makes full use of the characteristics of is essential.

この種の装置実現には、一般の電気論理回路で用いられ
ていると同様な光論理機能ブロック、例えば、光ゲート
(INVERTOR,OR,AND,EXOR等)や光フリップフロップ回
路,光シフトレジスタ回路,光カウンタ等が構成されな
ければならない。
To realize this type of device, an optical logic function block similar to that used in a general electric logic circuit, for example, an optical gate (INVERTOR, OR, AND, EXOR, etc.), an optical flip-flop circuit, an optical shift register circuit, etc. , Optical counters etc. must be configured.

従来、これらの光論理機能ブロックにおいては、実用に
供されるものは見当たらない。
Conventionally, none of these optical logic function blocks has been practically used.

〈発明の目的〉 本発明は、以上を鑑み、小型で、集積化に適した実用的
な光シフトレジスタ回路を提供することにある。
<Object of the Invention> In view of the above, the present invention is to provide a small-sized and practical optical shift register circuit suitable for integration.

発明の構成 本発明の光シフトレジスタ回路は、第1入力端と第2入
力端と出力端とを有する光スイッチと、該出力端からの
出力光を光入力とする光双安定素子とから構成され、第
1入力端に光デジタルデータを入力し、第2入力端に直
流振幅値をもつバイアス光を入力し、クロックの第1の
状態に対応して得られた該光スイッチの第1の状態で
は、該出力端から該バイアス光を出力し、該光双安定素
子をいずれか1つの安定点にバイアスし、クロックの第
2の状態に対応して得られた該光スイッチの第2の状態
では、該光デジタルデータが論理“1”状態の時、該直
流振幅値より正の振幅値を有す正極光パルスを該出力端
から出力し、該正極光パルスで該光双安定素子をセット
し、該光デジタルデータが論理“0”状態の時、該直流
振幅値より負の振幅値を有す負極光パルスを該出力端よ
り出力し、該負極光パルスで該光双安定素子をリセット
するように駆動することにより、該光デジタルデータを
入力してクロックに同期した光出力信号を得ることを特
徴とする光Dフリップフロップ回路を、光双安定素子か
らの光出力を次段の第1入力端に入力するようにして複
数個縦続接続したことを特徴とする。
Configuration of the Invention The optical shift register circuit of the present invention is composed of an optical switch having a first input end, a second input end, and an output end, and an optical bistable element that outputs light from the output end as an optical input. Then, optical digital data is input to the first input end, bias light having a DC amplitude value is input to the second input end, and the first optical switch of the optical switch obtained corresponding to the first state of the clock is input. In the state, the bias light is output from the output terminal, the optical bistable element is biased to one of the stable points, and the second state of the optical switch obtained corresponding to the second state of the clock is obtained. In this state, when the optical digital data is in the logic "1" state, a positive optical pulse having a positive amplitude value than the direct current amplitude value is output from the output terminal, and the positive optical pulse drives the optical bistable element. When the optical digital data is set to the logical "0" state, the DC amplitude value is A negative polarity optical pulse having a negative amplitude value is output from the output terminal, and the negative polarity optical pulse is driven to reset the optical bistable element, thereby inputting the optical digital data and synchronizing with the clock. A plurality of optical D flip-flop circuits characterized by obtaining the above-mentioned optical output signal are cascade-connected so that the optical output from the optical bistable element is inputted to the first input terminal of the next stage. .

〈実施例〉 次に、本発明について、図面を参照して、詳細に説明す
る。
<Example> Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の第一の実施例を示す光シフトレジスタ
回路である。本回路は光Dフリップフロップ回路101,10
2,103,104が縦続接続され、各接続部には各光Dフリッ
プフロップ段の光出力信号L,L,L,Lを取
りだすための方向性結合器よりなる光分岐器K
,K,Kより構成されている。
FIG. 1 is an optical shift register circuit showing a first embodiment of the present invention. This circuit is an optical D flip-flop circuit 101,10.
2, 103, 104 are connected in cascade, and at each connection, an optical branching device K 1 , which is a directional coupler for taking out the optical output signals L 1 , L 2 , L 3 , L 4 of each optical D flip-flop stage,
It is composed of K 2 , K 3 , and K 4 .

光シフトレジスタ回路動作の説明に先立って、光Dフリ
ップフロップ回路の構成とその動作を説明する。
Before describing the operation of the optical shift register circuit, the configuration and operation of the optical D flip-flop circuit will be described.

第2図は本発明による光シフトレジスタ回路の基本ブロ
ックである光Dフリップフロップ回路で、方向性結合器
形光スイッチ8と光双安定素子9とが縦続接続されてい
る。方向性結合器形光スイッチ8は基板(LiNbO3,GaA
s,InP等)上に形成された方向性結合器7と制御電極
5,6より構成されている。制御電極5,6へ電圧信号
の印加により、該スイッチ8に2つの状態を作ることが
できる。すなわち、入力端1からの光信号を出力端4
へ、且つ入力端2からの光信号を出力端3へ導通する状
態(これをバー状態と呼ぶ)と入力端1からの光信号を
出力端3へ、且つ入力端2からの光信号を出力端4へ導
通する状態(これをクロス状態と呼ぶ)である。光双安
定素子9は、第7図に示すように、光出力Poutが光入力
Pinの変化に対して履歴を示し、ある入力強度の範囲
(閾値Pth1と閾値Pth2の範囲)で、2つの安定な出力強
度PとPをとるものである。
FIG. 2 shows an optical D flip-flop circuit which is a basic block of an optical shift register circuit according to the present invention, in which a directional coupler type optical switch 8 and an optical bistable element 9 are connected in series. The directional coupler type optical switch 8 is composed of a substrate (LiNbO 3 , GaA
s, InP, etc.) and control electrodes 5 and 6. By applying a voltage signal to the control electrodes 5 and 6, two states can be created in the switch 8. That is, the optical signal from the input end 1 is transferred to the output end 4
And a state in which the optical signal from the input end 2 is conducted to the output end 3 (this is called a bar state) and the optical signal from the input end 1 is output to the output end 3 and the optical signal from the input end 2 is output. This is a state of conducting to the end 4 (this is called a cross state). In the optical bistable element 9, as shown in FIG. 7, the optical output Pout is the optical input.
A history is shown with respect to changes in Pin, and two stable output intensities P H and P L are taken in a certain input intensity range (a range of threshold P th1 and threshold P th2 ).

このような光双安定特性を有する素子の一例として、第
8図に示す光双安定半導体レーザが発表されている(電
子通信学会全国大会,NO.937(1983))。
As an example of an element having such an optical bistable characteristic, an optical bistable semiconductor laser shown in FIG. 8 has been announced (National Congress of the Institute of Electronics and Communication Engineers, NO.937 (1983)).

光双安定半導体レーザは、ファベリペロ共振器面37,38
に並行に設けられたスリット33によって電気的に絶縁
された2分割P側電極31,32を有している。各電極31,32
への適切なバイアス電流I,Iにより、光入力Pin
に対する光出力Poutの関係に、第7図に示すような光双
安定特性をもたせることができる。
The optical bistable semiconductor laser has Fabry-Perot cavity surfaces 37 and 38.
2 has P-side electrodes 31 and 32 electrically insulated by a slit 33 provided in parallel with each other. Each electrode 31,32
With appropriate bias currents I 1 and I 2 to the optical input Pin
The optical output Pout with respect to can have an optical bistable characteristic as shown in FIG.

さて、本発明に使われている光Dフリップフロップ回路
の論理動作を第2図を参照して説明する。光デジタルデ
ータLを入力端1へ、バイアス光Lを入力端2へ入
力する。光デジタルデータLの光振幅値は、第5図に
示すように、論理“0”状態では、零、論理“1”状態
ではPである。
Now, the logical operation of the optical D flip-flop circuit used in the present invention will be described with reference to FIG. The optical digital data L D is input to the input end 1 and the bias light L B is input to the input end 2. As shown in FIG. 5, the optical amplitude value of the optical digital data L D is zero in the logic “0” state and P D in the logic “1” state.

一方、バイアス光Lは、第5図に示すように、光振幅
値が直流振幅値Pをもつ直流光である。電気クロック
を電極5と6とに印加して、光スイッチ8が制御さ
れる。電気クロックEが論理“1”状態では光スイッ
チ8をクロス状態に、論理“0”の状態では、バー状態
に設定する。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the bias light L B is DC light whose light amplitude value has a DC amplitude value P B. An optical clock E C is applied to the electrodes 5 and 6 to control the optical switch 8. When the electric clock E C is in the logic “1” state, the optical switch 8 is set to the cross state, and in the state of the logic “0”, it is set to the bar state.

ここで、光スイッチ8は、クロス状態において、その結
合度をα(≦1)となるように設計されている。従っ
て、電気クロックEの論理状態に応じて光スイッチ8
の出力端3への光出力信号LSWは次のように求まる。
電気クロックEが論理“0”の状態では、光スイッチ
8はバー状態をとるので、光出力信号LSWはバイアス
光Lそのものとなり、その光振幅値はPとなる。一
方、電気クロックEが論理“1”の状態では、光スイ
ッチ8はクロス状態をとるので、光デジタルデータL
の論理状態に依存した光出力信号LSWが得られる。す
なわち、光デジタルデータLが論理“1”状態のとき
は、バイアス光Lの光振幅値Pの一部αPが出力
端4へ結合されそして、光デジタルデータLの光振幅
値Pの一部αPが出力端3へ結合されるので、光出
力信号LSWの光振幅値はP−αP+αPとな
る。一方、光デジタルデータLが論理“0”状態のと
きは、光デジタルデータLの光振幅値は零であるの
で、光デジタルデータLから出力端3への結合は無
く、バイアス光Lの光振幅値Pの一部αPが出力
端4へ結合されるのみである。従って、光出力信号L
SWの光振幅値はP−αPとなる。
Here, the optical switch 8 is designed so that the degree of coupling is α (≦ 1) in the cross state. Accordingly, the optical switch 8 in response to the logic state of the electrical clock E C
The optical output signal L SW to the output terminal 3 of is obtained as follows.
When the electric clock E C is in the logic “0” state, the optical switch 8 is in the bar state, so that the optical output signal L SW becomes the bias light L B itself and its optical amplitude value becomes P B. On the other hand, when the electric clock E C is the logic “1”, the optical switch 8 is in the cross state, so that the optical digital data L D
The optical output signal L SW depending on the logic state of is obtained. That is, when the optical digital data L D is in the logic “1” state, a part αP B of the optical amplitude value P B of the bias light L B is coupled to the output end 4 and the optical amplitude value of the optical digital data L D is obtained. Since part of P D αP D is coupled to the output end 3, the optical amplitude value of the optical output signal L SW is P B −αP B + αP d . On the other hand, when the optical digital data L D is a logic "0" state, the light amplitude of the optical digital data L D is zero, coupling from the optical digital data L D to the output terminal 3 is no, bias light L Only a part αP B of the light amplitude value P B of B is coupled to the output 4. Therefore, the optical output signal L
The optical amplitude value of SW is P B −αP B.

以上の真理値と光振幅値との関係を第6図にまとめて示
す。光振幅値P−αP+αPを直流振幅値P
り大になるように、結合度αと光振幅値Pを選ぶと、
光出力信号LSWには、第5図に示すように、直流振幅
値PをもつベースラインBと光振幅値P−αP
αPをもつ正極パルスPと光振幅値P−αPをも
つ負極パルスNが得られる。結局、光出力信号LSW
は、電気クロックEが論理“0”状態のときはベース
ラインBが発生し、電気クロックEが論理“1”状態
で且つ光デジタルデータLが論理“1”状態のとき
は、正極パルスPが発生し、そして電気クロックE
論理“1”状態で且つ光デジタルデータLが論理
“0”状態のときは、負極パルスNが発生する。
The relationship between the truth value and the light amplitude value is shown in FIG. When the coupling degree α and the optical amplitude value P D are selected so that the optical amplitude value P B −αP B + αP D is larger than the DC amplitude value P B ,
The optical output signal L SW, as shown in FIG. 5, the baseline B and the light amplitude value with a DC amplitude value P B P B -αP B +
A positive pulse P having αP D and a negative pulse N having a light amplitude value P B −αP B are obtained. After all, in the optical output signal L SW , the baseline B is generated when the electric clock E C is in the logic “0” state, the electric clock E C is in the logic “1” state, and the optical digital data L D is in the logic “0” state. A positive pulse P is generated in the 1 "state, and a negative pulse N is generated when the electric clock E C is in the logical" 1 "state and the optical digital data L D is in the logical" 0 "state.

次に、第2図にもどって、該光出力信号LSWを光双安
定素子9へ入力する。
Next, returning to FIG. 2, the optical output signal L SW is input to the optical bistable element 9.

光双安定素子9の特性を光出力信号LSWの光振幅値と
が第7図に示すように、(1)式の関係 を満たせば、光双安定素子9は正極パルスPで高い値へ
セットされ、負極パルスNで低い値Pへリセットさ
れ、そしてベースラインB(バイアス光L)で、安定
点QかQかのいずれかにバイアスされ、低い値P
か高い値Pに保持される。この結果、出力光デジタル
データLが第7図に示すように得られる。結局、出力
光デジタルデータLには、第5図の如く、光デジタル
データLが電気クロックEの立上時Cr,C
,……に同期した光信号が得られる。従って、第2
図の回路によって、光Dフリップフロップ動作が実現さ
れる。
The relationship between the characteristics of the optical bistable element 9 and the optical amplitude value of the optical output signal L SW is as shown in FIG. Satisfies the optical bistable device 9 is set to a high value in the positive pulse P, is reset to a low value P L in the negative pulse N, and baseline B (bias light L B), the stable point Q 1 or Q Biased to either of the two , low value P L
Or it is held to a high value P H. As a result, output optical digital data L O is obtained as shown in FIG. After all, as shown in FIG. 5, in the output optical digital data L O , the optical digital data L D is Cr 1 , C when the electric clock E C rises.
An optical signal synchronized with r 2 , ... Is obtained. Therefore, the second
The circuit shown in the figure realizes an optical D flip-flop operation.

さて、第1図にもどって、本発明の光シフトレジスタ回
路の動作を説明する。
Now, returning to FIG. 1, the operation of the optical shift register circuit of the present invention will be described.

上述した光Dフリップフロップ回路を方向性結合器より
成る光分岐器K,K,K,Kを介して縦続接続
し、電気クロックEを各光Dフリップフロップ回路に
共通に印加することで、第1図に示す4bit光シフトレ
ジスタ回路が実現される。
The optical D flip-flop circuits described above are connected in series via the optical branching devices K 1 , K 2 , K 3 , and K 4 each including a directional coupler, and the electric clock E C is commonly applied to each optical D flip-flop circuit. By doing so, the 4-bit optical shift register circuit shown in FIG. 1 is realized.

各光Dフリップフロップ段の光出力信号L01
02,L03は、上述の如く、次段の光Dフリップフ
ロップ102,103,104により、電気クロックEの立上時
に同期される。
The optical output signal L 01 of each optical D flip-flop stage,
As described above, L 02 and L 03 are synchronized by the optical D flip-flops 102, 103 and 104 at the next stage when the electric clock E C rises.

従って、光分岐器K,K,K,Kからの光出力
信号L,L,L,Lには、第9図に示すよう
に、光デジタルデータLに対して、1bit遅延,2bit
遅延,3bit遅延,4bit遅延の光出力信号が各々得られ
る。
Therefore, the optical output signals L 1 , L 2 , L 3 , and L 4 from the optical branchers K 1 , K 2 , K 3 , and K 4 correspond to the optical digital data L D as shown in FIG. 1bit delay, 2bit
Optical output signals of delay, 3-bit delay and 4-bit delay are obtained respectively.

以上は光分岐器を介して光フリップフロップ回路を接続
した例であるが、光分岐器を除外してフリップフロップ
回路を直接接続してもよい。しかし、この場合は最終段
からしか出力は得られない。これは以下に示す第二の実
施例についても同じことが言える。
The above is an example in which the optical flip-flop circuit is connected via the optical branching device, but the flip-flop circuit may be directly connected without the optical branching device. However, in this case, the output can be obtained only from the final stage. The same can be said for the second embodiment described below.

次に、第二の実施例について説明する。Next, a second embodiment will be described.

第3図は本発明の第二の実施例を示す光シフトレジスタ
回路である。第一の実施例と同様に、光Dフリップフロ
ップ回路102,103,104を分岐器K,K,K,K
を介して縦続接続したものである。第一の実施例と異る
点は、光Dフリップフロップ回路を構成する光スイッチ
として、第4図に示すように、交差導波路形光スイッチ
8′を使っていることである。
FIG. 3 is an optical shift register circuit showing a second embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, the optical D flip-flop circuits 102, 103 and 104 are connected to the branching devices K 1 , K 2 , K 3 and K 4 respectively.
Are connected in series via. The difference from the first embodiment is that a crossed waveguide type optical switch 8'is used as an optical switch forming an optical D flip-flop circuit as shown in FIG.

従って、ここでは、交差導波路形光スイッチ8′を使っ
た光Dフリップフロップ回路の動作のみを、第4図を参
照して説明する。交差導波路形光スイッチ8′は基板
(LiNbO3,GaAs,InP等)に形成された交差導波路10
と制御電極5,6より構成される。制御電極5,6へ印
加される電気クロックEが論理“0”状態のときは、
入力端1の光デジタルデータLは出力端4へ、入力端
2のバイアス光Lは出力端3へ接続される。従って、
光出力信号LSWは、バイアス光Lそのものとなる。
Therefore, here, only the operation of the optical D flip-flop circuit using the crossed waveguide type optical switch 8'will be described with reference to FIG. Cross waveguide type optical switch 8 'substrate (LiNbO 3, GaAs, InP, etc.) cross waveguide 10 formed in
And control electrodes 5 and 6. When the electric clock E C applied to the control electrodes 5 and 6 is in the logic “0” state,
The optical digital data L D at the input end 1 is connected to the output end 4, and the bias light L B at the input end 2 is connected to the output end 3. Therefore,
The light output signal L SW becomes the bias light L B itself.

一方、制御電極5,6へ印加される電気クロックE
論理“1”状態のときは、制御電極5と6間の導波路の
屈折率が小さくなり、バイアス光Lの光振幅値P
一部αPが出力端4へ結合され、残りの光振幅値P
−αPが出力端3へ出力される。更に出力端3には、
光デジタルデータLが論理“1”状態では、その光振
幅値Pの一部αPが出力され、光デジタルデータL
が論理“0”状態では、何も出力されない。ここで、
該光スイッチ8の結合度はα(≦1)になるように設計
されている。
On the other hand, when the electric clock E C applied to the control electrodes 5 and 6 is in the logic “1” state, the refractive index of the waveguide between the control electrodes 5 and 6 becomes small, and the optical amplitude value P of the bias light L B becomes small. some of B is .alpha.P B is coupled to the output 4, the remaining light amplitude value P B
-ΑP B is output to the output terminal 3. Furthermore, at the output terminal 3,
Light in the digital data L D is a logic "1" state, a part .alpha.P D of the light amplitude value P D is output, optical digital data L
When D is in the logic "0" state, nothing is output. here,
The degree of coupling of the optical switch 8 is designed to be α (≦ 1).

以上によって、第一の実施例と同様にベースラインBを
中間値とした正極パルスPと負極パルスNとをもつ光出
力信号LSWが得られる。該光出力信号LSWを光双安
定素子9へ入力すれば、光デジタルデータLが電気ク
ロックEに同期された出力光デジタルデータLを得
ることができる。
As described above, the optical output signal L SW having the positive pulse P and the negative pulse N with the baseline B as an intermediate value is obtained as in the first embodiment. By inputting the optical output signal L SW to the optical bistable element 9, it is possible to obtain output optical digital data L O in which the optical digital data L D is synchronized with the electric clock E C.

従って、第4図は光Dフリップフロップとして動作でき
ることが明らかになった。光Dフリップフロップ回路を
縦続接続すれば、第一の実施例と同様、第3図は光シフ
トレジスタ回路として動作する。
Therefore, it became clear that FIG. 4 can operate as an optical D flip-flop. If the optical D flip-flop circuits are connected in cascade, as in the first embodiment, FIG. 3 operates as an optical shift register circuit.

以上、第一の実施例及び第二の実施例の説明において、
光スイッチと光双安定素子と光分岐器は個別の部品とし
て取扱ったが、これらの機能を1枚の基板上で集積化す
れば、小型で経済的な光シフトレジスタ回路が実現でき
ることは自明である。
Above, in the description of the first embodiment and the second embodiment,
The optical switch, the optical bistable element, and the optical branching device were handled as separate parts, but it is obvious that a compact and economical optical shift register circuit can be realized by integrating these functions on one board. is there.

また、以上の説明で、光スイッチとして、方向性結合形
光スイッチと交差導波路形光スイッチを、光双安定素子
として光双安定半導体レーザを、光分岐器として方向性
結合器を例にしたが、これらに限定されることなく、上
記説明の機能を満足するものであれば、本発明の光シフ
トレジスタ回路が実現されることも自明である。
Further, in the above description, the directional coupling type optical switch and the crossed waveguide type optical switch are used as the optical switch, the optical bistable semiconductor laser is used as the optical bistable element, and the directional coupler is used as the optical branching device. However, without being limited to these, it is obvious that the optical shift register circuit of the present invention can be realized as long as the functions described above are satisfied.

更に、以上の実施例では、4bit光シフトレジスタ回路
を例にとって説明したが、これに制限されることなく、
該光Dフリップフロップ回路を任意多数個縦続接続すれ
ば、多数bitの光シフトレジスタ回路を実現できるのも
明らかである。
Furthermore, in the above embodiment, the 4-bit optical shift register circuit is described as an example, but the present invention is not limited to this.
It is also clear that a multi-bit optical shift register circuit can be realized by connecting an arbitrary number of the optical D flip-flop circuits in cascade.

〈発明の効果〉 以上説明したように、光スイッチと光双安定素子より成
る光Dフリップフロップを基本回路として、小型で集積
化に適した実用的な光シフトレジスタ回路が実現された
ので、伝送されて来た光デジタルデータを光のままでデ
ジタル演算処理が可能となり、高速光情報処理システ
ム,光交換システム,光コンピュータ構築のために大き
な貢献を与える。
<Effects of the Invention> As described above, a practical optical shift register circuit suitable for integration is realized by using the optical D flip-flop composed of the optical switch and the optical bistable element as a basic circuit. The digital optical data that has been received can be digitally processed as it is, which makes a great contribution to the construction of high-speed optical information processing systems, optical switching systems, and optical computers.

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

第1図は本発明の第一の実施例の光シフトレジスタ回路
図 第2図は第一の実施例の光シフトレジスタ回路を構成す
る光Dフリップフロップ回路図、 第3図は本発明の第二の実施例の光シフトレジスタ回路
図、 第4図は第二の実施例の光シフトレジスタ回路を構成す
る光Dフリップフロップ回路図、 第5図は光Dフリップフロップ回路の各部の論理波形
図、 第6図は光スイッチの真理値表、 第7図は光双安定素子の特性とそれへの光入力信号L
SWと出力光デジタルデータLとの関係図、 第8図は光双安定半導体レーザの概要図、 第9図は光シフトレジスタ回路のタイミングチャートで
ある。 101,102,103,104……光Dフリップフロップ回路 8……光スイッチ,9……光双安定素子 L……光デジタルデータ, E……電気クロック,L……バイアス光, L,L,L,L……各段の光出力信号。
FIG. 1 is an optical shift register circuit diagram of the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an optical D flip-flop circuit diagram of the optical shift register circuit of the first embodiment. FIG. FIG. 4 is an optical shift register circuit diagram of the second embodiment, FIG. 4 is an optical D flip-flop circuit diagram which constitutes the optical shift register circuit of the second embodiment, and FIG. 5 is a logical waveform diagram of each part of the optical D flip-flop circuit. , FIG. 6 is a truth table of an optical switch, and FIG. 7 is a characteristic of an optical bistable element and an optical input signal L to it.
FIG. 8 is a relationship diagram between SW and output optical digital data L O , FIG. 8 is a schematic diagram of an optical bistable semiconductor laser, and FIG. 9 is a timing chart of an optical shift register circuit. 101, 102, 103, 104 ...... optical D flip-flop circuit 8 ...... light switch, 9 ...... light bistable element L D ...... optical digital data, E C ...... electric clock, L B ...... bias light, L 1, L 2, L 3 , L 4 ... Optical output signal of each stage.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1入力端と第2入力端と出力端とを有す
る光スイッチと、該出力端からの出力光を光入力とする
光双安定素子とから構成され、第1入力端に光デジタル
データを入力し、第2入力端に直流振幅値をもつバイア
ス光を入力し、クロックの第1の状態に対応して得られ
た該光スイッチの第1の状態では、該出力端から該バイ
アス光を出力し、該光双安定素子をいずれか1つの安定
点にバイアスし、クロックの第2の状態に対応して得ら
れた該光スイッチの第2の状態では、該光デジタルデー
タが論理“1”状態の時、該直流振幅値より正の振幅値
を有す正極光パルスを該出力端から出力し、該正極光パ
ルスで該光双安定素子をセットし、該光デジタルデータ
が論理“0”状態の時、該直流振幅値より負の振幅値を
有す負極光パルスを該出力端より出力し、該負極光パル
スで該光双安定素子をリセットするように駆動すること
により、該光デジタルデータを入力してクロックに同期
した光出力信号を得ることを特徴とする光Dフリップフ
ロップ回路を、光双安定素子からの光出力を次段の第1
入力端に入力するようにして複数個縦続接続したことを
特徴とする光シフトレジスタ回路。
1. An optical switch having a first input end, a second input end, and an output end, and an optical bistable element that receives the output light from the output end as an optical input, and the first input end is connected to the optical switch. Optical digital data is input, bias light having a DC amplitude value is input to the second input end, and in the first state of the optical switch obtained corresponding to the first state of the clock, from the output end In the second state of the optical switch obtained by outputting the bias light, biasing the optical bistable element to any one stable point, and obtaining the optical digital data in the second state of the clock. Is a logic "1" state, a positive optical pulse having a positive amplitude value from the direct current amplitude value is output from the output end, the optical bistable element is set by the positive optical pulse, and the optical digital data is set. Is a logic "0" state, a negative polarity optical pulse having a negative amplitude value from the DC amplitude value An optical output which is output from the output terminal and is driven so as to reset the optical bistable element by the negative optical pulse, thereby inputting the optical digital data and obtaining an optical output signal synchronized with a clock. The D flip-flop circuit outputs the optical output from the optical bistable element to the first stage of the next stage.
An optical shift register circuit, wherein a plurality of cascaded connections are made so that they are input to an input terminal.
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