JPS60260925A - Optical "and" circuit - Google Patents

Optical "and" circuit

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Publication number
JPS60260925A
JPS60260925A JP11755384A JP11755384A JPS60260925A JP S60260925 A JPS60260925 A JP S60260925A JP 11755384 A JP11755384 A JP 11755384A JP 11755384 A JP11755384 A JP 11755384A JP S60260925 A JPS60260925 A JP S60260925A
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JP
Japan
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optical
light
input
waveguide
optical waveguide
Prior art date
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Pending
Application number
JP11755384A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naohisa Inoue
直久 井上
Junichi Takagi
高木 潤一
Shiro Ogata
司郎 緒方
Masaharu Matano
俣野 正治
Maki Yamashita
山下 牧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Tateisi Electronics Co
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Tateisi Electronics Co, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Tateisi Electronics Co
Priority to JP11755384A priority Critical patent/JPS60260925A/en
Publication of JPS60260925A publication Critical patent/JPS60260925A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F3/00Optical logic elements; Optical bistable devices

Abstract

PURPOSE:To obtain an optical AND circuit by applying photoelectromotive forces produced in photoelectromotive elements placed at the ends of two optical waveguides by light traveling in the waveguides to the narrow switching part of other optical waveguide into which standard light is inputted through an addition circuit so as to transmit light. CONSTITUTION:Optical waveguides 11, 12, 13 are formed on a substrate 10 of an LiNbO3 crystal. Photoelectromotive elements 21, 22 of CdTe or the like are placed at the ends of the waveguides 11, 12. A narrow part 14 where single-mode light does not travel by diffusion is formed in the waveguide 13, and electrodes 23 are placed on both sides of the part 14. When the sum of photoelectromotive forces produced in the elements 21, 22 by light traveling in the waveguides 11, 12 is applied to the electrodes 23 through a wiring pattern 24 forming an addition circuit, standard light traveling in the waveguide 13a passes through the narrow part 14, travels in the waveguide 13b, and is emitted. Only in case where both inputted signals IinA and IinB are 1, Iout becomes 1 and an optical AND gate circuit is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 発 明 の 背 景 この発明は光p、ND回路に関する。[Detailed description of the invention] Background of the invention The present invention relates to an optical p-ND circuit.

近年、オプトエレクトロニクス技術の進展はめさましく
、光ICの実現も開発課題の1つにあけられている。事
実、光ICの基本となる論理回路、たとえば光論理和(
OR)回路や光排他的論理和回路が提案されている。し
かしながら、光論理積(A N D)回路は最も基本的
な論理回路であるにもかかわらず、その構造の提案や実
験報告はいまのところ、皆無である。
In recent years, optoelectronic technology has made rapid progress, and the realization of optical ICs has become one of the development issues. In fact, the basic logic circuits of optical ICs, such as optical OR (
OR) circuits and optical exclusive OR circuits have been proposed. However, although the optical AND (AND) circuit is the most basic logic circuit, there are currently no proposals or experimental reports on its structure.

発明の概要 この発明は、光ICの実現のための最も基本的な論理回
路である光AND回路を提供するものである。
Summary of the Invention The present invention provides an optical AND circuit, which is the most basic logic circuit for realizing an optical IC.

この発明による光AND回路は、少なくとも2つの入力
光信号が入力される少なくとも2つの第1の光導波路、
基準光信号が入力される第2の光導波路、第1の光導波
路を伝播する光【こよってそれぞれ励起される少なくと
も2つの光起電力素子、第2の光導波路の所要箇所〔こ
あるスイッチング部、光起電力素子の起電力電圧を加算
する回路、および加算された和電圧をスイッチング線に
印加するための電極が電気光学効朱を有する基板部分に
形成され、上記スイッチング部の11]および光起電力
素子の起電力電圧が、2 (7f−7?”部″“パフ・
す7′)光起0力素 、[、、・子の起電力の和電圧の
印加の有無に応じて所定モードの光の伝播をスイッチン
グするようζこ定められていることを特徴とする。
The optical AND circuit according to the present invention includes at least two first optical waveguides into which at least two input optical signals are input;
A second optical waveguide into which a reference optical signal is input; light propagating through the first optical waveguide; at least two photovoltaic elements excited respectively; , a circuit for adding the electromotive force voltage of the photovoltaic element, and an electrode for applying the added sum voltage to the switching line are formed on the substrate portion having an electro-optic effect, and The electromotive force voltage of the electromotive force element is 2 (7f-7?)
7') Photovoltaic force element , [,,,, . . . The photovoltaic element is characterized in that the propagation of light in a predetermined mode is switched depending on whether or not a sum voltage of the electromotive forces of the photovoltaic elements is applied.

少なくとも2つの第1の光導波路のすへてに光が伝播し
ている場合にのみ、すべての光起電力素子から起電力が
発生し、これらの電圧が加算される。第2の光導波路の
スイッチング部が巾の狭い狭巾部であり、和電圧の印加
]こよってその屈折率が増大する場合には、すべての光
起電力素子の起電力が加算されたこの和電圧が電極に印
加された場合にのみ、第2の光導波路の基準光信号の所
定モードの光はこのスイッチング部を通過し、出力光信
号となる。第1の光導波路のいずれか1つに入力光信号
が無い場合には、それに対応する起電力素子からは起電
力は生じない。この場合には、電極に印加される電圧は
、基準光信号の所定モードの光がスイッチング部を通過
するのに充分な高い屈折率を生じさせないから、基準光
信号の所定モードの光はスイッチング部を伝播しない。
Only when light is propagating through at least two first optical waveguides, all photovoltaic elements generate electromotive force, and these voltages are added. If the switching part of the second optical waveguide is a narrow part with a narrow width and the refractive index increases as a result of applying a sum voltage, this sum of the electromotive forces of all the photovoltaic elements is added. Only when a voltage is applied to the electrode, light of a predetermined mode of the reference optical signal in the second optical waveguide passes through this switching section and becomes an output optical signal. When there is no input optical signal in any one of the first optical waveguides, no electromotive force is generated from the electromotive force element corresponding to it. In this case, the voltage applied to the electrodes does not produce a sufficiently high refractive index for light of a given mode of the reference optical signal to pass through the switching section, so that light of a given mode of the reference optical signal does not pass through the switching section. Do not propagate.

したがって、へ力光有をr I J、無を「Ojとする
正論理のAND論理演算が達成される。
Therefore, a positive AND logical operation is achieved in which the presence of light is r I J and the absence is Oj.

すべての光起電力素子の起電力の和電圧の印加によって
スイッチング部の屈折率が減少した場合1こ、所定モー
ドの光がスイッチング部を伝播しないように設定されて
いる場合にはNANDAND論理演算される。
When the refractive index of the switching section is reduced by applying the sum voltage of the electromotive forces of all the photovoltaic elements, a NAND AND logical operation is performed. Ru.

この発明による光AND回路は一基板上に作成すること
が可能であるから、光IC実現のための1つの機能素子
となりうる。
Since the optical AND circuit according to the present invention can be created on one substrate, it can serve as one functional element for realizing an optical IC.

実施例の説明 ます、光AND論理について説明しておく。Description of examples First, I will explain the optical AND logic.

光p、ND論理は、電気信号のAND論理(とくに正論
理)と同じである。第1図において、2つの入力光信号
が工inA およびI、nB で表わされている。これ
らの入力光信号が光AND論理演算された結果出力され
る出力光信号が■o u t て示されている。光量が
論理値の「1」を表わし、光量が論理値の10」を表わ
している。入力光信号I、、Aと工inB が、「0」
と「Q」、「1」と「0」または「0」と「1」の場合
に、出力光信号I。ut は「0」となり、入力が「1
」と「1」の場合饗このみ出力は「1」となる。
Optical p, ND logic is the same as AND logic (especially positive logic) of electrical signals. In FIG. 1, two input optical signals are represented by inA and I,nB. An output optical signal output as a result of optical AND logical operation of these input optical signals is shown as ■ out . The amount of light represents a logical value of "1", and the amount of light represents a logical value of "10". Input optical signals I, , A and input B are "0"
and "Q", "1" and "0", or "0" and "1", the output optical signal I. ut becomes “0” and the input is “1”.
” and “1”, the output will be “1”.

第2図において、基板叫としてLiNbO3結晶が用い
られ、この基板(10)上に3つの光導波路fly) 
t12+および(13)が形成されている。これらの光
導波路の作製はたとえは、基板叫表面全面にTiを蒸着
またはスパッタし、このTi 膜を利用してTi )こ
よる導波路パターンをり7トオフ法により形成し、さら
1ここのTi を酸素雰囲気中において970℃で5時
間、基板(10)内に熱拡散させることにより行なわれ
る。少なくとも光導波路(13)の光入力部(13a)
および光出力部(13b) +こ関しては、その11]
は、光の伝播モードがシングルとなるよう【こ5μm程
度がよい。
In Fig. 2, a LiNbO3 crystal is used as a substrate, and three optical waveguides are mounted on this substrate (10).
t12+ and (13) are formed. The fabrication of these optical waveguides is, for example, by depositing or sputtering Ti on the entire surface of the substrate, using this Ti film to form a waveguide pattern made of Ti by the 7-off method, and then This is carried out by thermally diffusing into the substrate (10) at 970° C. for 5 hours in an oxygen atmosphere. At least the optical input part (13a) of the optical waveguide (13)
and the light output part (13b) + Regarding this part 11]
The thickness is preferably about 5 μm so that the light propagation mode is single.

光導波路(11)および(12)は、AND論理演算さ
れるべき入力光信号■1rlAおよび工1flBを導く
ものであり、これらの光導波路fil) t121は、
基板(10)の一端から基板(10)の中央付近まで形
成されている。
The optical waveguides (11) and (12) guide the input optical signals 1rlA and 1flB to be subjected to an AND logic operation, and these optical waveguides fil)t121 are as follows:
It is formed from one end of the substrate (10) to near the center of the substrate (10).

光導波路fil+ t12)の終端部上には光起電力素
子t2]) (2aがそれぞれ作製されている。光起電
力素子(21) f22+としてはたとえばCdTeが
よい。第3図(Al fc示すよう1こ、光導波路(1
1)上にCdTeを車に蒸着するだけても、光導波路(
11)内の光の界分布は光起電力素子c11)にも及ぶ
ので、光起電力素子01)からは起電力が発生する。発
生する電圧が低い場合には、第3図tBlに示すように
、光導波路(11)よりも屈折率の大きな材料による中
間層、たとえばTlO2膜(25)を光起電力素子(2
1)と光導波路(11)との間に介在させるようにする
とよい。TiO2膜051はたとえはスパックにより形
成される。さらに、光起電力素子(21)が光導波路(
11)を30″程度の角度で」二下方向に斜めに横切る
ように形成することもてきる。また、光導波路1111
面の光起電力素子(21)と接する箇所にグレーティン
グを設けるようにしてもよい。いずれにしても、後述す
るように等価屈折率を所望の値まで高めるのに充分な起
電力が発生すればよい。光起電力素子(21)は光導波
路(11)の終端部に形成されているから、光導波路終
端での光の反射、散乱等によって光起電力素子(21)
に感知される光量は増大し、光起電力素子(21)から
より高い電圧が得られるであろう。以上の点は、光起電
力素子(22についても同様である。
A photovoltaic element t2]) (2a) is fabricated on the terminal end of the optical waveguide fil+ t12). For example, CdTe is suitable as the photovoltaic element (21) f22+. As shown in FIG. 1. Optical waveguide (1
1) Even if you just deposit CdTe on top of the car, you can create an optical waveguide (
Since the field distribution of light in 11) also extends to the photovoltaic element c11), an electromotive force is generated from the photovoltaic element 01). When the generated voltage is low, as shown in FIG.
1) and the optical waveguide (11). The TiO2 film 051 is formed, for example, by spucking. Furthermore, the photovoltaic element (21) is connected to the optical waveguide (
11) can be formed so as to diagonally cross downward at an angle of about 30''. In addition, the optical waveguide 1111
A grating may be provided at a portion of the surface that is in contact with the photovoltaic element (21). In any case, as described later, sufficient electromotive force should be generated to increase the equivalent refractive index to a desired value. Since the photovoltaic element (21) is formed at the end of the optical waveguide (11), the photovoltaic element (21)
The amount of light sensed by the photovoltaic element (21) will increase and a higher voltage will be obtained from the photovoltaic element (21). The above points also apply to the photovoltaic element (22).

第2図において、光導波路(13)は基準光入力■in
Rを常時導入し、かつAND論理演算結果を表わす出力
光■。ut を出力させるものである。
In Fig. 2, the optical waveguide (13) is the reference light input ■in
Output light ■ that constantly introduces R and represents the AND logical operation result. This outputs ut.

こ・の光導波路(13)は基板(10)の一端から他端
まで形成されており、はぼ中央部をこおいて巾が狭い部
分(j4)を有している。との狭巾部(14)の両端に
光の入力部(13a、)および出力部(13b)がつな
がっている。この狭山部(14)の巾は、光入力部(1
3a)から伝播してきた光を伝播させない程度に狭く形
成されている。たとえば、−光入力部(13a)をシン
グル・モードの光が伝播する場合にはこの光が放散モー
ドになるように狭巾部(14)の巾がつくられている。
This optical waveguide (13) is formed from one end of the substrate (10) to the other end, and has a narrow portion (j4) across the center. A light input section (13a,) and an output section (13b) are connected to both ends of the narrow width section (14). The width of this narrow portion (14) is the width of the optical input portion (14).
It is formed so narrowly that it does not allow the light propagating from 3a) to propagate. For example, when single-mode light propagates through the light input section (13a), the width of the narrow portion (14) is designed so that the light becomes a diffuse mode.

狭山部(14)の両側部昏こは1対の電極(23)が形
成されている。配線パターンC4)1こよって両光起電
力素子(21)と呟が直列に接続され、画素子(2+)
と@の起電力の和が電極葦に印加されるようになってい
る。電極(231および配線パターン(24)はAI!
を所定のパターンにリフトオフすることにより作製され
る。
A pair of electrodes (23) are formed on both sides of the narrow mountain portion (14). Wiring pattern C4) 1 connects both photovoltaic elements (21) and the pixel element (2+) in series.
The sum of the electromotive forces of and @ is applied to the electrode reed. The electrode (231) and wiring pattern (24) are AI!
It is manufactured by lift-off in a predetermined pattern.

LiNbO3は電気光学効果をもつ結晶であるから、こ
の結晶に電界を印加するとその屈折率が変化する。たと
えばL i N b O3結晶のC軸方3 向lこ電界Eを印加すると屈折率はΔ”eo ”’−−
拳γ33・E 変化する。ここで、nは、LiNbO3
の屈折率で2.200.γ33は電気光学定数で30 
、 sx 10 ”’m/Vである。光導波路(13)
の狭巾部(岡は、上述のように光を伝播させない程度の
巾をもっているが、電極(23)間に電圧が印加され、
その屈折率が高くなると光を伝播させるようになる。こ
のことについて、第4図を用いて説明する。
Since LiNbO3 is a crystal with an electro-optic effect, when an electric field is applied to this crystal, its refractive index changes. For example, when an electric field E is applied in the C-axis direction 3 of a L i N b O3 crystal, the refractive index becomes Δ”eo ”'--
Fist γ33・E Change. Here, n is LiNbO3
The refractive index is 2.200. γ33 is an electro-optical constant of 30
, sx 10'''m/V. Optical waveguide (13)
The narrow part of the electrode (23) has a width that does not allow light to propagate as described above, but when a voltage is applied between the electrodes (23),
The higher the refractive index, the more light will propagate. This will be explained using FIG. 4.

第4図は、正規化された光導波路部分こ対して、この光
導波路中の光導波路を伝播しうる光のモードとその等側
屈折率との関係を示している。
FIG. 4 shows the relationship between the mode of light that can propagate in the optical waveguide and its isolateral refractive index for the normalized optical waveguide section.

光導波路(13)の入力部(13a)または出力部(1
3b)の巾をD□ 、狭山部+141の巾をD2 とす
る、と、これらの光導波路部分における正規化された光
導波路中はそれぞれ、k@D1.凸)*Jn*n−1k
・D25丁で与えられ、k、Dl、7’i−5)k@D
2A/璽p*Jnen−である。ここてkは波数、Δn
は光導波路部分と基板との屈折率の差てあ6・第4図°
′示8.tLTl、N、BJ1.う°′・光導波路0°
l j :の入力部(13a)および出力部(13b)
は、シングル拳モードの光を伝播させるように、その巾
D□が定められている(点(F’l参照)。また狭巾部
(14)は、シングル・モードの光が伝播しないよう【
こ、すなわち放散モードにな輪ように、その巾D2が定
められている(点(El参照)。これが、電極(支))
に電圧を印加しない場合である。したがって、電極(2
3)に電圧が印加されていない場合には、入力部(13
a)の光は狭山部(141を伝播せず、リークしてしま
い出力部(13b)には光が得られない。
The input part (13a) or the output part (1) of the optical waveguide (13)
3b) is D□, and the width of the narrow mountain portion +141 is D2, then the normalized optical waveguide in these optical waveguide portions is k@D1. convex) *Jn*n-1k
・Given by 25 D, k, Dl, 7'i-5) k@D
2A/Seal p*Jnen-. Here k is the wave number, Δn
is the difference in refractive index between the optical waveguide part and the substrate 6, Figure 4°
' Show 8. tLTl, N, BJ1. U°'・Optical waveguide 0°
Input part (13a) and output part (13b) of l j :
The width D□ is determined so as to propagate single-fist mode light (see point (F'l)).The narrow part (14) is designed to prevent single-fist mode light from propagating [
In other words, the width D2 is determined like a ring in the dissipation mode (see point (El). This is the electrode (support)).
This is the case when no voltage is applied to. Therefore, the electrode (2
3), when no voltage is applied to the input section (13
The light in a) does not propagate through the narrow mountain portion (141) and leaks, so that no light is obtained at the output portion (13b).

いずれか一方の光起電力素子Ol)または(22)で発
生した電圧が電極(23)に印加された場合に、狭巾部
(14)の屈折率がΔn、たけ増加したとする。すると
、狭1]部(14)における正規化された光導波路「1
〕は増大し、k@D2J丁廼−了75丁7となる(第4
図、点(Eo□)参照)。しかしながら、この先導波路
中でも、シングル拳モードの光は狭巾部+14)を伝播
しない。
Suppose that when the voltage generated in either one of the photovoltaic elements Ol) or (22) is applied to the electrode (23), the refractive index of the narrow portion (14) increases by Δn. Then, the normalized optical waveguide “1” in the narrow 1] part (14)
] increases and becomes k@D2J ding 廼−了75 ding 7 (4th
(See figure, point (Eo□)). However, even in this leading wavepath, the single fist mode light does not propagate through the narrow width part +14).

両方の光起電力素子21)および呟の出力電圧が加算さ
れ、この和電圧が電極[23+1こ印加された場合には
、印加電圧は上述の場合の2倍Gこなるから、狭巾部(
14) +こおける屈折率はさらに増大する。
If the output voltages of both photovoltaic elements 21) and 23) are added and this sum voltage is applied to the electrode [23+1], the applied voltage will be twice the G of the above case.
14) The refractive index at + increases further.

そして、狭巾部+14+ 1こおける正規化された光導
波路中はに−D2f「υn−買Jn、)n となり(第
4図、点(Eo2)参照)、先入、出力部(i3a)(
13b)のそれに近つき、シングル・モードの光が伝播
するよう【こなる。したがって、光入力部(13a)の
シングル・モードの光は狭巾部(141を通って光出力
部(13b) iこ得られる。
Then, the normalized optical waveguide inside the narrow part +14+1 becomes -D2f'υn-Jn,)n (see point (Eo2) in Figure 4), and the input and output parts (i3a) (
13b), and the light propagates in a single mode. Therefore, the single mode light from the optical input section (13a) passes through the narrow width section (141) and is obtained from the optical output section (13b).

さて、第2図に戻ってこの光AND回路の動作を統一的
に説明する。
Now, returning to FIG. 2, the operation of this optical AND circuit will be explained in a unified manner.

入力光信号■inAおよび工1IIBがともに論理値「
0」 (光熱)の場合には、光起電力素子(21)(2
2)のどちらからも起電力が発生しないから、基型光I
、nRは狭巾部04)を通過せず、出力光信号Iout
も「0」である。
Both the input optical signal ■inA and the input optical signal 1IIB have the logical value "
0'' (photothermal), photovoltaic elements (21) (2
Since no electromotive force is generated from either of 2), the base light I
, nR do not pass through the narrow width part 04), and the output optical signal Iout
is also "0".

入力光信号■1tlA、l1nBが論理値rlJ、「0
」または論理値「0」、「1」の場合には、一方の光起
電力素子からしか起電力が発生しないから、狭巾部圓の
屈折率は入力光■、。Rを伝播させるに充分なほど増大
しない。したがって、光導波路(13)の入力部(13
a)の光は狭巾部(14)でリークしてしまい、出力光
信母型。ut は「0」である。
The input optical signals ■1tlA, l1nB have the logical value rlJ, "0
'' or in the case of logical values ``0'' and ``1'', the electromotive force is generated from only one photovoltaic element, so the refractive index of the narrow circle is the input light . It does not increase enough to propagate R. Therefore, the input part (13) of the optical waveguide (13)
The light in a) leaks at the narrow part (14), resulting in an output optical fiber type. ut is "0".

入力光信号■inAとl1TIBがともに「1」の場合
には、先導波路+Ill f121を伝播する光によっ
て両光起電力素子f2]) (22) +こともに電圧
が発生し、これらの和電圧が電極(23)に印加される
。したがって、先導波路(13)の光入力部(13a)
の光は狭山部04)を通って光出力部(13b)に伝播
するので、出力光信母型。ut はrlJとなる。
When the input optical signals ■inA and l1TIB are both "1", a voltage is generated in both photovoltaic elements f2]) (22) + by the light propagating through the leading waveguide +Ill f121, and the sum voltage of these is applied to the electrode (23). Therefore, the optical input section (13a) of the leading waveguide (13)
The light propagates through the Sayama part 04) to the light output part (13b), so it is an output light beam type. ut becomes rlJ.

電極(ハ)への電圧印加【こよって屈折率が減少する場
合にはNANDAND論理が行なわれる。
Applying a voltage to the electrode (c) [Thus, if the refractive index decreases, NAND AND logic is performed.

この場合には、光導波路(131の部分(14)の巾を
狭くしておく必要はない。電極(23Hこ電圧が印加さ
れない場合、および一方の光起電力素子の電圧のみが印
加された場合に、入力光Ii。Rがこの光導波路(13
)を通って出力光Iout として出力されるようにし
ておく。そして、両方の光起電力素子の出力電圧の和の
電圧が電極f231 iこ印加された場合に、入力光l
1nRが部分(141を通過しないようにすればよい。
In this case, it is not necessary to make the width of the optical waveguide (131 portion (14) narrow).When no voltage is applied to the electrode (23H), and when only the voltage of one photovoltaic element is applied Input light Ii.R is transmitted through this optical waveguide (13
) and output as output light Iout. When the sum of the output voltages of both photovoltaic elements is applied to the electrode f231, the input light l
It is sufficient to prevent 1nR from passing through the portion (141).

これによって、入力光信号Iin As ”in Bが
とも【こ「l」の場合にのみ出力光信母型。直 が10
」となる。この発明では、このようなNANDAND論
理AND論理の概念に含ませておく。
As a result, the output optical fiber type is output only when the input optical signal Iin As ``in B'' is ``L''. Straight is 10
”. In this invention, it is included in the concept of such NAND AND logic.

この発明は、シングル・モードの光のみならずマルチ・
モードの光のANDまたはNAND論理演算にも適用で
きる。この場合には、ある特定の高次モードの光]この
み着目し、そのモードの光の有、無により論理値「1」
、「0」を定めれはよい。
This invention enables not only single-mode light but also multi-mode light.
It can also be applied to optical AND or NAND logical operations of modes. In this case, focusing on the light of a certain higher mode, the logical value "1" is determined depending on the presence or absence of light in that mode.
, it is better to set "0".

また、この発明は、2つの入力光信号のANDまたはN
AND論理演算のみならず、3つ以」二の入力光信号の
ANDまたはN A N D′論理演算にも適用可能で
ある。たとえは、入力光信号が3つある場合には、さら
にもう1つの光導波路と光起電力素子とを設けておく。
Further, the present invention provides an AND or an N of two input optical signals.
It is applicable not only to AND logical operations but also to AND or NAND' logical operations of three or more input optical signals. For example, if there are three input optical signals, yet another optical waveguide and a photovoltaic element are provided.

そして、これら3つの光起電力素子の起電力の和を狭山
部(I4)の電極(23+ +こ印加するようにし、狭
巾部(14)の巾を、3つの光起電力素子の起電力の和
の電圧が印加された場合にのみ、光の伝播が可納となる
ように設定してお((AND論理の場合)。
Then, the sum of the electromotive forces of these three photovoltaic elements is applied to the electrode (23+) of the narrow part (I4), and the width of the narrow part (14) is determined by the electromotive force of the three photovoltaic elements. The setting is such that the propagation of light can be achieved only when a voltage equal to the sum of the voltages is applied ((in the case of AND logic)).

第2図に示された構成においても、3つの入力光信号の
AND論理の演算が可能である。この場合には、基準光
信号l1nRiこ代えて、第3大 の入力光信号■iDC光導波路(13)に入力させれば
よい。
Also in the configuration shown in FIG. 2, it is possible to perform an AND logic operation on three input optical signals. In this case, instead of the reference optical signal l1nRi, the third input optical signal ■i may be input to the iDC optical waveguide (13).

基板(10)は電界の印加によってその屈折率が変化す
る電気光学効果をもつものであればいかなるものでもよ
い。したがって、各光導波路(Ill (12++13
1もTi の熱拡散以外の基板の種類に応した種々の技
術、祠料により作製できる。電極(23)は光導波路(
13)の狭rjコ部04)に電圧を印加するためのもの
であるから、部分(14)上にかかつてもよいし、図示
以外の種々の形状をとりうる。光起電力素子CI!11
 Eもまた、プラズマCVD法により作製されるa−8
iなど種々のもので実現できるし、電極(23)や配線
パターンQ4)もTi等の材料で実現できる。
The substrate (10) may be of any material as long as it has an electro-optic effect in which its refractive index changes upon application of an electric field. Therefore, each optical waveguide (Ill (12++13
1 can also be manufactured using various techniques and abrasive materials depending on the type of substrate other than thermal diffusion of Ti. The electrode (23) is an optical waveguide (
Since it is for applying voltage to the narrow RJ section 04) of the section 13), it may be placed on the section 14, and may take various shapes other than those shown. Photovoltaic element CI! 11
E is also a-8 produced by plasma CVD method.
It can be realized using various materials such as Ti, and the electrode (23) and wiring pattern Q4) can also be realized using materials such as Ti.

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

第1図はAND論理演算を示す波形図、第2図はこの発
明の実施例を示す斜視図、第3図は光起電力素子の作製
された状態を示す断面図、第4図は正規化された先導波
路中と伝播する光のモードとの関係を示すグラフである
。 (10)・・・基板、fill f+21 (13)・
・・光導波路、14) 、、・狭[1]部(スイッチン
グ部) 、(2]H’2)・・・光起電力素子、+23
+−−−電極、+24+−一〇配線パターン(加算回路
)。 以 上 外4名 第1図 0 1 0 1 0 0 1 1 001 一 第2図 第3図 第4図 正夫見イLさ北た光、す15戻路巾
Fig. 1 is a waveform diagram showing an AND logic operation, Fig. 2 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a photovoltaic element is manufactured, and Fig. 4 is a normalization 3 is a graph showing the relationship between the mode of light propagating in the guided wave path and the mode of light propagating therein. (10)... Board, fill f+21 (13)
... Optical waveguide, 14) , Narrow [1] part (switching part), (2] H'2) ... Photovoltaic element, +23
+--electrode, +24+-10 wiring pattern (addition circuit). Figure 1 0 1 0 1 0 0 1 1 001 - Figure 2 Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 +1.l 少なくとも2つの入力光信号が入力される少
なくとも2つの第1の光導波路、 基準光信号が入力される第2の光導波路、第1の光導波
路を伝播する光によってそれぞれ励起される少なくとも
2つの光起電力素子、 第2の光導波路の所要箇所にあるスイッチング部、 光起電力素子の起電力電圧を加算する回路、および 加算された和電圧をスイッチング線に印加するための電
極、 が電気光学効果を有する基板部分【こ形成され、上記ス
イッチング部の中および光起電力素子の起電力電圧が、
スイッチング線において、すべての光起電力素子の起電
力の和電圧の印加の有無に応じて所定モードの光のtm
をスイッチングするように定められている、光AND回
路。 (2) スイッチング部が巾の狭い狭巾部てあり、すへ
ての光起電力素子の起電力の和電圧の剛力Iこよってそ
の屈折率が増大した場合に所定モードの光を伝播させる
、特許請求の範囲第(1)項に記載の光AND回路。 (3)すべての光起電力素子の起電力の和電圧の印加に
よってスイッチング部の屈折率が減少した場合に、所定
モードの光が伝播しない、特許請求の範囲第(1)項f
こ記載の光AND回路。 (4) 第2の光導波路に基準光信号昏こ代えて第3の
入力光信号が入力される、特許請求の範囲第(1)項に
記載の光AND回路。
[Claims] +1. l At least two first optical waveguides into which at least two input optical signals are input, a second optical waveguide into which a reference optical signal is input, at least two optical waveguides each excited by the light propagating through the first optical waveguide. A photovoltaic element, a switching section located at a required location of the second optical waveguide, a circuit for adding up the electromotive force voltage of the photovoltaic element, and an electrode for applying the added sum voltage to the switching line are electro-optical. A part of the substrate having an effect is formed, and the electromotive force voltage in the switching part and in the photovoltaic element is
In the switching line, the tm of light in a predetermined mode depends on whether a sum voltage of the electromotive forces of all photovoltaic elements is applied or not.
An optical AND circuit designed to switch. (2) The switching part has a narrow width part, and propagates light of a predetermined mode when the refractive index increases due to the rigid force I of the sum voltage of the electromotive forces of all the photovoltaic elements, An optical AND circuit according to claim (1). (3) When the refractive index of the switching section is reduced by applying the sum voltage of the electromotive forces of all the photovoltaic elements, light in a predetermined mode does not propagate, claim (1) f.
The optical AND circuit described here. (4) The optical AND circuit according to claim (1), wherein the third input optical signal is input to the second optical waveguide instead of the reference optical signal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0280333A2 (en) * 1987-02-27 1988-08-31 The Boeing Company Optical cross bar arithmetic/logic unit
JPH0580368A (en) * 1991-09-25 1993-04-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical switch array
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