JPS62144146A - 光論理要素 - Google Patents
光論理要素Info
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- JPS62144146A JPS62144146A JP61280938A JP28093886A JPS62144146A JP S62144146 A JPS62144146 A JP S62144146A JP 61280938 A JP61280938 A JP 61280938A JP 28093886 A JP28093886 A JP 28093886A JP S62144146 A JPS62144146 A JP S62144146A
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- JP
- Japan
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- radiant energy
- wavelength
- reflective device
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- layer
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/218—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference using semi-conducting materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
より具体的には一連に一作される一群の光論要素に関す
る。
る。
技術の背景
現在、光論要素に対する関心が、これらが潜在的に高速
論理動作を遂行する能力を持つこと及び、犬さな並列コ
ンピュータに構成できる可能性から非常に高１っている
。１つの光論要素の７レイが少なくとも１０６個の論理
ゲートをきみ、これらが同時に機能することが期待でき
る。これらアレイの数個全一連のレンズによって光学的
に相互接続することによって、一定の時間内に現在電気
調理要素によって可能と考えられているより多くの論要
素を動作することが可能であると考えられる。
論理動作を遂行する能力を持つこと及び、犬さな並列コ
ンピュータに構成できる可能性から非常に高１っている
。１つの光論要素の７レイが少なくとも１０６個の論理
ゲートをきみ、これらが同時に機能することが期待でき
る。これらアレイの数個全一連のレンズによって光学的
に相互接続することによって、一定の時間内に現在電気
調理要素によって可能と考えられているより多くの論要
素を動作することが可能であると考えられる。
幾つかのタイプの光論要素が開発されている。例えば、
高度に光線形の半導体材質、例えば、ＩｎＳｂ、ＩｎＡ
ｓ、ＱるいはＧ ａ Ａｓが光双女定デバイス内に使用
される。これに凋しては、例えば、アプライド フィジ
クスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ ’）、ページ１３１−１３３．１９８３年
１月１５日号を参照すること。これら半導体の励起子に
起因する吸収効果に基づく多Ｍ蛍子井戸（ＭＱＷ）デバ
イスへの使用が実演されている。１つの有望なＭＱＷデ
バイスは自己成気光学効果デバイス（ＳＥＥＤ）と呼ば
れ、光学的に影響された′ポ場を使用して光線の変調を
行なう。これに関しては、例えば、アプライド フイジ
クス レターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ ）、ページ１３−１５．１９８４年を蚕照
すること。これら要；もは単一ビーム論要素とも呼ばれ
る。
高度に光線形の半導体材質、例えば、ＩｎＳｂ、ＩｎＡ
ｓ、ＱるいはＧ ａ Ａｓが光双女定デバイス内に使用
される。これに凋しては、例えば、アプライド フィジ
クスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ ’）、ページ１３１−１３３．１９８３年
１月１５日号を参照すること。これら半導体の励起子に
起因する吸収効果に基づく多Ｍ蛍子井戸（ＭＱＷ）デバ
イスへの使用が実演されている。１つの有望なＭＱＷデ
バイスは自己成気光学効果デバイス（ＳＥＥＤ）と呼ば
れ、光学的に影響された′ポ場を使用して光線の変調を
行なう。これに関しては、例えば、アプライド フイジ
クス レターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ ）、ページ１３−１５．１９８４年を蚕照
すること。これら要；もは単一ビーム論要素とも呼ばれ
る。
光論要素へのもう１つのアプローチは非線形ファプリー
ペロ エタロンを使用して論理ゲートを溝底する。例え
ば、アブライドフイジクスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ
ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ ）、ページ１７２−１
７４．１９８４年１月１５日号ケ参照すること。この方
法は、例えば、２つの入力ビーム及び１つのプローブ
ビームを使用し、非線形媒体が、１つの入力パルスの吸
収が屈折率を変化させ、結果としてプローブ ビーム波
長付近でのファプリーペロ透過ピークが半環高値の所で
約１波長だけシフトされるように選択される。勿論、こ
のピークは媒体が緩和されると元の波長の所に戻どる。
ペロ エタロンを使用して論理ゲートを溝底する。例え
ば、アブライドフイジクスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ
ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ ）、ページ１７２−１
７４．１９８４年１月１５日号ケ参照すること。この方
法は、例えば、２つの入力ビーム及び１つのプローブ
ビームを使用し、非線形媒体が、１つの入力パルスの吸
収が屈折率を変化させ、結果としてプローブ ビーム波
長付近でのファプリーペロ透過ピークが半環高値の所で
約１波長だけシフトされるように選択される。勿論、こ
のピークは媒体が緩和されると元の波長の所に戻どる。
ただし、出力は入力ビームがエタロンに当った直後のプ
ローブ ビームの透過によって決定されるため問題ない
。パルス式動作も考えられ、むしろこの方が好ましい場
合が多い。このタイプの論要素は、このデバイスが２つ
のビーム、この場合は２つの異なる波長をｔ＋！ｊ徴と
する２つのビームを区別することから、二重ビーム デ
バイスと呼ばれる。
ローブ ビームの透過によって決定されるため問題ない
。パルス式動作も考えられ、むしろこの方が好ましい場
合が多い。このタイプの論要素は、このデバイスが２つ
のビーム、この場合は２つの異なる波長をｔ＋！ｊ徴と
する２つのビームを区別することから、二重ビーム デ
バイスと呼ばれる。
類似の研究、例えば、ファプリーペロ空胴の光学調節に
よる光の変調が報告されているが、論理動作遂行の可能
性に関しては明示されてない。この方法においては、空
胴を通じ伝送される単一ビームが制御ビームによって変
調される。ここで、制御ビームは空胴媒体の屈折率を変
化させ、これによって単一ビームに対する屈折率を変化
させる。こ汎に関しては、例えば、アプライド フィジ
クス レターズ（Ａｐｐｌｊｅｄ Ｐｈｙｓｉｅｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ ）、ページ５１１−５１４．１９７９年
４月１５日号を参照すること。
よる光の変調が報告されているが、論理動作遂行の可能
性に関しては明示されてない。この方法においては、空
胴を通じ伝送される単一ビームが制御ビームによって変
調される。ここで、制御ビームは空胴媒体の屈折率を変
化させ、これによって単一ビームに対する屈折率を変化
させる。こ汎に関しては、例えば、アプライド フィジ
クス レターズ（Ａｐｐｌｊｅｄ Ｐｈｙｓｉｅｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ ）、ページ５１１−５１４．１９７９年
４月１５日号を参照すること。
光調理要素は、少なくとも理論上は、電気論要素と比較
して、非常に向上されたスイッチング能力を持つ。しか
し、多くの論要素は、電気論要素にはみられない制約を
持つ。この制約の１つとして方向性の問題がるる。光要
素は好ましい入力側以外の方向からの光線入力を受は入
れる。このため外来光庫が入力として受は入れられ、結
果として、デバイスの動作が妨害される。広い間隔の論
要素ヲ持つ小さなアレイにおいては、方向性の欠如は大
きな問題とｔ／′ｉならないが、大きなアレイ内の密集
した調理要素においては、情報の流れとは逆の方向に不
注意に加えられた外米光線−が発生し、結果として、誤
動作あるい？′ｉ論要素のノイズに対する抵抗が低下さ
れる場合がある。本発明はこの問題を解決することを目
的とする。
して、非常に向上されたスイッチング能力を持つ。しか
し、多くの論要素は、電気論要素にはみられない制約を
持つ。この制約の１つとして方向性の問題がるる。光要
素は好ましい入力側以外の方向からの光線入力を受は入
れる。このため外来光庫が入力として受は入れられ、結
果として、デバイスの動作が妨害される。広い間隔の論
要素ヲ持つ小さなアレイにおいては、方向性の欠如は大
きな問題とｔ／′ｉならないが、大きなアレイ内の密集
した調理要素においては、情報の流れとは逆の方向に不
注意に加えられた外米光線−が発生し、結果として、誤
動作あるい？′ｉ論要素のノイズに対する抵抗が低下さ
れる場合がある。本発明はこの問題を解決することを目
的とする。
発明の溝底
本発明は第１と第２の反射デバイスの間に光学的に非線
形の媒体を持つ光論要素に関する。プローブ ビーム及
び少なくとも１つの入力ビームがこの要素に箔てられる
。第１の反射デバイスはこの入力ビームの波長を透過し
、一方、第２の反射デバイスは入力ビーム及びプローブ
ビームの両方の波長を反射する。このため非線形媒体
ｒｉ第１の反射デバイスに加えられたビームには応答す
るが、第２の反射デバイスに加えられたビームには感応
しない。
形の媒体を持つ光論要素に関する。プローブ ビーム及
び少なくとも１つの入力ビームがこの要素に箔てられる
。第１の反射デバイスはこの入力ビームの波長を透過し
、一方、第２の反射デバイスは入力ビーム及びプローブ
ビームの両方の波長を反射する。このため非線形媒体
ｒｉ第１の反射デバイスに加えられたビームには応答す
るが、第２の反射デバイスに加えられたビームには感応
しない。
発明の実施例
第１図は先行技術による多重ビーム光論要素の一例とし
ての芙施態様の略図を示す。
ての芙施態様の略図を示す。
プローブ光源１、少なくとも１つの入力元源３、非線形
要素５、及び非線形要素からの出力を検出するための装
置７が示される。装置７は光検出器゛であυ得る。さら
にレンズ１１が示されるが、これはそれぞれ入力及びプ
ローブ光線の焦点を非線形要素に合せるのに使用される
。このプローブ及び入力光線は鏡１５によって非線形要
素に向けられる。プローブ光線はレンズ９及び光線スプ
リッタ１７によって検出装置に向けられる。光源１及び
３は光線の強度を変えるための装置を含む。非線形要素
は１９として示される連勝形媒体を含む。
要素５、及び非線形要素からの出力を検出するための装
置７が示される。装置７は光検出器゛であυ得る。さら
にレンズ１１が示されるが、これはそれぞれ入力及びプ
ローブ光線の焦点を非線形要素に合せるのに使用される
。このプローブ及び入力光線は鏡１５によって非線形要
素に向けられる。プローブ光線はレンズ９及び光線スプ
リッタ１７によって検出装置に向けられる。光源１及び
３は光線の強度を変えるための装置を含む。非線形要素
は１９として示される連勝形媒体を含む。
この入力及びプローブ光線は異なる波長を持つ。つ丑り
、この論要素は二重光線デバイスである。典型的な半導
体吸収特性から、一般に、プローブ光線は入力光線の波
長より長いプローブ波長を持つ。これは、プローブ光線
の吸収が最小にされたとき、ある論ｆＭ動作、例えば、
ＮＯＲを遂行する。さらに、パルス モードにて動作す
る場合は、プローブ光線に対する入力光線の影響を最大
にするために入力光線がプローブ光線を追跡することが
要求される。
、この論要素は二重光線デバイスである。典型的な半導
体吸収特性から、一般に、プローブ光線は入力光線の波
長より長いプローブ波長を持つ。これは、プローブ光線
の吸収が最小にされたとき、ある論ｆＭ動作、例えば、
ＮＯＲを遂行する。さらに、パルス モードにて動作す
る場合は、プローブ光線に対する入力光線の影響を最大
にするために入力光線がプローブ光線を追跡することが
要求される。
第１図の非線形要素は、非線形媒体として、例えば、分
子ビーム エピタキシーによって成長された多重量子井
戸（Ｍ Ｑ Ｗ ） 伺造を使用する透過非線形ファプ
リーペロ エタロンである。このＭＱＷ構造は、公称上
、６３ピリオドの７６オングストローム厚ＧａＡａ及び
８１オングストローム厚Ａｌ（４−３７Ｇａ Ｏ，６３
Ａ ５１層を含む。この層がＮ ６．３７ Ｇａ ６．
６３ Ａ Ｂ層によってクラッドされ、全体で約１．２
５μＭの厚さとされる。このエタロン鏡は４波長厚のス
ペーサを持つ１０層誘電体干渉フィルタから成る。この
フィルタは８２５ ｎｍ にて発光するモード固定レ
ーザーのピーク出力波長の所で高透過率を示し、８５０
ｎｍ より長い波長の所で９７％あるいはそれ以上の
反射率を示すように設計される。プローブ波長の所で高
公差を与え、またプローブ波長に近い波長の入力パルス
を効率的に活用することからこのタイプの鏡が要求さ万
る。
子ビーム エピタキシーによって成長された多重量子井
戸（Ｍ Ｑ Ｗ ） 伺造を使用する透過非線形ファプ
リーペロ エタロンである。このＭＱＷ構造は、公称上
、６３ピリオドの７６オングストローム厚ＧａＡａ及び
８１オングストローム厚Ａｌ（４−３７Ｇａ Ｏ，６３
Ａ ５１層を含む。この層がＮ ６．３７ Ｇａ ６．
６３ Ａ Ｂ層によってクラッドされ、全体で約１．２
５μＭの厚さとされる。このエタロン鏡は４波長厚のス
ペーサを持つ１０層誘電体干渉フィルタから成る。この
フィルタは８２５ ｎｍ にて発光するモード固定レ
ーザーのピーク出力波長の所で高透過率を示し、８５０
ｎｍ より長い波長の所で９７％あるいはそれ以上の
反射率を示すように設計される。プローブ波長の所で高
公差を与え、またプローブ波長に近い波長の入力パルス
を効率的に活用することからこのタイプの鏡が要求さ万
る。
プローブ光源にはＣＷ色素レーザーからの８５０ｎｍｌ
ＯｍＷ光線がザ用され、７ピコ秒入力光線には８２５
ｎｍ の所にピーク出力を持ちキャビティ ダンパー
を装備する同期ポンプ モード固定色素レーザーからの
出力が１更用される。プローブはパルス モードにて動
作することもできる。ただし、ここでは緩和特性をより
はつきシ示すためにＣＷモードの動作が選択された。入
力パルスのエネルギーを調節することもできる。このゲ
ートは弱い入力パルスにて制御できる比較的高エネルギ
ーの入力パルスを使用することもできる。
ＯｍＷ光線がザ用され、７ピコ秒入力光線には８２５
ｎｍ の所にピーク出力を持ちキャビティ ダンパー
を装備する同期ポンプ モード固定色素レーザーからの
出力が１更用される。プローブはパルス モードにて動
作することもできる。ただし、ここでは緩和特性をより
はつきシ示すためにＣＷモードの動作が選択された。入
力パルスのエネルギーを調節することもできる。このゲ
ートは弱い入力パルスにて制御できる比較的高エネルギ
ーの入力パルスを使用することもできる。
つまり、ファプリーペロ空胴を通じての透過特性は入力
パルスによって決定される。
パルスによって決定される。
これは以下の説明からより良く理解できる。
非線形要素は、ＮＯＲゲートとして使用されたとき、入
力光線の波長の所で非常に高い吸収体として機能する。
力光線の波長の所で非常に高い吸収体として機能する。
しかし、入力光線が存在しないと、プローブ エネルギ
ーが少しは吸収てれるが、プローブ光源に対して殆んど
透明である。空胴の脚ｎ６によって、非線形要素内の非
線形媒体は透明とし、非線形要素は不透明とすることが
できる。プローブ光線の吸収の変化は、公称上は、エタ
ロンの調節ののみによるもので、プローブ光源の波長の
所での吸収率の変化によるものではないと想定される。
ーが少しは吸収てれるが、プローブ光源に対して殆んど
透明である。空胴の脚ｎ６によって、非線形要素内の非
線形媒体は透明とし、非線形要素は不透明とすることが
できる。プローブ光線の吸収の変化は、公称上は、エタ
ロンの調節ののみによるもので、プローブ光源の波長の
所での吸収率の変化によるものではないと想定される。
入力光線が存在しない場合に、プローブ光線の透過率及
び吸収率が共に最大化される。しかし、１つあるいは複
数の入力光線が存在すると、プローブ光線は主に反射さ
れる。これは、非線形媒体による入力光線の吸収がプロ
ーブ光源長の所での媒体の屈折率を変化させ、従って、
プローブ光線からみた空胴の光路長が変化するためであ
る。プローブ光線は入力光線ようもかなり高いエネルギ
ーを待つため、非線形媒体あるいは境内のプローブ光線
の少しの吸収が結果として１つの入力光線と同程度のエ
ネルギー吸収を与える。従って、ゼロあるいはｌの入力
レベルに□おいては、吸収されるエネルギーはほぼ等し
く、動作製置は環境温度より少し高くなるが温度の安定
性は確保される。
び吸収率が共に最大化される。しかし、１つあるいは複
数の入力光線が存在すると、プローブ光線は主に反射さ
れる。これは、非線形媒体による入力光線の吸収がプロ
ーブ光源長の所での媒体の屈折率を変化させ、従って、
プローブ光線からみた空胴の光路長が変化するためであ
る。プローブ光線は入力光線ようもかなり高いエネルギ
ーを待つため、非線形媒体あるいは境内のプローブ光線
の少しの吸収が結果として１つの入力光線と同程度のエ
ネルギー吸収を与える。従って、ゼロあるいはｌの入力
レベルに□おいては、吸収されるエネルギーはほぼ等し
く、動作製置は環境温度より少し高くなるが温度の安定
性は確保される。
各棟の変形が考えられる。例えば、非線形媒体として、
ＭＱＷ構造です＜、バルク半導体材質を使用することも
できる。ただし、現時点においては、室温において励起
によって強い非線形効果があるため、ＭＱＷ構遺の方が
好んで使用される。反射ファプリーペロエタロン、つま
り、完全に反射するバックミラーを持つファプリーペロ
エタロンを使用することができる。−例としての半導
体材質としてｉ’Ｉ、Ｇａ Ａｓ、 Ｉ ｎ Ｐ、及
びＣｄＳが含まれる。
ＭＱＷ構造です＜、バルク半導体材質を使用することも
できる。ただし、現時点においては、室温において励起
によって強い非線形効果があるため、ＭＱＷ構遺の方が
好んで使用される。反射ファプリーペロエタロン、つま
り、完全に反射するバックミラーを持つファプリーペロ
エタロンを使用することができる。−例としての半導
体材質としてｉ’Ｉ、Ｇａ Ａｓ、 Ｉ ｎ Ｐ、及
びＣｄＳが含まれる。
複数の入力光線を使用することも考えられる。この分析
はパルスが望胴とルドアツプ時間に対して十分に長いこ
とを前提としての概算であることに注意する。従って、
この分析はプローブ光線の吸収が入力光線の吸収と同一
のｖＤ埋的効果を与えない場曾は妥当でない。
はパルスが望胴とルドアツプ時間に対して十分に長いこ
とを前提としての概算であることに注意する。従って、
この分析はプローブ光線の吸収が入力光線の吸収と同一
のｖＤ埋的効果を与えない場曾は妥当でない。
ただし、これは、通常、妥当な概算を与えると考えて艮
い。
い。
これら論要素は、通常は、負の論理ゲート、例えば、Ｎ
０Ｒ６るいはＮＡＮＤとして使用される。これは、これ
らゲートがエネルギー吸収の差を最小化するためである
。ＮＯＲゲートとしての使用が最も有望でろる。
０Ｒ６るいはＮＡＮＤとして使用される。これは、これ
らゲートがエネルギー吸収の差を最小化するためである
。ＮＯＲゲートとしての使用が最も有望でろる。
自己制限ＮＯＲゲートの場仕は、プローブ光源からのパ
ルス間ノイズが概ねコントラストに等しい係数だけ減少
される。従って、自己制限ゲートは、非自己制限ゲート
と比較してノイズに強い。入力光線及びプローブ光線は
必ずしも非線形要素に空胴の同じ側から入いるとは限ら
ない。これらは反対側から入れである。つまり、一連の
光論要素を進じてのデータ流は好−ましい方向であるが
、反対方向から入いる外米入力光線が論理９．素の正常
な動作全妨害する恐ｎがある。
ルス間ノイズが概ねコントラストに等しい係数だけ減少
される。従って、自己制限ゲートは、非自己制限ゲート
と比較してノイズに強い。入力光線及びプローブ光線は
必ずしも非線形要素に空胴の同じ側から入いるとは限ら
ない。これらは反対側から入れである。つまり、一連の
光論要素を進じてのデータ流は好−ましい方向であるが
、反対方向から入いる外米入力光線が論理９．素の正常
な動作全妨害する恐ｎがある。
入力光、ぼ及びプローブ光線の両方ともパルスわるいは
ＣＷのいずれのモードでも動作することができる。ただ
し、両方の光線が同一の時間的特性を待つことが必要で
ある。用語”ｃｗ”は強度がデバイス応答時間あるいは
クロック期間より長い時間一定あるいは概ね一定である
ことを意味する。パパルスパはデバイス クロック期間
よりも短かい媒体緩和時間より短かい時間を意味する。
ＣＷのいずれのモードでも動作することができる。ただ
し、両方の光線が同一の時間的特性を待つことが必要で
ある。用語”ｃｗ”は強度がデバイス応答時間あるいは
クロック期間より長い時間一定あるいは概ね一定である
ことを意味する。パパルスパはデバイス クロック期間
よりも短かい媒体緩和時間より短かい時間を意味する。
第２図は非対称の本発明による多重ビーム光論要素の略
図を示す。入力光源２０１は放射エネルギー、例えば、
波長λｉ（例えば、８２５ ｎｍ ） の光線を鏡２
１５及びレンズ２１１を介して反射デバイス２３０に向
ける。
図を示す。入力光源２０１は放射エネルギー、例えば、
波長λｉ（例えば、８２５ ｎｍ ） の光線を鏡２
１５及びレンズ２１１を介して反射デバイス２３０に向
ける。
−万、光源２０３は波長λｐ （例えば、８５０ｎｍ
）の光線を鏡２１５及びレンズ２１１を介して反射デバ
イスの左側に向ける。
）の光線を鏡２１５及びレンズ２１１を介して反射デバ
イスの左側に向ける。
本発明による反射デバイス２３０は光源２０３からのプ
ローブ光線の少しを非線形媒体２１９にパスし、光源２
０１からの入力光線の実質的に全てを非線形媒体２１９
にパスするように設計された層２３０−１から２３０−
８ イに７１手）：む。 ノ苦 ２３０−１ 、 ２
３ ０−３ ．２３０−５及び２３０−７は高屈折率
材質、例えば、硫化亜鉛から成り、層２３０−２．２３
０−４．２３０−６及び２３０−８は１次屈折率材質、
例えば、フッ化マグネシウムから成る。高屈折率層２３
０−５を除くこれら層の全ては入力光線波長λｉの４分
の１波長の幅を持つ。層２３０−５は２分の１ｖ長の整
数倍の幅を持ち、入力光線をデバイス２３０を通じて非
線形媒体２１９により効率的にパスする。
ローブ光線の少しを非線形媒体２１９にパスし、光源２
０１からの入力光線の実質的に全てを非線形媒体２１９
にパスするように設計された層２３０−１から２３０−
８ イに７１手）：む。 ノ苦 ２３０−１ 、 ２
３ ０−３ ．２３０−５及び２３０−７は高屈折率
材質、例えば、硫化亜鉛から成り、層２３０−２．２３
０−４．２３０−６及び２３０−８は１次屈折率材質、
例えば、フッ化マグネシウムから成る。高屈折率層２３
０−５を除くこれら層の全ては入力光線波長λｉの４分
の１波長の幅を持つ。層２３０−５は２分の１ｖ長の整
数倍の幅を持ち、入力光線をデバイス２３０を通じて非
線形媒体２１９により効率的にパスする。
デバイス２３５は層２３５−１から２３５−８を含む。
層２３５−１．２３５−３．２３５−５及び２３５〜７
は低屈折率材質（例えば、ＭｇＦ ）から成る。残りの
層は高屈折率材質（例えば、ｚｎＳ）から成る。これら
は入力光線周波数の４分の１波長めるいは４分の１波長
の整数倍の幅を持つ。デバイス２３０内に複数の２分の
１波長の層、例えば、層２３０−５が存在しない場合は
、・層２３５−８に当たる実質的に全ての光線は、高効
率にて反射さｆＬ、この方向からの非線形媒体２１９の
右側の所での入力光線の強度は非常に低くなる。第３図
はデバイス２３０及び２３５の反射率を波長の関数とし
て示す。波形３０１はデバイス２３０の反射率を表わす
。
は低屈折率材質（例えば、ＭｇＦ ）から成る。残りの
層は高屈折率材質（例えば、ｚｎＳ）から成る。これら
は入力光線周波数の４分の１波長めるいは４分の１波長
の整数倍の幅を持つ。デバイス２３０内に複数の２分の
１波長の層、例えば、層２３０−５が存在しない場合は
、・層２３５−８に当たる実質的に全ての光線は、高効
率にて反射さｆＬ、この方向からの非線形媒体２１９の
右側の所での入力光線の強度は非常に低くなる。第３図
はデバイス２３０及び２３５の反射率を波長の関数とし
て示す。波形３０１はデバイス２３０の反射率を表わす
。
こ九は入力光線の波長λ１の所に反射率の顕著な下落を
狩つが、その他の所では高い反射率を示す。波形３０５
はデバイス２３５０反射率を示すが、これは対象となる
全ての波長の所で高い反射率を示す。
狩つが、その他の所では高い反射率を示す。波形３０５
はデバイス２３５０反射率を示すが、これは対象となる
全ての波長の所で高い反射率を示す。
エタロン内の非対称性の程要は、デバイス２３０を通っ
て入力側から人いる入力光線から吸収された光とデバイ
ス２３５を通って出力側から人いる入力光線から吸収さ
れる光の比によって表わすことができる。反射デバイス
２３０及び２３５が吸収を行なわず、入力波長の所−ζ
それぞれＲ，及びＲ２の反射率を持ち、αＬは（入力波
長の所の）非線形媒体の吸収率×長さの積を衣わすもの
とすると、非対称性の程度Ａは以ドの標準のファプリー
ペロ エタロン式によって表わすことができる。
て入力側から人いる入力光線から吸収された光とデバイ
ス２３５を通って出力側から人いる入力光線から吸収さ
れる光の比によって表わすことができる。反射デバイス
２３０及び２３５が吸収を行なわず、入力波長の所−ζ
それぞれＲ，及びＲ２の反射率を持ち、αＬは（入力波
長の所の）非線形媒体の吸収率×長さの積を衣わすもの
とすると、非対称性の程度Ａは以ドの標準のファプリー
ペロ エタロン式によって表わすことができる。
この式から、Ｒ２が増加される、あるいはＲ１が減少さ
れると、Ａは増加することがわかる。
れると、Ａは増加することがわかる。
ｇ２＝ｉ、ｏである場合は、Ａは期待されるように無限
に接近する。αＬ≧０．５の場合は、Ｒ１−０が望まし
い構成を与える。これは媒体内の２度の通過によって殆
んどの入力光線が十分に吸収されるためである。αＬ＜
、＜１の場合は、エタロンの厚さが入力波長と共憑する
とき媒体が入力光線を効率的に吸収でさるように十分に
大きなＲ１を持つことが必要である。この場合、Ｒ，ニ
ー２αＬ ｉ：適尚な選択である。これらの全ての場合
において、Ｒ２は、設計が許す限り最大にされる。これ
に、これが常に大きな非対称性を保証するためである。
に接近する。αＬ≧０．５の場合は、Ｒ１−０が望まし
い構成を与える。これは媒体内の２度の通過によって殆
んどの入力光線が十分に吸収されるためである。αＬ＜
、＜１の場合は、エタロンの厚さが入力波長と共憑する
とき媒体が入力光線を効率的に吸収でさるように十分に
大きなＲ１を持つことが必要である。この場合、Ｒ，ニ
ー２αＬ ｉ：適尚な選択である。これらの全ての場合
において、Ｒ２は、設計が許す限り最大にされる。これ
に、これが常に大きな非対称性を保証するためである。
反射デバイス２３０及び２３５はプローブ光線の仮長の
所で、こ扛がエタロンと共撮するときプローブ光線の透
過を最大限にするため、可能な限シ同一の反射率を持す
ことが好フしい。この等化は鏡デバイス２３５内に１つ
の厚い層金言めることによって芙現できる。この層の厚
ざは、鏡デバイス２３０の反射特性曲線の鏡像でろ逆、
またプローブ光源波長ＶＣ対して対称性を持つ反射特性
曲想を与えるような厚さにされる。この反射特性の最小
ポイントは、入力光線の波長より、プローブ波長と入力
光線の波長との差の２倍以上長い波長の所で起こるよう
にされる。
所で、こ扛がエタロンと共撮するときプローブ光線の透
過を最大限にするため、可能な限シ同一の反射率を持す
ことが好フしい。この等化は鏡デバイス２３５内に１つ
の厚い層金言めることによって芙現できる。この層の厚
ざは、鏡デバイス２３０の反射特性曲線の鏡像でろ逆、
またプローブ光源波長ＶＣ対して対称性を持つ反射特性
曲想を与えるような厚さにされる。この反射特性の最小
ポイントは、入力光線の波長より、プローブ波長と入力
光線の波長との差の２倍以上長い波長の所で起こるよう
にされる。
動作において、入力光源２０１から鏡２３０に加えられ
る入力光線は、鏡２３０によって非線形媒体（ＮＩ、Ｍ
）２１９に送くられ、ここで吸収され、次に鏡２３５に
よってもう１度ＮＬＭ内全通過される。入力光線の吸収
されなかつｆｃ残シの部分は丹び鏡２３０に送ぐられる
。このＮＬＭ２１９の２度の通過によって、入力光線の
吸収の効率が、鏡２３０及び２３５の両方が入力光線分
透過する場合と比較して向上される。論要素２０５はこ
れによって、入力光線が非線形媒体に到達する前に反射
されるために層２３５−８に当たる入力光、腺に対して
高度にインセンシティブとなる。従って、データは第２
図のデバイスのＢカ）ら右へと流れるのみである。
る入力光線は、鏡２３０によって非線形媒体（ＮＩ、Ｍ
）２１９に送くられ、ここで吸収され、次に鏡２３５に
よってもう１度ＮＬＭ内全通過される。入力光線の吸収
されなかつｆｃ残シの部分は丹び鏡２３０に送ぐられる
。このＮＬＭ２１９の２度の通過によって、入力光線の
吸収の効率が、鏡２３０及び２３５の両方が入力光線分
透過する場合と比較して向上される。論要素２０５はこ
れによって、入力光線が非線形媒体に到達する前に反射
されるために層２３５−８に当たる入力光、腺に対して
高度にインセンシティブとなる。従って、データは第２
図のデバイスのＢカ）ら右へと流れるのみである。
第４図は本発明による光論要素の７レイの略図を示す。
図示されるごとく、４５として示されるアレイ４５汀、
個々が４５０として示される複数の光論要素を會む。こ
れら光論要素は第１図に戊に詳フ削に示されているため
、ここで再度詳細には示されない。図示されるごとく、
これら要素はプレーナ アレイを形成する。
個々が４５０として示される複数の光論要素を會む。こ
れら光論要素は第１図に戊に詳フ削に示されているため
、ここで再度詳細には示されない。図示されるごとく、
これら要素はプレーナ アレイを形成する。
本発明による光論要素のアレイは板接続、つま９、レン
ズによって光学的に相互接続することもできる。このよ
うに縦接続されたアレイが第４図に示されるが、これは
複□数のレンズ５０７及び５０９によって光学的に相互
接続された第４図に示されるような複数のアレイ５０１
．５０３及び５０５から構成される。本発明によると、
光線はこのアレイを通じて、これら論要素の非対称性に
よって決定される方向にのみ伝搬される。アレイの左１
１’ｌ！Ｉから加えられる光線がこの中の光論理デバイ
スによって使用される。しかし、こ汎ら光論要素は、論
要素の反射デバイスの構造の差によって、このアレイの
右側から加えられる光線に対してはインセンシティブで
ある。
ズによって光学的に相互接続することもできる。このよ
うに縦接続されたアレイが第４図に示されるが、これは
複□数のレンズ５０７及び５０９によって光学的に相互
接続された第４図に示されるような複数のアレイ５０１
．５０３及び５０５から構成される。本発明によると、
光線はこのアレイを通じて、これら論要素の非対称性に
よって決定される方向にのみ伝搬される。アレイの左１
１’ｌ！Ｉから加えられる光線がこの中の光論理デバイ
スによって使用される。しかし、こ汎ら光論要素は、論
要素の反射デバイスの構造の差によって、このアレイの
右側から加えられる光線に対してはインセンシティブで
ある。
第２のアレイ内の非線形要素は第１のアレイからの出力
を検出するだめの装置として機能する。必要な特性を持
つレンズの選択及び使用は画業者において明白である。
を検出するだめの装置として機能する。必要な特性を持
つレンズの選択及び使用は画業者において明白である。
１つの実施態様ＶＣ＄−いては、このプローブ及び入力
先勝の役割が連続するアレイ内で交互に変えられる。つ
まり、ある１つのアレイ内のプローブ光線が次の７レイ
の入力光線となる。この場合は、例えば、第２のアレイ
に対するプローブ光線が第１の７レイに対するプローブ
光線より多く吸収されるため、非線形媒体の選択がより
厳しくなる。−例としての材質には、ＧａＡｓ及びｒｎ
Ｐ及びこれらの化合物、並びにＣｄＳが含まれる。後者
の材質ぼ、現時点においては、液体ヘリウムの温度にお
いてのみ使用できる。
先勝の役割が連続するアレイ内で交互に変えられる。つ
まり、ある１つのアレイ内のプローブ光線が次の７レイ
の入力光線となる。この場合は、例えば、第２のアレイ
に対するプローブ光線が第１の７レイに対するプローブ
光線より多く吸収されるため、非線形媒体の選択がより
厳しくなる。−例としての材質には、ＧａＡｓ及びｒｎ
Ｐ及びこれらの化合物、並びにＣｄＳが含まれる。後者
の材質ぼ、現時点においては、液体ヘリウムの温度にお
いてのみ使用できる。
第１図は先行技術による多重ビーム光論要素を簡略的に
示す図； 第２図は本発明の一例としての多重ビーム光論要素を簡
略的に示す図： 第３図は本発明による光論要素の各部分の反射特性を表
わす波形を示す図；第 ４図は本発明による光論要素の７レイを簡略的に示す図
；そして 第５図は本発明による光論要素のＲ１続アレイを簡略的
に示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・透過非線形フエブリーペロ エタロン３−・・
入力光源 ５．１９・・非線形要素 ３０．３５．２３０・・・反射デバイス２０１．２０３
・・・光源 ２１９・・・非線形媒体 メ表 手続補正書 昭和６２年 １月１９日
示す図； 第２図は本発明の一例としての多重ビーム光論要素を簡
略的に示す図： 第３図は本発明による光論要素の各部分の反射特性を表
わす波形を示す図；第 ４図は本発明による光論要素の７レイを簡略的に示す図
；そして 第５図は本発明による光論要素のＲ１続アレイを簡略的
に示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・透過非線形フエブリーペロ エタロン３−・・
入力光源 ５．１９・・非線形要素 ３０．３５．２３０・・・反射デバイス２０１．２０３
・・・光源 ２１９・・・非線形媒体 メ表 手続補正書 昭和６２年 １月１９日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１の反射デバイス（３０）及び第２の反射デバイ
ス（３５）； 該第１及び第２の反射デバイスの間の放 射エネルギー非線形媒体（１９）； 第１の波長の放射エネルギービームを 該反射デバイスに加えるための装置（１） ；及び 少なくとも１つの第２の波長の放射エネ ルギービームを該反射デバイスに加える ための装置（３）を含む放射エネルギー論 理要素において、 該第１の反射デバイスが該第２の放射エ ネルギービームの波長を透過し該第１の 放射エネルギービームの波長を反射し、 該第２の反射デバイスが該第１及び第２の 放射エネルギービームの両方の波長を反 射することを特徴とする放射エネルギー論 理要素。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の放射エネルギー論理
要素において、 該第１及び第２の反射デバイスの各々が 高及び低屈折率材質の交互の層を含み； 該第１の反射デバイスの交互の層が同一 の厚さの複数の層及び少なくとも１つの該 同一の厚さの層よりも高い屈折率の層を含 み、該第２の反射デバイスの交互の層が同 一の厚さの複数の層を含み、これによって、第１の反射
デバイスがこれに加えられる第 ２の波長の放射エネルギービームに対し て実質的に透明にされ、一方、第２の反射 デバイスがこれに加えられる第２の波長の 放射エネルギービームを実質的に反射す るようにされることを特徴とする放射エネ ルギー論理デバイス。 ３、特許請求の範囲第２項に記載の放射エネルギー論理
要素において、 該同一の厚さの交互の層が該第２の波長 の４分１の奇数倍の厚さを持ち、該より厚 い高屈折率の層が第２の波長の２分の１の 整数倍の厚さを持つことを特徴とする放射 エネルギー論理デバイス。 ４、特許請求の範囲第３項に記載の放射エネルギー論理
デバイスにおいて、該第２の反 射デバイスがさらに少なくとも１つの高屈 折率の層を含み、該層の厚さが、該第１及 び第２の反射デバイスが該第１の放射エネ ルギービームの波長を同程度反射するよ うに、該第２の放射エネルギービームの 波長より該第１と第２の波長の差の２倍以 上長い波長の整数倍にされることを特徴と する放射エネルギー論理デバイス。 ５、特許請求の範囲１項または第３項また は第４項に記載の放射エネルギー論理要素 において、該高屈折率層が硫化亜鉛層から 成り、該低屈折率層がフッ化マグネシウム 層から成ることを特徴とする放射エネルギ ー論理要素。 ６、特許請求の範囲第５項に記載の放射エネルギー論理
要素において、該第１及び第２ の放射エネルギービームが光線であるこ とを特徴とする放射エネルギー論理要素。 ７、特許請求の範囲第２項に記載の放射エネルギー論理
要素において、該第１の反射デ バイスが該第２の波長の２分の１の整数倍 の厚さの１つの高屈折率層及び複数の該第 ２の放射エネルギービームの波長の４分 の１の厚さの層を含み、該第２の反射デバ イスが該第２の放射エネルギービームの 波長の４分の１の厚さの複数の層を含むこ とを特徴とする放射エネルギー論理要素。 ８、特許請求の範囲第７項に記載の放射エネルギー論要
素において、該高屈折率層が フッ化亜鉛層から成り、該低屈折率層がフ ッ化マグネシウム層から成ることを特徴と する放射エネルギー論理要素。 ９、特許請求の範囲第８項に記載の放射エネルギー論理
要素において、該第１及び第２ の放射エネルギーの波長が光学波長である ことを特徴とする放射エネルギー論理要素。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US80284285A | 1985-11-27 | 1985-11-27 | |
| US802842 | 1985-11-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62144146A true JPS62144146A (ja) | 1987-06-27 |
| JPH0668593B2 JPH0668593B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=25184866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61280938A Expired - Fee Related JPH0668593B2 (ja) | 1985-11-27 | 1986-11-27 | 光論理要素 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4767196A (ja) |
| EP (1) | EP0225112B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0668593B2 (ja) |
| CA (1) | CA1272628A (ja) |
| DE (1) | DE3686395T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8610129D0 (en) * | 1986-04-25 | 1986-05-29 | Secr Defence | Electro-optical device |
| KR900700909A (ko) * | 1988-01-06 | 1990-08-17 | 원본미기재 | 전류 주입 변조기 |
| JPH05501923A (ja) * | 1988-01-06 | 1993-04-08 | テルストラ コーポレイション リミテッド | 光電変調器 |
| US5002369A (en) * | 1988-01-11 | 1991-03-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Nonlinear optical element having electrodes on two side surfaces of nonlinear medium through insulating layers |
| US5109156A (en) * | 1990-10-25 | 1992-04-28 | Radiant Technologies, Inc. | Light actuated optical logic device |
| JP3994737B2 (ja) * | 2002-01-09 | 2007-10-24 | 富士通株式会社 | 光装置 |
| US7901870B1 (en) * | 2004-05-12 | 2011-03-08 | Cirrex Systems Llc | Adjusting optical properties of optical thin films |
| US20170323240A1 (en) | 2016-05-06 | 2017-11-09 | General Electric Company | Computing system to control the use of physical state attainment with inspection |
| US10884315B2 (en) * | 2018-03-20 | 2021-01-05 | International Business Machines Corporation | Integrated optical transmission element |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL6901722A (ja) * | 1969-02-03 | 1970-08-05 | ||
| US3792916A (en) * | 1969-02-25 | 1974-02-19 | Us Army | Anti-laser optical filter assembly |
| US4597638A (en) * | 1983-02-28 | 1986-07-01 | At&T Bell Laboratories | Nonlinear optical apparatus |
| US4630898A (en) * | 1983-10-14 | 1986-12-23 | Jewell Jack L | Etalon optical logic gate apparatus and method |
| US4615034A (en) * | 1984-03-30 | 1986-09-30 | Spectra-Physics, Inc. | Ultra-narrow bandwidth optical thin film interference coatings for single wavelength lasers |
-
1986
- 1986-11-18 DE DE8686309006T patent/DE3686395T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-11-18 EP EP86309006A patent/EP0225112B1/en not_active Expired
- 1986-11-26 CA CA000523875A patent/CA1272628A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-11-27 JP JP61280938A patent/JPH0668593B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-12-14 US US07/132,694 patent/US4767196A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4767196A (en) | 1988-08-30 |
| DE3686395T2 (de) | 1993-01-14 |
| EP0225112B1 (en) | 1992-08-12 |
| CA1272628A (en) | 1990-08-14 |
| EP0225112A2 (en) | 1987-06-10 |
| DE3686395D1 (de) | 1992-09-17 |
| EP0225112A3 (en) | 1989-08-02 |
| JPH0668593B2 (ja) | 1994-08-31 |
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