JPS6070424A - Optical logical device - Google Patents
Optical logical deviceInfo
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- JPS6070424A JPS6070424A JP17902683A JP17902683A JPS6070424A JP S6070424 A JPS6070424 A JP S6070424A JP 17902683 A JP17902683 A JP 17902683A JP 17902683 A JP17902683 A JP 17902683A JP S6070424 A JPS6070424 A JP S6070424A
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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
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は光により論理演算を行う光論理デバイスに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to an optical logic device that performs logical operations using light.
(発明の背景)
最近、光論理デバイスが新しい論理デバイスとして注目
され、一部実用化されている。新しい光論理デバイスは
、従来のエレクトロニクス素子で実現されてきた各種の
論理演算AND、OR,NAND、NOR,NOT フ
リップフロップ、EXORの各論理を−通り実現できな
ければ、全体のシステムを構成できないので不都合とな
る。(Background of the Invention) Recently, optical logic devices have attracted attention as new logic devices, and some of them have been put into practical use. New optical logic devices cannot construct an entire system unless they can implement the various logic operations AND, OR, NAND, NOR, NOT, flip-flop, and EXOR that have been realized with conventional electronic elements. This will be inconvenient.
現在、例えば光フリップフロップとして、透過光強度に
依存する非線形な透過特性を持っている物質を利用した
ものが提案されているが、実用化にはほど遠い状況であ
る。Currently, for example, optical flip-flops using materials that have nonlinear transmission characteristics that depend on the intensity of transmitted light have been proposed, but they are far from being put to practical use.
(発明の目的)
本発明の目的は前記各論理演算を実現できる新規な光論
理デバイスを提供することにある。(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a novel optical logic device that can realize each of the above-mentioned logical operations.
(発明の構成および作用)
前記目的を達成するために、本発明による光論理デバイ
スは基本的に、光導電性基板、前記基板間または基板上
に積層された前記基板より光導電性が小さくかつ電気光
学効果を持つ導波路、前記基板と導波路の積層方向に電
界を発生させる電源。(Structure and operation of the invention) In order to achieve the above object, an optical logic device according to the present invention basically comprises a photoconductive substrate, which has a photoconductivity smaller than that of the substrate laminated between or on the substrates, and A waveguide with an electro-optic effect, and a power source that generates an electric field in the lamination direction of the substrate and the waveguide.
前記導波路の両端面に配置された第1および第2の偏光
子から形成される基本ユニットと、前記基本ユニットの
前記第1の偏光子を介して前記導波路に光を入射させる
第1の光接続手段と、前記第2の偏光子を介して出力さ
れた光を取り出す第2の光接続手段と、前記基本素子の
光導電性基板および導波路を照射して前記光導電性基板
に光導電効果、前記導波路に電気光学効果を発生させる
第3の光接続手段とからなり、前記第1の光接続手段か
ら入射した光の前記第2の光接続手段への到達を前記第
3の光接続手段からの光により制御することにより第1
または第3の光接続手段により接続されたそれぞれの光
、または両者の光間に論理演算を施して前記第2の光接
続手段から取り出すように構成されている。a basic unit formed from first and second polarizers disposed on both end faces of the waveguide; and a first unit that allows light to enter the waveguide via the first polarizer of the basic unit. an optical connection means, a second optical connection means for taking out the light outputted through the second polarizer, and a second optical connection means for taking out the light outputted through the second polarizer; and a third optical connection means that generates a conductive effect and an electro-optic effect in the waveguide, and the third optical connection means prevents light incident from the first optical connection means from reaching the second optical connection means. The first is controlled by light from the optical connection means.
Alternatively, it is configured to perform a logical operation on each light connected by the third optical connection means, or between both lights, and extract it from the second optical connection means.
前記基本構成により、または複数の基本構成を組み合せ
ることにより、AND、OR,NAND。AND, OR, NAND by the basic configuration or by combining a plurality of basic configurations.
NOR,NOT フリップフロップ等の光論理演算が可
能になる。Optical logic operations such as NOR and NOT flip-flops become possible.
(実施例の説明)
以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。(Description of Examples) Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and the like.
第1図は本発明の光論理デバイスを構成するための基本
要素本体の第1の実施例を示す略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a basic element body for constructing an optical logic device of the present invention.
理解を容易にするために厚み方向を誇張して示しである
。基本要素本体100の光導電性基板lは、B112S
i02oの単結晶により形成され、基本要素本体100
の厚さは0.5 m m程度に加工されている。The thickness direction is exaggerated for ease of understanding. The photoconductive substrate l of the basic element main body 100 is B112S
The basic element body 100 is formed of a single crystal of i02o.
The thickness is approximately 0.5 mm.
B112Si02oの単結晶の表面にGa、Caを拡散
させて光導電性基板1よりも屈折率を大きくし、さらに
青色の光に対する光導電性を1/1000以下に抑えた
部分2を形成しである。Ga and Ca are diffused on the surface of a single crystal of B112Si02o to make the refractive index larger than that of the photoconductive substrate 1, and a portion 2 is formed in which the photoconductivity for blue light is suppressed to 1/1000 or less. .
この部分2の厚さは数10μmで基本要素本体100の
導波路部分として用いられる。以下この部分基本要素本
体100の導波路2と言う。This portion 2 has a thickness of several tens of μm and is used as a waveguide portion of the basic element main body 100. Hereinafter, this will be referred to as the waveguide 2 of the partial basic element main body 100.
この導波路2の表面に蒸着により、層状の導電体3を形
成する。導電性・基板1と導電体3の間には直流電源4
を接続する。A layered conductor 3 is formed on the surface of the waveguide 2 by vapor deposition. Conductivity - DC power supply 4 is connected between the substrate 1 and the conductor 3
Connect.
この直流電源により電圧600Vを印加した状態で直線
偏光にされた入力光5を導波路2の部分に入射する。Linearly polarized input light 5 is input to the waveguide 2 while a voltage of 600 V is applied by this DC power source.
制御光6は導電性基板1側から、基本素子本体100を
照射する。The control light 6 irradiates the basic element body 100 from the conductive substrate 1 side.
制御光6が存在しない時は電圧はほとんど光導電基板1
の部分に与えられてしまい、導波路2には殆どかからず
、その部分の電気光学特性を変更させるに至らない。When the control light 6 is not present, the voltage is almost the same as that of the photoconductive substrate 1.
, and hardly reaches the waveguide 2, so that the electro-optical characteristics of that part are not changed.
その結果入力光5の偏光状態は変化せずに出力される。As a result, the input light 5 is output without changing its polarization state.
ここで制御光6が与えられると、光導電性をもつ光導電
基板1の部分が低抵抗となり、直流電源4の電圧はほと
んど導波路2の部分に与えられる。When the control light 6 is applied here, the portion of the photoconductive substrate 1 having photoconductivity becomes low in resistance, and most of the voltage of the DC power source 4 is applied to the waveguide 2 portion.
導波路2の電気光学特性が変化して入力光5の偏波状態
は、素子内を伝1般する間に電気光学効果によって変化
させられる。The electro-optic characteristics of the waveguide 2 change, and the polarization state of the input light 5 is changed by the electro-optic effect while propagating through the element.
前記導波路2の光路長さと前記直流電源4の電圧は前記
制御光6が印加された状態で、入力光5か素子内を伝搬
する間に電気光学効果によって入射・面での偏光方向か
ら90°の方向となるように設定しである。When the control light 6 is applied, the optical path length of the waveguide 2 and the voltage of the DC power supply 4 are determined by the electro-optic effect while the input light 5 propagates within the element. It is set so that it is in the direction of °.
なお前記制御光の光源として、B l 12 S I
O2。Note that as the light source of the control light, B l 12 S I
O2.
の単結晶が光導電性を示す、紫外〜青色光を含むものを
利用する必要かある。この実施例ではΔrレーザを使用
した。It is necessary to use a single crystal that exhibits photoconductivity and contains ultraviolet to blue light. In this example, a Δr laser was used.
第2図は基本要素本体の他の実施例を示す略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing another embodiment of the basic element body.
B i12 S i02 oの単結晶の光導電性基板2
1の上に液相エピタキシャル法でGa、Caをトープし
たB112SiO2oの単結晶を成長させ、層状の導波
路22を形成する。B i12 S i02 o single crystal photoconductive substrate 2
1, a single crystal of B112SiO2o doped with Ga and Ca is grown by a liquid phase epitaxial method to form a layered waveguide 22.
この導波路22の上に液相エピタキシャル成長させてN
23を形成する。光導電性基板21と層23間に直流電
源4を接続することにより基本要素本体200が形成さ
れる。On this waveguide 22, N is grown by liquid phase epitaxial growth.
form 23. By connecting a DC power source 4 between the photoconductive substrate 21 and the layer 23, the basic element body 200 is formed.
基本要素本体200の動作原理は第1図に関連して説明
したところと異ならない。The principle of operation of the basic element body 200 does not differ from that described in connection with FIG.
これ等の基本要素本体の前記各導波路の入力端面および
出射端面にそれぞれ偏光子を配置することにより基本要
素が構成される。偏光子の偏光方向は用途によって変わ
るから各光論理デバイスの実施例に関連して説明する。A basic element is constructed by arranging a polarizer at the input end face and output end face of each of the waveguides of these basic element bodies. Since the polarization direction of the polarizer varies depending on the application, it will be explained in connection with the embodiment of each optical logic device.
○ANDデバイス
第3図(I)にANDの論理演算をする論理デバイスを
略図示しである。○AND Device FIG. 3 (I) schematically shows a logic device that performs an AND logical operation.
第1図に示した基本要素本体100の入出力端面に、偏
光子9.10の偏光方向を直交させて接着した基本要素
を用いる。A basic element is used which is bonded to the input/output end face of the basic element main body 100 shown in FIG. 1 with the polarization directions of polarizers 9 and 10 perpendicular to each other.
ANDの論理演算は前記基本要素の入力端面および光導
電性基板1にそれぞれ光接続手段を配置した一つの基本
素子により実現できる。The AND logical operation can be realized by one basic element in which optical connection means are arranged on the input end face of the basic element and on the photoconductive substrate 1, respectively.
入力光Aは入力導波路11により偏光子9を介し、直線
偏光にして基本素子の導波路2に導かれる。Input light A is linearly polarized by the input waveguide 11 via the polarizer 9 and guided to the waveguide 2 of the basic element.
偏光子10を介して取り出された出方光は出方導波路1
2により取り出される。入力光Bは入力導波路13によ
り光導電基板1に入射させられる。The output light extracted through the polarizer 10 is sent to the output waveguide 1.
2. Input light B is made incident on photoconductive substrate 1 through input waveguide 13 .
このANDデバイスは直交した偏光子9,1oを入出力
端面にもつ基本要素と、光接続手段である導波路if
12,13から構成されるーっの基本素子により構成さ
れている。This AND device consists of a basic element having orthogonal polarizers 9 and 1o on the input and output end faces, and a waveguide if, which is an optical connection means.
It is composed of basic elements consisting of 12 and 13.
入力光Bがない時には、偏光子9,1oのために入力光
Aは出力導波路12に現れない。When there is no input light B, input light A does not appear in the output waveguide 12 because of the polarizers 9 and 1o.
また、入力光Aがなく、入力光Bだげ存在しても、もち
ろん出力導波路]2に光は現れない。Furthermore, even if there is no input light A and only input light B exists, of course no light will appear in the output waveguide]2.
ここで、入力光Aがあり、Bが同時に存在すると、入力
光Aは導波路2内で偏波面が90’変化した直線偏光と
なるので出力導波路12に光が現れる。Here, if input light A and B exist simultaneously, the input light A becomes linearly polarized light with a polarization plane changed by 90' within the waveguide 2, so that light appears in the output waveguide 12.
このように入力導波路11.13の双方に入力光があっ
た時のみ、出力光が現れ、ANDデバイスとして動作す
ることがわかる。In this way, it can be seen that the output light appears only when there is input light in both input waveguides 11 and 13, and the device operates as an AND device.
第3図(II)に前記デバイスを記号的に示しである。FIG. 3(II) shows the device symbolically.
ANDデバイスは、第3図(II[)に示すように2個
の基本素子を縦列に接続することによっても実現できる
。The AND device can also be realized by connecting two basic elements in series as shown in FIG. 3 (II[).
基本要素30A、30Bとも、入出力端面に互いに直交
した偏光子9,10を備えている。Both of the basic elements 30A and 30B have polarizers 9 and 10 orthogonal to each other on the input and output end faces.
光接続手段である導波路は省略しである。A waveguide serving as an optical connection means is omitted.
基本要素30Aの導波路に直交する方向に入力先人が基
本要素30Bの導波路に直交する方向に入力光Bが接続
される。The input light B is connected in the direction perpendicular to the waveguide of the basic element 30A, and the input light B is connected in the direction perpendicular to the waveguide of the basic element 30B.
基本要素30Aの導波路の入力端面には、入力光が接続
され、基本要素30Aの導波路の出力端面からの光は外
部の導波路を介して基本素子30Bの導波路の入力端面
に到達できるように配置されている。Input light is connected to the input end face of the waveguide of the basic element 30A, and light from the output end face of the waveguide of the basic element 30A can reach the input end face of the waveguide of the basic element 30B via an external waveguide. It is arranged like this.
入力光AおよびBがともに存在するときのめ基本素子3
0Bから出力が現れる。Basic element 3 when both input lights A and B exist
Output appears from 0B.
○ORデバイス
第4図(I)にORの論理演算をする論理演算デバイス
を示す。○OR device Figure 4 (I) shows a logical operation device that performs an OR logical operation.
ORの論理演算は光導電性基板を照射する光接続手段を
2本の導波路とした一つの基本素子で実現できる。The logical operation of OR can be realized with one basic element in which two waveguides are used as optical connection means for irradiating the photoconductive substrate.
入力導波路41を偏光子9を介して導波路2に光を入射
てき′。る位置に配置し、入力導波路42および43を
光導電性基板1に光を入射できる位置に配置しである。Light is input to the waveguide 2 through the input waveguide 41 via the polarizer 9. The input waveguides 42 and 43 are arranged at positions where light can be incident on the photoconductive substrate 1.
入力4波路42または43に入力先人またばBのいずれ
か一方または双方の入力があるとき、入力導波路41か
らの入力光Cの偏波面は導波路2内で90°回転させら
れる。When the four input waveguides 42 or 43 receive either or both of the input predecessors and B, the plane of polarization of the input light C from the input waveguide 41 is rotated by 90° within the waveguide 2.
その結果出力導波路12に出力が現れる。As a result, an output appears in the output waveguide 12.
すなわちこのデバイスはA+Bの論理/i5算をするこ
とになる。In other words, this device performs the logic/i5 calculation of A+B.
第4図(旧に前記論理演算デバイスを記号的に示しであ
る。FIG. 4 (formerly symbolically showing the logic operation device).
0NORデバイス
第5図にNORの論理f7JW、をする論理演算デバイ
スを示す。0NOR Device FIG. 5 shows a logic operation device that performs NOR logic f7JW.
NORの論理演算は光導電性基板を照射する光接続手段
を2本の導波路とし一対の偏光子の偏光方向を同方向に
した一つの基本素子で実現できる。The logical operation of NOR can be realized using one basic element in which the optical connection means for irradiating the photoconductive substrate is two waveguides, and the polarization directions of a pair of polarizers are set in the same direction.
基本要素の入力端面の偏光子9の偏光方向と出力端面の
偏光子105の偏向方向は同一である。The polarization direction of the polarizer 9 on the input end face of the basic element is the same as the polarization direction of the polarizer 105 on the output end face.
そのため、光導電性基板1に光接続手段である入力導波
路51からの入力光A、入力導波路52からの入力光B
の両方が存在しない時のみ、出力導波路12に出か光が
現れる。Therefore, the input light A from the input waveguide 51, which is an optical connection means, and the input light B from the input waveguide 52 are connected to the photoconductive substrate 1.
Outgoing light appears in the output waveguide 12 only when both are absent.
したがって、
(A )X(B )=(A )+(B )となり、NO
Rデバイスとなる。Therefore, (A)X(B)=(A)+(B), and NO
It becomes an R device.
この論理演算は前述したORデバイスと後述するNOT
デバイスの組み合わせによっても当然実現できる。This logical operation is performed using the OR device described above and the NOT device described later.
Of course, this can also be achieved by combining devices.
0NANDデバイス
第6図にNANDの論理演算をする論理演算デバイスを
示す。0NAND Device FIG. 6 shows a logic operation device that performs NAND logic operations.
NANDデバイスは偏光方向が一致する偏光子9.10
5をもつ同一形状の基本素子60Aおよび60Bを並列
的に配置して形成する。NAND devices use polarizers with matching polarization directions9.10
Basic elements 60A and 60B having the same shape and having the same shape are arranged and formed in parallel.
基本素子60Aの光導電性基板1に入力導波路61を向
け、入力先人を接続する。また基本素子60Bの光導゛
電性基板1に入力導波路62を向け、入力光Bを接続す
る。先端が分岐しており各先端が、それぞれ基本素子6
0Aの導波路2の入力端面の偏光子9および他の基本素
子60Bの導波路2の入力端面の偏光子9に対応させら
れている導波路65により入力光Cをそれぞれの:4波
路2・12に接続する。導波路66は分岐させられてお
り、それぞれの先端は基本素子60への導波路2の出力
端面の偏光子105および他の基本素子60Bの導波路
2の出力端面の偏光子105に接続されており、この導
波路66により出力光が集められる。The input waveguide 61 is directed toward the photoconductive substrate 1 of the basic element 60A, and the input predecessor is connected thereto. Further, the input waveguide 62 is directed toward the photoconductive substrate 1 of the basic element 60B, and the input light B is connected thereto. The tips are branched and each tip has a basic element 6.
The input light C is transmitted through the waveguide 65 corresponding to the polarizer 9 at the input end face of the waveguide 2 of 0A and the polarizer 9 at the input end face of the waveguide 2 of the other basic element 60B. Connect to 12. The waveguide 66 is branched, and each tip is connected to a polarizer 105 at the output end face of the waveguide 2 to the basic element 60 and a polarizer 105 at the output end face of the waveguide 2 to the other basic element 60B. The output light is collected by this waveguide 66.
入力光Aまたは入力光Bのいずれかか存在しないとき、
または双方共存在しないときに出力導波路66に出力か
現れる。When either input light A or input light B is absent,
Alternatively, an output appears in the output waveguide 66 when neither exists.
すなわち
(A >+(B )=(Δ )X(B )となり、NA
ND動作となる。In other words, (A > + (B) = (Δ)X (B), and NA
It becomes ND operation.
またこの論理演算は前述したANDデバイスと後述する
NOTデバイスの組み合わせても、もちろん実現できる
。Moreover, this logical operation can of course be realized by a combination of the above-mentioned AND device and the below-mentioned NOT device.
○NOTデバイス
第7図に示されているように、基本要素の入出力端面に
偏光方向の一致する偏光子9,105を配置した基本素
子70を用いる。○NOT Device As shown in FIG. 7, a basic element 70 is used in which polarizers 9 and 105 having the same polarization direction are arranged on the input and output end faces of the basic element.
入力導波路71により基本素子の入出力端面の偏光子9
を介して導波路2に光を接続しておく。基本素子70の
光導電性基板1を入力導波路72を介して信号光Aで照
射する。The input waveguide 71 connects the polarizer 9 at the input and output end faces of the basic element.
Light is connected to the waveguide 2 via. The photoconductive substrate 1 of the basic element 70 is irradiated with signal light A via the input waveguide 72 .
信号光Aが存在するときは出力導波路75に出力は現れ
ず信号光Aが存在しないときに出方導波路75に出力は
現れる。つまりNOTの論理演算を行う。When the signal light A exists, no output appears in the output waveguide 75, and when the signal light A does not exist, the output appears in the output waveguide 75. In other words, a logical operation of NOT is performed.
0R−Sフリップフロップ
第8図にR−Sフリップフロップの働きをするデバイス
の実施例を示す。0RS Flip-Flop FIG. 8 shows an embodiment of a device that functions as an R-S flip-flop.
第8図に示されているように、基本要素の入出力端面に
偏光子9,105を配置した素子80Aおよび80Bを
並列的に配置する。As shown in FIG. 8, elements 80A and 80B having polarizers 9 and 105 arranged on the input and output end faces of the basic elements are arranged in parallel.
基本要素の直流電源は省略しである。The basic element, the DC power supply, is omitted.
素子80Aの導波路2に入力導波路81を介して信号光
Aを、素子80Bの導波路2には入力導波路82を介し
て信号光Bが接続可能である。Signal light A can be connected to the waveguide 2 of the element 80A via the input waveguide 81, and signal light B can be connected to the waveguide 2 of the element 80B via the input waveguide 82.
基本素子80Aの光導電性基板に導波路83によりリセ
ット信号光R1基本素子80Bの光導電性基板に入力導
波路84によりセット信号光Sが接続されている。A reset signal light R1 is connected to the photoconductive substrate of the basic element 80A by a waveguide 83, and a set signal light S is connected to the photoconductive substrate of the basic element 80B by an input waveguide 84.
基本素子80Aの出力端面には導波路85が接続され一
部導波路87に分岐されて基本素子80Bの光導電性基
板を照射可能に接続されている。A waveguide 85 is connected to the output end face of the basic element 80A, and a portion thereof is branched into a waveguide 87, which is connected so as to be able to irradiate the photoconductive substrate of the basic element 80B.
同様に素子80Bの出力端面には導波路86が接続され
一部導波路88に分岐されて基本素子80Aの光導電性
基板を照射可能に接続されている。Similarly, a waveguide 86 is connected to the output end face of the element 80B, and a portion thereof is branched into a waveguide 88, which is connected so as to be able to irradiate the photoconductive substrate of the basic element 80A.
信号光A、Bは導波路8L82を介して定常的に導波路
に送りこまれている。The signal lights A and B are constantly sent into the waveguide via the waveguide 8L82.
制御光Rが入力すると(R=1,5=0) 、素子80
AはOFF状態(出力光のない状態)となり、Q=Oと
なる。When control light R is input (R=1,5=0), element 80
A is in the OFF state (no output light), and Q=O.
このとき素子80BはON状態(出力光のある状態)の
ままである。司=1だからiの分岐信号により素子80
AはOFF状態にロックされる。素子80BはON状態
を保つ。At this time, the element 80B remains in the ON state (state with output light). Since the branch signal of i is equal to 1, the element 80
A is locked in the OFF state. Element 80B remains in the ON state.
制御光Sの入力があると(S=1.R=0)、素子80
BはOFF状態となり、i=0と怪る。When the control light S is input (S=1.R=0), the element 80
B is in the OFF state, and i=0, which is suspicious.
このとき素子80AはR−0,ζ−0よりONに復帰す
る。Q =” 1となるから、Qの分岐信号により素子
80BはOFF状態にロックされる。At this time, the element 80A returns to ON from R-0, ζ-0. Since Q = "1, the element 80B is locked in the OFF state by the Q branch signal.
R,Sともに、0のときは、前述のいずれの状態にあっ
てもその状態を変化させることなく、元の状態を保持す
る。When both R and S are 0, the original state is maintained without changing any of the states described above.
R,Sとも「1」は禁止状態である。"1" for both R and S is a prohibited state.
以上をまとめて別表1として発明の詳細な説明の欄の末
尾に示す。The above is summarized as Attached Table 1 at the end of the Detailed Description of the Invention column.
すなわちこの装置は、RSフリップフロップとして動作
する。That is, this device operates as an RS flip-flop.
○エクスクルーシブOR
第9図にエクスクル−シブORの論理演算を行う回路の
実施例を示す。○Exclusive OR FIG. 9 shows an embodiment of a circuit that performs exclusive OR logical operation.
素子91.94は先に説明したNORの動作をする素子
であり、素子92.93は先に説明したANDの動作を
する素子である。入出方導波路、電源等は省略して示し
である。破線で示す矢印はその部分から定常的に光が供
給されていることを示している。Elements 91 and 94 are elements that perform the NOR operation described above, and elements 92 and 93 are elements that perform the AND operation described above. Input/output waveguides, power supplies, etc. are omitted from illustration. The dashed arrow indicates that light is constantly supplied from that part.
この実施例装置の動作をまとめて別表2として発明の詳
細な説明の欄の末尾に示す。The operation of the apparatus of this embodiment is summarized as Attached Table 2 at the end of the Detailed Description of the Invention column.
すなわちこの装置は、エクスクル−シブORとして動作
する。That is, this device operates as an exclusive OR.
以上説明した実施例につき本発明の範囲内で種々の変形
を施すことができる。Various modifications can be made to the embodiments described above within the scope of the present invention.
光導電性基板に光を接続する光接続手段を3以上の導波
路にすることにより、より多くの入力に対する論理演算
を可能にすることができる。By using three or more waveguides as the optical connection means for connecting light to the photoconductive substrate, it is possible to perform logical operations on more inputs.
(効果の説明)
以上のように本発明によれば、基本素子一つまたは同一
の基本素子2個を組み合わせて種々の論理演算を可能に
し、従来行われていた総ての論理演算を光論理演算に置
き換えることが可能となった・この光論理デバイスによ
り、光メモリ、光計算機、光中継器など、光自体を信号
または信号の媒体として用いる装置に必要な論理演算が
、光電変換の過程を省略して直接可能となり、広い応用
が期待できる。(Description of Effects) As described above, according to the present invention, various logical operations can be performed by combining one basic element or two identical basic elements, and all conventional logical operations can be performed using optical logic. -This optical logic device allows logical operations required for devices that use light itself as a signal or signal medium, such as optical memories, optical computers, and optical repeaters, to omit the photoelectric conversion process. It is possible to directly perform this method, and a wide range of applications can be expected.
本発明によれば、同一または、略同−の基本素子の組合
せにより光論理演算を行うことができ、これらの基本素
子は小形であるから基本素子を大規模に集積することが
でき、より複雑な論理演算も容易に可能となった。According to the present invention, optical logic operations can be performed using a combination of the same or substantially the same basic elements, and since these basic elements are small, the basic elements can be integrated on a large scale, making it possible to perform more complex operations. logical operations are now possible.
別表2Attached table 2
第1図は本発明による光論理デバイスで使用する基本素
子に含まれる基本要素本体の第1の実施例を示す略図で
ある。
第2図は同基本要素本体の第2の実施例を示す略図であ
る。
第3図は本発明によるANDの論理演算をする光論理デ
バイスの第1の実施例と、その記号表示と、第2の実施
例を示す図である。
第4図は本発明によるORの論理演算をする光論理デバ
イスの実施例と、その記号表示を示す図である。
第5図は本発明によるN0R(7)論理演算をする光論
理デバイスの実施例と、その記号表示を示す図である。
第6図は本発明によるNANDの論理演算をする光論理
デバイスの実施例と、その記号表示を示す図である。
第7図は本発明によるNOTの論理演算をする光論理デ
バイスの実施例を示す図である。
第8図は本発明によるRSフリップフロップの論理演算
をする光論理デバイスの実施例を示す図である。
第9図は本発明によるEXORの論理演算をする光論理
デバイスの実施例を示す図である。
1.21.23・・・光導電性基板
2.22・・・導波路 4・・・直流電源9.10.
105・・・偏光子
60A、60B、70..80A、80B、91〜94
・・・基本要素
11.12.41.42.43.51.52,53.6
1,62,65.6’6.7’1.72.7581〜8
8・・・外部導波路
特許出願人 浜松ボトニクス株式会社
代理人 弁理士 井 ノ ロ 壽
オフ図
才8図
オ9図FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a basic element body included in a basic element used in an optical logic device according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of the basic element main body. FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of an optical logic device that performs an AND logical operation according to the present invention, its symbol representation, and a second embodiment. FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of an optical logic device that performs an OR logical operation according to the present invention, and its symbol representation. FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of an optical logic device that performs N0R(7) logic operations according to the present invention and its symbol representation. FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of an optical logic device that performs a NAND logical operation according to the present invention and its symbol representation. FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of an optical logic device that performs a NOT logic operation according to the present invention. FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of an optical logic device that performs logical operations on an RS flip-flop according to the present invention. FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of an optical logic device that performs an EXOR logical operation according to the present invention. 1.21.23...Photoconductive substrate 2.22...Waveguide 4...DC power supply 9.10.
105...Polarizers 60A, 60B, 70. .. 80A, 80B, 91-94
...Basic elements 11.12.41.42.43.51.52, 53.6
1,62,65.6'6.7'1.72.7581~8
8... External waveguide patent applicant Hamamatsu Botonics Co., Ltd. agent Patent attorney Hisashi Inoro Figure 8 Figure 9
Claims (1)
れた前記基板より光導電性が小さくかつ電気光学効果を
持つ導波路、前記基板と導波路の積層方向に電界を発生
させる電源、前記導波路の両端面に配置された第1およ
び第2の偏光子から形成される基本要素と、前記基本要
素の前記第1の偏光子を介して前記導波路に光を入射さ
せる第1の光接続手段と、前記第2の偏光子を介して出
力された光を取り出す第2の光接続手段と、前記基本素
子の光導電性基板を照射して前記光導電性基板に光導電
効果、前記導波路に電気光学効果を発生させる第3の光
接続手段とからなり、前記第1の光接続手段から入射し
た光の前記第2の光接続手段への到達を前記第3の光接
続手段からの光により制御することにより第1または第
3の光接続手段により接続されたそれぞれの光、または
両者の光間に論理演算を施して前記第2の光接続手段か
ら取り出すように構成した光論理デバイス。 (2)前記光導電性基板はB i 12 S l020
の単結晶であり、前記導波路は前記結晶の表面にGa。 Caを拡散させて前記結晶部分よりも屈折率を大きくし
光導電性を低くした特許請求の範囲第1項記載の光論理
デバイス。 (3) 前記第1および第2の偏光子の偏光方向は互い
に直交させられているか、または同一方向である特許請
求の範囲第1項記載の光論理デバイス。 (4)第3の光接続手段は独立した複数本の入射導波路
から形成され、各入射導波路により接続された光間の論
理演算結果が前記第2の光接続手段から取り出される特
許請求の範囲第1項記載の光論理デバイス。 (5)光導電性基板、前記基板間または基板上に積層さ
れた前記基板より光導電性が小さくかつ電気光学効果を
持つ導波路、前記基板と導波路の積層方向に電界を発生
させる電源、前記導波路の両端面に配置された第1およ
び第2の偏光子から形成される基本要素に前記第1の偏
光子を介して前記導波路に光を入射させる第1の光接続
手段を接続し、前記第2の偏光子を介して出力された光
を取り出す第2の光接続手段を接続し、前記基本素子の
光導電性基板を照射して前記光導電性基板に光導電効果
、前記導波路に電気光学効果を発生させる独立した導波
路2個からなる第3の光接続手段を接続した第1および
第2の基本素子を設け、前記第1および第2の基本素子
のそれぞれの第1の光接続手段および第3の光接続手段
の一方の導波路に信号光を接続し、それぞれの第2の光
接続手段を分岐させて、分岐された一方を出力端子、分
岐された他方を他の基本素子の第3の接続手段の他方の
導波路に接続して構成した光論理デバイス。 (6)前記第1の基本素子の第1および第2の光接続端
子には、雷時光が接続され、前記第1の基本素子の第3
の光接続手段の一方の導波路にはりセントの意味を持つ
光が接続され、前記第2の基本素子の第3の光接続手段
の一方の導波路にはセントの意味を持つ光が接続され、
前記論理デバイスはセット・リセットフリッププロップ
として機能する特許請求の範囲第5項記載の論理デバイ
ス。[Scope of Claims] (J) A photoconductive substrate, a waveguide having less photoconductivity than the substrate and having an electro-optic effect, which is laminated between the substrates or on the substrate; A basic element formed from a power source that generates an electric field, first and second polarizers arranged on both end faces of the waveguide, and a basic element that supplies light to the waveguide via the first polarizer of the basic element. a first optical connection means for making the light incident thereon; a second optical connection means for taking out the light outputted through the second polarizer; a third optical connection means that generates a photoconductive effect on the substrate and an electro-optic effect on the waveguide; Each light connected by the first or third optical connection means is controlled by the light from the third optical connection means, or a logical operation is performed between the two lights to connect the light to the second optical connection means. Optical logic device configured to eject. (2) The photoconductive substrate is B i 12 S 1020
The waveguide is made of a single crystal of Ga on the surface of the crystal. 2. The optical logic device according to claim 1, wherein Ca is diffused to have a higher refractive index and lower photoconductivity than the crystalline portion. (3) The optical logic device according to claim 1, wherein the polarization directions of the first and second polarizers are orthogonal to each other or are in the same direction. (4) The third optical connection means is formed from a plurality of independent input waveguides, and the result of a logical operation between the lights connected by each input waveguide is taken out from the second optical connection means. The optical logic device according to scope 1. (5) a photoconductive substrate, a waveguide having a lower photoconductivity than the substrate laminated between the substrates or on the substrate and having an electro-optic effect, a power source that generates an electric field in the lamination direction of the substrate and the waveguide; A first optical connection means for inputting light into the waveguide via the first polarizer is connected to a basic element formed from first and second polarizers arranged on both end surfaces of the waveguide. A second optical connection means for extracting the light outputted through the second polarizer is connected, and the photoconductive substrate of the basic element is irradiated to produce the photoconductive effect and the photoconductive effect on the photoconductive substrate. first and second basic elements connected to a third optical connection means consisting of two independent waveguides that generate an electro-optic effect in the waveguide; A signal light is connected to one of the waveguides of the first optical connection means and the third optical connection means, and each second optical connection means is branched, and one of the branches is connected to an output terminal, and the other of the branches is connected to an output terminal. An optical logic device configured by connecting to the other waveguide of the third connection means of another basic element. (6) Lightning light is connected to the first and second optical connection terminals of the first basic element, and the third optical connection terminal of the first basic element is connected to the first and second optical connection terminals.
A light having a cent meaning is connected to one waveguide of the optical connection means of the second basic element, and a light having a cent meaning is connected to one waveguide of the third optical connection means of the second basic element. ,
6. The logic device of claim 5, wherein said logic device functions as a set/reset flip-flop.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17902683A JPS6070424A (en) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | Optical logical device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17902683A JPS6070424A (en) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | Optical logical device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6070424A true JPS6070424A (en) | 1985-04-22 |
JPH0378611B2 JPH0378611B2 (en) | 1991-12-16 |
Family
ID=16058811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17902683A Granted JPS6070424A (en) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | Optical logical device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6070424A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6191779A (en) * | 1984-10-11 | 1986-05-09 | Agency Of Ind Science & Technol | Optical information processor |
JPS6318337A (en) * | 1986-07-11 | 1988-01-26 | Hamamatsu Photonics Kk | Image arithmetic logic unit |
JPH0642872U (en) * | 1992-11-12 | 1994-06-07 | 岡野電線株式会社 | Paper bobbin |
JP2009110030A (en) * | 2006-02-14 | 2009-05-21 | Coveytech Llc | All-optical gates |
-
1983
- 1983-09-27 JP JP17902683A patent/JPS6070424A/en active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6191779A (en) * | 1984-10-11 | 1986-05-09 | Agency Of Ind Science & Technol | Optical information processor |
JPS6318337A (en) * | 1986-07-11 | 1988-01-26 | Hamamatsu Photonics Kk | Image arithmetic logic unit |
JPH0642872U (en) * | 1992-11-12 | 1994-06-07 | 岡野電線株式会社 | Paper bobbin |
JP2009110030A (en) * | 2006-02-14 | 2009-05-21 | Coveytech Llc | All-optical gates |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0378611B2 (en) | 1991-12-16 |
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