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JP4854767B2 - Photonic crystal optical bit memory array - Google Patents
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Description

本発明は、フォトニック結晶を使用した光ビットメモリ、および光ビットメモリアレイ、及び、これらを使用したデータの書き込み方法、読み出し方法、及びシリアルパラレル変換に関する。   The present invention relates to an optical bit memory and an optical bit memory array using a photonic crystal, and a data writing method, a reading method, and serial / parallel conversion using the optical bit memory.

図1は、フォトニック結晶を使用したビットメモリ100を示す図である。図1において、フォトニック結晶共振器101を使用した光メモリフォトニック結晶中の共振器101の脇にバス導波路102を配置すると、バス導波路102より入力された光は共振器101に共鳴するとき、その光は共振器101にトラップ(共鳴)される。フォトニック結晶により構成される共振器101は、極めて小型であるため光密度が従来の光デバイスよりも極めて高くすることができ、双安定現象などの非線形効果を効率よく引き出すことが可能であるため、光メモリとして期待されている(非特許文献1参照)。   FIG. 1 is a diagram showing a bit memory 100 using a photonic crystal. In FIG. 1, when the bus waveguide 102 is disposed beside the resonator 101 in the optical memory photonic crystal using the photonic crystal resonator 101, the light input from the bus waveguide 102 resonates with the resonator 101. The light is trapped (resonated) by the resonator 101. Since the resonator 101 composed of a photonic crystal is extremely small, the light density can be made much higher than that of a conventional optical device, and nonlinear effects such as bistable phenomena can be efficiently extracted. It is expected as an optical memory (see Non-Patent Document 1).

しかし、フォトニック結晶光メモリには、以下の問題点がある。
図2は、共鳴波長が同じである同一共振器をシリアルに配置した時の問題点を示す図であり、図2(a)は、問題点1を説明するためのフォトニック結晶200を示す図であり、図2(b)は、問題点2を説明するためのフォトニック結晶210を示す図である。
However, the photonic crystal optical memory has the following problems.
FIG. 2 is a diagram showing a problem when serially arranging the same resonators having the same resonance wavelength, and FIG. 2A is a diagram showing a photonic crystal 200 for explaining the problem 1. FIG. FIG. 2B is a diagram showing a photonic crystal 210 for explaining the second problem.

図2(a)に示すフォトニック結晶200において、バス導波路202より入力された光は、共振器201にトラップされ(共鳴し)、反射される。多ビットメモリを構成するため、バス導波路202の脇に複数の共振器201を配置した場合、バス導波路202から導入された光は、一番手前の共振器201と共鳴し反射されるため、奥の共振器201に到達することができず、期待した多ビットの効果を得ることができないという問題点がある(問題点1)。   In the photonic crystal 200 shown in FIG. 2A, light input from the bus waveguide 202 is trapped (resonated) by the resonator 201 and reflected. When a plurality of resonators 201 are arranged beside the bus waveguide 202 in order to form a multi-bit memory, the light introduced from the bus waveguide 202 resonates and is reflected by the foremost resonator 201. However, there is a problem that the expected multi-bit effect cannot be obtained (problem 1).

また、図2(b)に示すフォトニック結晶210において、奥の共振器211に光を到達させるために、それぞれの共振器211に専用の導波路213を設置し、その導波路213より光を入力した場合、光はバス導波路212を伝わって隣の共振器に侵入することができる。つまり、隣り合う共振器211は、バス導波路212を介して互いに干渉しあう。例えば、“1”と“0”のデータを2つの共振器で記憶させた場合、この干渉により、データが消滅してしまうため、ビットメモリとしての機能を達成できないとい問題点もある。   Further, in the photonic crystal 210 shown in FIG. 2B, in order to allow light to reach the resonators 211 at the back, a dedicated waveguide 213 is installed in each resonator 211, and light is transmitted from the waveguide 213. When input, light can enter the next resonator through the bus waveguide 212. That is, the adjacent resonators 211 interfere with each other via the bus waveguide 212. For example, when data of “1” and “0” are stored by two resonators, the data disappears due to this interference, and there is a problem that the function as a bit memory cannot be achieved.

M. Faith et al.,”High-contrast all-optical bistable switching in photonic crystal microcavities” Appl. Phys. Lett. 83, 2739 (2003))。M. Faith et al., “High-contrast all-optical bistable switching in photonic crystal microcavities” Appl. Phys. Lett. 83, 2739 (2003)). Paul E. Barclay et al., “Efficient input and output fiber coupling to a photonic crystal waveguide” OPTICS LETTERS 29, 697 (2004)Paul E. Barclay et al., “Efficient input and output fiber coupling to a photonic crystal waveguide” OPTICS LETTERS 29, 697 (2004)

これらの問題を解決するためには、共振器は光学的に互いに十分に独立であり、かつ、それぞれの共振器を連結する1本のバス導波路を介して、入力されたシリアルデータを1ビット毎に共振器に取り込む機構を備えなければならない。   In order to solve these problems, the resonators are optically sufficiently independent from each other, and the input serial data is converted into one bit via one bus waveguide connecting the resonators. It is necessary to provide a mechanism for taking in the resonator every time.

このような上記の問題を解決する1つの方法として、シリアルデータをビット毎に波長の異なるパルス列に変換し、それらの波長に対応した共鳴周波数を有する共振器をシリアルに配置し、1本のバス導波路を介して、ビット毎に共振器に光を取り込む方法がある。これにより、共振器は光学的に互いに完全に独立とすることができ、かつ、入力されたシリアルデータを1ビット毎に共振器に取り込むことができる。しかし、この手法は、ビット毎に波長変換が必要になるため、技術的に難しく、消費エネルギーも高くなる。   As one method for solving the above problem, serial data is converted into a pulse train having different wavelengths for each bit, and resonators having resonance frequencies corresponding to those wavelengths are serially arranged, and one bus is provided. There is a method of taking light into a resonator for each bit through a waveguide. Thereby, the resonators can be optically completely independent from each other, and the input serial data can be taken into the resonator for each bit. However, since this method requires wavelength conversion for each bit, it is technically difficult and consumes high energy.

本発明の目的は、このような波長変換を介さず、シリアルデータを1ビット毎に共振器に取り込み、シリアルデータをパラレルデータに変換し、共振器に取り込まれたデータをパルス列として読み出すことも可能にする光ビットメモリおよび光ビットメモリアレイを提供することを目的とする。   The object of the present invention is to take serial data into a resonator bit by bit, convert serial data into parallel data, and read out the data taken into the resonator as a pulse train without going through such wavelength conversion. It is an object of the present invention to provide an optical bit memory and an optical bit memory array.

上記課題を解決するために、本発明のフォトニック結晶光ビットメモリアレイは、複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、上記複数の共振器をシリアルに接続し多ビットメモリを構成するように上記フォトニック結晶の両側面を貫通し、かつ上記共振器の脇に配置されるバス導波路と、上記複数の共振器を上記バス導波路と挟むように上記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、上記フォトニック結晶の側面のうち上記バス導波路の貫通していない側面から入力され、出力される複数のドロップ導波路とを備え、上記バス導波路は、上記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播でき、上記ドロップ導波路は、上記3つの共振モードの全てを伝播でき、上記バス導波路を伝搬できない2つの共振モードは、上記ドロップ導波路から入力され、上記2つの共振モードの波長のうち一方は共振器が双安定動作をするためのバイアス光とし、他方を、データ読み出しのためのリードパルスとし、シリアルデータは、上記バス導波路から、上記3つの共振モードのうち、上記バス導波路を伝播できる共振モードで供給されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a photonic crystal optical bit memory array according to the present invention is disposed in each of a plurality of photonic crystals, performs a bistable operation, and includes a plurality of resonators having three resonance modes; A plurality of resonators connected in series to form a multi-bit memory; a bus waveguide penetrating both side surfaces of the photonic crystal and disposed beside the resonator; and the plurality of resonators. disposed in each of the sides of the plurality of resonators so as to sandwich with the bus waveguide, is input from the side that is not through the bus waveguide of the side surfaces of the photonic crystal, output Ru plurality of drop guide and a waveguide, the bus waveguide, only one resonance mode among the three resonant modes can propagate, the drop waveguide can propagate all the three resonance modes, Two resonance modes that cannot propagate through the bus waveguide are input from the drop waveguide, and one of the wavelengths of the two resonance modes is bias light for the resonator to perform bistable operation, and the other is data. As a read pulse for reading, serial data is supplied from the bus waveguide in a resonance mode that can propagate through the bus waveguide among the three resonance modes .

また、上記ドロップ導波路は、上記バス導波路と同じ平面内に配置され、上記共振器に対して上記バス導波路の反対側に配置され、共振器と導波路の間隔は、共振器からしみだしている消滅波と導波モードとオーバーラップできる距離であり、上記フォトニック結晶の側面のうち上記バス導波路の貫通していない側面から入力し同じ面に戻るようにU字型の形状を有するものとしてもよい。 The drop waveguide is disposed in the same plane as the bus waveguide, is disposed on the opposite side of the bus waveguide with respect to the resonator, and the distance between the resonator and the waveguide is determined from the resonator. It is the distance that can overlap the annihilation wave that is protruding and the waveguide mode, and the U-shaped shape is entered so that it can be input from the side surface of the photonic crystal that does not penetrate the bus waveguide and return to the same surface. It may be included.

また、上記ドロップ導波路は、上記共振器の上側の面に配置され、共振器と導波路の間隔は、共振器からしみだしている消滅波と導波モードとオーバーラップできる距離であり、その距離は、波長よりも短いものとし、上記フォトニック結晶の側面のうち上記バス導波路の貫通していない側面を貫通するように配置されるものとしてもよい。 The drop waveguide is disposed on the upper surface of the resonator, and the distance between the resonator and the waveguide is a distance that can overlap the annihilation wave that oozes from the resonator and the waveguide mode. The distance may be shorter than the wavelength, and may be disposed so as to penetrate a side surface of the photonic crystal that does not penetrate the bus waveguide.

また、上述のフォトニック結晶光ビットメモリアレイを縦にパラレルに配置し、2次元多ビットメモリアレイを構成するものとしてもよい。   Further, the above-described photonic crystal optical bit memory array may be arranged vertically in parallel to constitute a two-dimensional multi-bit memory array.

また、上記課題を解決するために、本発明のフォトニック結晶光ビットメモリは、フォトニック結晶中に配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する共振器と、上記共振器をシリアルに接続し多ビットメモリを構成するように上記フォトニック結晶の両側面を貫通し、かつ上記共振器の脇に配置されるバス導波路と、上記共振器を上記バス導波路と挟むように上記共振器の脇に配置され、上記フォトニック結晶の側面のうち上記バス導波路の貫通していない側面から入力され、出力されるドロップ導波路とを備え、上記バス導波路は、上記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播でき、上記ドロップ導波路は、上記3つの共振モードの全てを伝播でき、上記バス導波路を伝搬できない2つの共振モードは、上記ドロップ導波路から入力され、上記2つの共振モードの波長のうち一方は共振器が双安定動作をするためのバイアス光とし、他方を、データ読み出しのためのリードパルスとし、シリアルデータは、上記バス導波路から、上記3つの共振モードのうち、前記バス導波路を伝播できる共振モードで供給されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a photonic crystal optical bit memory according to the present invention is arranged in a photonic crystal, performs a bistable operation, has a resonator having three resonance modes, and the resonator is serially connected. A bus waveguide penetrating both side surfaces of the photonic crystal so as to constitute a multi-bit memory and disposed beside the resonator, and the resonator sandwiched by the bus waveguide. disposed beside the resonator, is input from the side that is not through the bus waveguide of the side surfaces of the photonic crystal, and a drop waveguide that will be output, the bus waveguide, the three resonance only one resonance mode among the modes can propagate, the drop waveguide can propagate all the three resonant modes, two resonant modes can not propagate the bus waveguide, the mud One of the wavelengths of the two resonance modes is a bias light for the bi-stable operation of the resonator, the other is a read pulse for reading data, and serial data is the bus The waveguide is supplied in a resonance mode capable of propagating through the bus waveguide among the three resonance modes .

また、上記課題を解決するために、本発明のフォトニック結晶光ビットメモリアレイの書き込み方法は、複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、上記複数の共振器をシリアルに接続するために、上記複数の共振器の脇に配置され、上記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播できるバス導波路と、上記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、上記3つの共振モードの全てを伝播できる複数のドロップ導波路とを備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの書き込み方法であって、シリアルデータを上記複数の共振器に、上記バス導波路から供給する段階と、上記シリアルデータの所望のパルスが所望の共振器に到達するタイミングに合わせて上記複数のドロップ導波路から順次バイアス光を供給する段階とを備え、上記シリアルデータは、上記3つの共振モードのうち、上記バス導波路を伝播できる共振モードで供給され、上記バイアス光は、上記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the writing method of the photonic crystal optical bit memory array of the present invention is arranged in each of a plurality of photonic crystals, performs a bistable operation, and has a plurality of resonance modes. In order to connect the plurality of resonators in series, a bus waveguide disposed beside the plurality of resonators and capable of propagating only one of the three resonance modes, and A write method for a photonic crystal optical bit memory array comprising a plurality of drop waveguides arranged beside each of a plurality of resonators and capable of propagating all three resonance modes, wherein serial data is transmitted to the plurality of resonators Supplying to the resonator from the bus waveguide and the timing at which the desired pulse of the serial data reaches the desired resonator Sequentially supplying bias light from a plurality of drop waveguides, wherein the serial data is supplied in a resonance mode capable of propagating through the bus waveguide among the three resonance modes, and the bias light is supplied in the serial mode. It is characterized in that it is supplied in a resonance mode different from the resonance mode in which data is propagated.

また、上記課題を解決するために、本発明のフォトニック結晶光ビットメモリアレイの読み出し方法は、複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、上記複数の共振器をシリアルに接続するために、上記複数の共振器の脇に配置され、上記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播できるバス導波路と、上記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、上記3つの共振モードの全てを伝播できる複数のドロップ導波路とを備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの読み出し方法であって、上記複数のドロップ導波路から、上記共振器がOFF状態の時のディップ位置に対応する波長を有するリードパルスを入力する段階と、上記複数のドロップ導波路の透過側で、上記リードパルスの波長を検出し、上記複数の共振器のON−OFFを読み取る段階とを備え、上記リードパルスは、上記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the photonic crystal optical bit memory array readout method of the present invention is arranged in each of a plurality of photonic crystals, performs a bistable operation, and has a plurality of resonance modes. In order to connect the plurality of resonators in series, a bus waveguide disposed beside the plurality of resonators and capable of propagating only one of the three resonance modes, and A method of reading a photonic crystal optical bit memory array, comprising: a plurality of drop waveguides arranged beside each of a plurality of resonators and capable of propagating all three resonance modes; From the step of inputting a read pulse having a wavelength corresponding to the dip position when the resonator is in the OFF state, and transmitting through the plurality of drop waveguides. Detecting the wavelength of the read pulse and reading ON / OFF of the plurality of resonators, wherein the read pulse is supplied in a resonance mode different from a resonance mode for propagating the serial data. It is characterized by that.

また、上記課題を解決するために、本発明のフォトニック結晶光ビットメモリアレイのシリアルパラレル変換方法は、複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、上記複数の共振器をシリアルに接続するために、上記複数の共振器の脇に配置され、上記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播できるバス導波路と、上記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、上記3つの共振モードの全てを伝播できる複数のドロップ導波路とを備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイのシリアルパラレル変換方法であって、シリアルデータを上記複数の共振器に、上記バス導波路から供給する段階と、上記シリアルデータの所望のパルスが所望の共振器に到達するタイミングに合わせて上記ドロップ導波路から順次バイアス光を供給する段階と、上記ドロップ導波路で上記バイアス光の反射を読み取ることにより、上記シリアルデータのパルス列のパラレルデータを読み取る段階とを備え、上記シリアルデータは、上記3つの共振モードのうち、上記バス導波路を伝播できる共振モードで供給され、上記バイアス光は、上記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とする。   In order to solve the above problem, the serial-parallel conversion method of the photonic crystal optical bit memory array of the present invention is arranged in each of a plurality of photonic crystals, performs bistable operation, and has three resonance modes. A plurality of resonators, and a bus waveguide disposed beside the plurality of resonators for serially connecting the plurality of resonators and capable of propagating only one of the three resonance modes. A serial-parallel conversion method for a photonic crystal optical bit memory array, comprising: a plurality of drop waveguides disposed beside each of the plurality of resonators and capable of propagating all three resonance modes; Supplying the plurality of resonators from the bus waveguide, and a desired pulse of the serial data reaches the desired resonator. A step of sequentially supplying bias light from the drop waveguide in accordance with imming, and a step of reading parallel data of a pulse train of the serial data by reading reflection of the bias light by the drop waveguide; The data is supplied in a resonance mode that can propagate through the bus waveguide among the three resonance modes, and the bias light is supplied in a resonance mode different from the resonance mode that propagates the serial data. And

本発明によれば、波長変換を介さず、共振器を光学的に互いに十分に独立とし、かつ、それぞれの共振器を連結する1本のバス導波路を介して、入力されたシリアルデータを1ビット毎に共振器に取り込む機構を備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイを提供することができる。   According to the present invention, the serial data inputted through the single bus waveguide that makes the resonators optically sufficiently independent from each other and connects the respective resonators without wavelength conversion is converted into 1 It is possible to provide a photonic crystal optical bit memory array having a mechanism for taking in a resonator for each bit.

従来技術によるフォトニック結晶を使用したビットメモリの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the bit memory using the photonic crystal by a prior art. 従来技術による共鳴波長が同じ同一共振器をシリアルに配置した時の問題点を示す図であり、図2(a)は、問題点1を説明する構成を示す図であり、図2(b)は、問題点2を説明する構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a problem when serially arranging the same resonators having the same resonance wavelength according to the prior art, FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration for explaining the problem 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration for explaining problem 2; 本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリ300の基本構成を示す図であり、図3(a)は、光ビットメモリ300の構成を示し、図3(b)は、光子密度を示し、図3(c)は、バス導波路の透過率を示し、図3(d)は、ドロップ導波路の透過率を示す図である。FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a basic configuration of the photonic crystal optical bit memory 300 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A shows the configuration of the optical bit memory 300, and FIG. 3 (c) shows the transmittance of the bus waveguide, and FIG. 3 (d) shows the transmittance of the drop waveguide. 本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイのシリアルデータの書き込み動作を説明する図である。It is a figure explaining the write-in operation | movement of the serial data of the photonic crystal optical bit memory array by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態による光ビットメモリアレイのシリアルパラレル変換(シリアルデータの書き込み)動作を説明する図であり、図5(a)は、光ビットメモリアレイ500の構成を示し、図5(b)は、入力パルスを示し、図5(c)は出力パルスを示す図である。5A and 5B are diagrams for explaining a serial-parallel conversion (serial data writing) operation of the optical bit memory array according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5A shows a configuration of the optical bit memory array 500, and FIG. (B) shows an input pulse, and FIG. 5 (c) shows an output pulse. 本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイのパラレルデータの読み出し動作を説明する図であり、図6(a)は、光ビットメモリアレイ600の構成を示し、図6(b)は、共振器の透過率の変化を示し、図6(c)は、入力パルスを示し、図6(d)は出力パルスを示す図である。FIG. 6A is a diagram for explaining parallel data read operation of the photonic crystal optical bit memory array according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6A shows the configuration of the optical bit memory array 600, and FIG. ) Shows a change in transmittance of the resonator, FIG. 6C shows an input pulse, and FIG. 6D shows an output pulse. 本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリの基本構成を示す図であり、図7(a)は上面図を示し、図7(b)は、手前側側面図を示し、図7(c)は、右側側面図を示す図である。FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a basic configuration of a photonic crystal optical bit memory according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7A shows a top view, FIG. 7B shows a front side view, and FIG. FIG. 7C is a diagram showing a right side view. 本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリの基本構成を示す図であり、図8(a)は、光子密度を示し、図8(b)は、バス導波路の透過率を示し、図8(c)は、ドロップ導波路の透過率を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the photonic crystal optical bit memory by the 2nd Embodiment of this invention, Fig.8 (a) shows a photon density, FIG.8 (b) shows the transmittance | permeability of a bus waveguide. FIG. 8C shows the transmittance of the drop waveguide. 本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの書き込み動作を説明する図であり、図9(a)は、光ビットメモリアレイ900の構成を示し、図9(b)は、入力パルスを示し、図9(c)は出力パルスを示す図である。FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating a write operation of the photonic crystal optical bit memory array according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9A shows the configuration of the optical bit memory array 900, and FIG. FIG. 9C shows the input pulse, and FIG. 9C shows the output pulse. 本発明の第2の実施形態による光ビットメモリアレイの読み出し(パラレル)動作を説明する図であり、図10(a)は、光ビットメモリアレイ1000の構成を示し、図10(b)は、共振器の透過率の変化を示し、図10(c)は、入力パルスを示し、図10(d)は出力パルスを示す図である。FIGS. 10A and 10B illustrate a read (parallel) operation of the optical bit memory array according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10A shows the configuration of the optical bit memory array 1000, and FIG. FIG. 10 (c) shows an input pulse, and FIG. 10 (d) shows an output pulse. 本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの2次元配列メモリの構成を示す図であり、図11(a)は、光ビットメモリアレイ1100の構成を示し、図11(b)は、縦配列毎にそれぞれ異なる共鳴波長を有する光子密度を示す図である。FIG. 11A is a diagram showing a configuration of a two-dimensional array memory of a photonic crystal optical bit memory array according to a second embodiment of the present invention. FIG. 11A shows a configuration of the optical bit memory array 1100, and FIG. ) Is a diagram showing photon densities having different resonance wavelengths for each vertical arrangement.

本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の第1の実施形態を図3乃至図6を参照して説明する。
図3は、本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリ300を示す図であり、図3(a)は、光ビットメモリ300の構成を示す図であり、図3(b)は、光子密度を示し、図3(c)は、バス導波路の透過率を示し、図3(d)は、ドロップ導波路の透過率を示す。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a diagram showing a photonic crystal optical bit memory 300 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a diagram showing a configuration of the optical bit memory 300, and FIG. Indicates the photon density, FIG. 3C shows the transmittance of the bus waveguide, and FIG. 3D shows the transmittance of the drop waveguide.

図3(a)において、光ビットメモリ300は、1つの共振器301と、共振器301を挟むように配置された2本の導波路であるバス導波路302、ドロップ導波路303と、基板となるフォトニック結晶304とを備える。共振器301は、図3(b)に示すように3つの共鳴モード(共鳴波長λW、λR、λB)を有し、そのうちの2つ(λR、λB)がバス導波路302を伝播できないように、バス導波路の導波帯域が調整される(図3(c)参照)。これらの波長(λR、λB)のうち一方は共振器が双安定動作をするためのバイアス光λBとし、他方を、データ読み出しのためのリードパルスλRとする。メモリに書き込みたいシリアルデータは3つ目の共鳴モードの波長λWを有し、バス導波路302を通して共鳴モードに結合させる。 In FIG. 3A, an optical bit memory 300 includes one resonator 301, a bus waveguide 302, a drop waveguide 303, which are two waveguides arranged so as to sandwich the resonator 301, a substrate, The photonic crystal 304 is provided. As shown in FIG. 3B, the resonator 301 has three resonance modes (resonance wavelengths λ W , λ R , λ B ), two of which (λ R , λ B ) are bus waveguides 302. The waveguide band of the bus waveguide is adjusted so that it cannot be propagated (see FIG. 3C). One of these wavelengths (λ R , λ B ) is a bias light λ B for the resonator to perform a bistable operation, and the other is a read pulse λ R for reading data. The serial data to be written into the memory has the third resonance mode wavelength λ W and is coupled to the resonance mode through the bus waveguide 302.

図4は、本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイ400のシリアルデータの書き込み動作を説明する図である。
図4において、光ビットメモリアレイ400は、共振器301と、バス導波路302と、ドロップ導波路303とを有する光ビットメモリ300を、バス導波路302が連続するように2個配列した構成である。シリアルデータは、先頭から(1)、(2)・・のパルス列として入力され、それぞれ、C1、C2・・の共振器301に格納されるものとする。ここで、C1、C2・・へのバイアス光をB1、B2・・とする。バイアス光だけが共振器301に入っている時、共振器301は双安定のOFF状態にあり、シリアルデータのパルスが入ったときに、双安定のON状態になるものとする。共振器301がON状態になると、シリアルデータのパルスが1度共振器301にトラップされた後、入力ポートに反射される。これにより、後段のパルス列がすでにON状態にある共振器301に入ることを防ぐことができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the serial data write operation of the photonic crystal optical bit memory array 400 according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 4, an optical bit memory array 400 has a configuration in which two optical bit memories 300 each having a resonator 301, a bus waveguide 302, and a drop waveguide 303 are arranged so that the bus waveguides 302 are continuous. is there. It is assumed that the serial data is input from the head as pulse trains (1), (2),... And stored in the resonators 301 of C1, C2,. Here, the bias light to C1, C2,. It is assumed that the resonator 301 is in a bistable OFF state when only the bias light is in the resonator 301, and is in a bistable ON state when a serial data pulse is input. When the resonator 301 is turned on, a pulse of serial data is once trapped by the resonator 301 and then reflected to the input port. Thereby, it is possible to prevent the subsequent pulse train from entering the resonator 301 that is already in the ON state.

ここで注意しなければならない点は、ゼロレベルのパルスが入ってきたときの取り扱いである。例えば、(2)パルスが“0”、(3)パルスが“1”の場合、(2)パルスはC2をON状態に切り替えることができないため、(3)パルスがC2にトラップされてしまう。この誤動作をなくすため、パルスが所望の共振器301に届いたときに、バイアス光が供給されるように、タイミングを調整する。つまり、パルスの繰り返し周期に対応した時間遅れでC1から順次バイアス光を供給する。これにより、(1)、(2)・・のパルスがそれぞれに対応した共振器301のC1、C2・・にトラップされ複数ビットデータが保存される。つまり、それぞれの共振器301を接続する1本のバス導波路302を介して、入力されたシリアルデータを1ビット毎に共振器301に取り込むことが可能である。さらに本構成では、バイアス光は各共振器301に独立に供給し、かつ、バイアス光がバス導波路302を伝播できない設定とすることにより、バイアス光で保持されている“0”、“1”の情報が混ざり合い、情報が消滅することを防ぐことができる。   The point to be noted here is how to handle when a zero level pulse comes in. For example, when (2) pulse is “0” and (3) pulse is “1”, (2) pulse cannot be switched to ON state, and (3) pulse is trapped in C2. In order to eliminate this malfunction, the timing is adjusted so that the bias light is supplied when the pulse reaches the desired resonator 301. That is, the bias light is sequentially supplied from C1 with a time delay corresponding to the pulse repetition period. As a result, the pulses (1), (2),... Are trapped in C1, C2,. That is, input serial data can be taken into the resonator 301 bit by bit via one bus waveguide 302 connecting the resonators 301. Further, in this configuration, bias light is supplied to each resonator 301 independently, and “0” and “1” held by the bias light are set so that the bias light cannot propagate through the bus waveguide 302. It is possible to prevent the information from being mixed and disappearing.

図5は、本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイ500のシリアルパラレル変換(シリアルデータの書き込み)動作を説明する図であり、図5(a)は、光ビットメモリアレイ500の構成を示し、図5(b)は、入力パルスを示し、図5(c)は出力パルスを示す。   FIG. 5 is a diagram for explaining the serial-parallel conversion (serial data writing) operation of the photonic crystal optical bit memory array 500 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 (a) is an optical bit memory array. FIG. 5B shows an input pulse, and FIG. 5C shows an output pulse.

図5(a)において、光ビットメモリアレイ500は、共振器301と、バス導波路302と、ドロップ導波路303とを有する光ビットメモリ300を、バス導波路302が連続するように3個配列した構成である。上述したように、共振器301がON状態になると、入力光は一度共振器301にトラップされた後、入力ポートに反射される。つまり、シリアルデータの全ビット列が各共振器301に格納された後、バイアス光(B1、B2・・(図5(b)))の反射・透過を観測すれば、反射側では格納されたパルス列のパラレルデータ(Q1、Q2・・(図5(c)))を、透過側ではその反転を得ることができる。   In FIG. 5A, an optical bit memory array 500 includes three optical bit memories 300 each having a resonator 301, a bus waveguide 302, and a drop waveguide 303 so that the bus waveguides 302 are continuous. This is the configuration. As described above, when the resonator 301 is turned on, the input light is once trapped by the resonator 301 and then reflected by the input port. That is, if the reflection / transmission of the bias light (B1, B2,... (FIG. 5B)) is observed after all the bit strings of the serial data are stored in the respective resonators 301, the stored pulse trains on the reflection side. The parallel data (Q1, Q2,... (FIG. 5C)) can be inverted on the transmission side.

図6は、本発明の第1の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイ600のパラレルデータの読み出し動作を説明する図であり、図6(a)は、光ビットメモリアレイ600の構成を示し、図6(b)は、共振器の透過率の変化を示し、図6(c)は、入力パルスを示し、図6(d)は出力パルスを示す。   FIG. 6 is a diagram for explaining the parallel data read operation of the photonic crystal optical bit memory array 600 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6A shows the configuration of the optical bit memory array 600. 6B shows a change in the transmittance of the resonator, FIG. 6C shows an input pulse, and FIG. 6D shows an output pulse.

図6(a)において、光ビットメモリアレイ600は、共振器301と、バス導波路302と、ドロップ導波路303とを有する光ビットメモリ300を、バス導波路302が連続するように3個配列した構成である。上述したバイアス光(B1、B2・・)の反射光をモジュレータでパルス状に切り出せば、パラレルデータをパルス列として取り扱うこともできるが、ここではその他の方法について述べる。図6(b)に示すように、共振器301がOFFからONに切り替わるとき、共振器301の屈折率(透過率)が変化するため、共鳴モードの透過スペクトルのディップ位置が変化する。ここでは、共振器301がOFF状態のときのスペクトルのディップに対応する波長の光をリードパルス(R1、R2・・(図6(c)))として入力し、このパルスでは共振器301が双安定OFFからONに切り替わらないように設定する。この場合、共振器301がOFF状態であれば、光は共振器301にトラップされ反射される。一方共振器301がON状態であれば、スペクトルのディップの位置がシフトし、透過率が高い状態に移行しているので、光は透過側に出力される。以上の方法により、リードパルス(R1、R2・・)により、パラレルデータをパルス列(Q1、Q2・・(図6(d)))として読み出すことができる。   6A, an optical bit memory array 600 includes three optical bit memories 300 each having a resonator 301, a bus waveguide 302, and a drop waveguide 303 so that the bus waveguides 302 are continuous. This is the configuration. If the reflected light of the bias light (B1, B2,...) Described above is cut out in a pulse shape by a modulator, parallel data can be handled as a pulse train, but here, other methods will be described. As shown in FIG. 6B, when the resonator 301 is switched from OFF to ON, the refractive index (transmittance) of the resonator 301 changes, so that the dip position of the transmission spectrum in the resonance mode changes. Here, light having a wavelength corresponding to the spectrum dip when the resonator 301 is in the OFF state is input as a lead pulse (R1, R2,... (FIG. 6C)). Set so as not to switch from stable OFF to ON. In this case, if the resonator 301 is in the OFF state, the light is trapped by the resonator 301 and reflected. On the other hand, if the resonator 301 is in the ON state, the position of the dip in the spectrum is shifted and the transmittance is shifted to a high state, so that light is output to the transmission side. By the above method, the parallel data can be read out as a pulse train (Q1, Q2,... (FIG. 6D)) by the read pulse (R1, R2,...).

さらに、パラレルデータの反転を得ることも可能である。この場合には、共振器301がON状態のときのスペクトルのディップに対応する波長の光をリードパルスとして入力すれば、パラレルデータの反転をパルス列(Q1、Q2・・)として読み出すことができる。   It is also possible to obtain inversion of parallel data. In this case, if light having a wavelength corresponding to the spectrum dip when the resonator 301 is in the ON state is input as a read pulse, the inversion of parallel data can be read out as a pulse train (Q1, Q2,...).

次に、本発明の第2の実施形態を図7乃至図11を参照して説明する。
図3乃至図6に示される第1の実施形態の多ビットメモリでは、バイアスおよびリードパルス用のドロップ導波路303が共振器301と同じ面内に配置されているため、ビット数が多くなるとこれらの導波路303の配置がメモリの集積度向上のボトルネックとなる。第2の実施形態では、非特許文献2の手法を参考に、バイアスおよびリードパルス用のドロップ導波路を3次元的に配置することでこの問題を回避する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the multi-bit memory of the first embodiment shown in FIGS. 3 to 6, the drop waveguide 303 for bias and read pulse is arranged in the same plane as the resonator 301, so when the number of bits increases, The arrangement of the waveguide 303 becomes a bottleneck for improving the degree of integration of the memory. In the second embodiment, referring to the technique of Non-Patent Document 2, this problem is avoided by three-dimensionally arranging bias and read pulse drop waveguides.

第1の実施形態では、共振器301内にトラップされた信号を共鳴トンネル現象により、隣接する導波路302に取り出している。この現象は、共振器301から染み出している消滅波が導波路モードとオーバーラップすることにより、また、逆に導波路から染み出している消滅波が共振器のモードにオーバーラップすることにより、達成される。つまり、図7、図8、図9、図10のように導波路が共振器の上に配置されても、共鳴モードとのフィールドの重なりがあれば、共鳴トンネル現象により光の出し入れが可能となり、図5、図6で示された原理により、シリアルデータの書き込み、読み出しを行うことが可能となる。   In the first embodiment, a signal trapped in the resonator 301 is extracted to the adjacent waveguide 302 by a resonant tunneling phenomenon. This phenomenon is caused by the fact that the annihilation wave oozing out from the resonator 301 overlaps with the waveguide mode, and conversely, the annihilation wave oozing out from the waveguide overlaps with the mode of the resonator. Achieved. In other words, even if the waveguide is arranged on the resonator as shown in FIGS. 7, 8, 9, and 10, if there is a field overlap with the resonance mode, light can be put in and out by the resonance tunnel phenomenon. 5 and FIG. 6, serial data can be written and read.

図7は、本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリ700の基本構成を示す図であり、図7(a)は上面図を示し、図7(b)は、手前側側面図を示し、図7(c)は、右側側面図を示す。   7A and 7B are diagrams showing a basic configuration of a photonic crystal optical bit memory 700 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A shows a top view and FIG. 7B shows a front side surface. FIG. 7 (c) shows a right side view.

図7において、光ビットメモリ700は、共振器701と、バス導波路702と、ドロップ導波路703と、基板となるフォトニック結晶704とを備える。ドロップ導波路703は、図7(b)の前方側側面図710に示すように、共振器701の上に3次元的に配置され、図7(c)の右側側面図720に示すように、共振器701上方に配置される導波路と共振器701の相対距離は、共振器上部では距離が近く(間隔Δ<波長λ)、それ以外の部分では遠く配置される。これは、導波モードの消滅波が共振器701以外のフォトニック結晶704の部分に触れることは、導波モードの散乱の原因となるため好ましくないからである。   In FIG. 7, an optical bit memory 700 includes a resonator 701, a bus waveguide 702, a drop waveguide 703, and a photonic crystal 704 serving as a substrate. The drop waveguide 703 is three-dimensionally arranged on the resonator 701 as shown in the front side view 710 of FIG. 7B, and as shown in the right side view 720 of FIG. The relative distance between the waveguide disposed above the resonator 701 and the resonator 701 is close in the upper part of the resonator (distance Δ <wavelength λ) and far away in other portions. This is because it is not preferable that the waveguide mode annihilation wave touches a portion of the photonic crystal 704 other than the resonator 701 because it causes scattering of the waveguide mode.

図8は、本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリの基本構成を示す図であり、図8(a)は、光子密度を示し、図8(b)は、バス導波路の透過率を示し、図8(c)は、ドロップ導波路の透過率を示す。図8に示す、光ビットメモリの特性については、図3に示す第1の実施形態と同じである。   FIG. 8 is a diagram showing a basic configuration of a photonic crystal optical bit memory according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8A shows the photon density, and FIG. 8B shows a bus waveguide. FIG. 8C shows the transmittance of the drop waveguide. The characteristics of the optical bit memory shown in FIG. 8 are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

図9は、本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの書き込み動作を説明する図であり、図9(a)は、光ビットメモリアレイ900の構成を示し、図9(b)は、入力パルスを示し、図9(c)は出力パルスを示す。
図9(a)において、光ビットメモリアレイ900は、共振器701と、バス導波路702と、ドロップ導波路703とを有する光ビットメモリ700を、バス導波路702が連続するように4個配列した構成である。その他については、図4、図5に示す第1の実施形態の書き込み動作と同様である。
FIG. 9 is a view for explaining the write operation of the photonic crystal optical bit memory array according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9A shows the configuration of the optical bit memory array 900, and FIG. b) shows an input pulse, and FIG. 9 (c) shows an output pulse.
In FIG. 9A, an optical bit memory array 900 includes four optical bit memories 700 each having a resonator 701, a bus waveguide 702, and a drop waveguide 703 so that the bus waveguides 702 are continuous. This is the configuration. Others are the same as the write operation of the first embodiment shown in FIGS.

図10は、本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの読み出し(パラレル)動作を説明する図であり、図10(a)は、光ビットメモリアレイ1000の構成を示し、図10(b)は、共振器の透過率の変化を示し、図10(c)は、入力パルスを示し、図10(d)は出力パルスを示す。
図10(a)において、光ビットメモリアレイ1000は、共振器701と、バス導波路702と、ドロップ導波路703とを有する光ビットメモリ700を、バス導波路702が連続するように4個配列した構成である。その他については、図6に示す第1の実施形態の読み出し動作と同様である。
FIG. 10 is a view for explaining the read (parallel) operation of the photonic crystal optical bit memory array according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 (a) shows the configuration of the optical bit memory array 1000, FIG. 10B shows a change in transmittance of the resonator, FIG. 10C shows an input pulse, and FIG. 10D shows an output pulse.
In FIG. 10A, an optical bit memory array 1000 includes four optical bit memories 700 each having a resonator 701, a bus waveguide 702, and a drop waveguide 703 so that the bus waveguides 702 are continuous. This is the configuration. Others are similar to the read operation of the first embodiment shown in FIG.

図11は、本発明の第2の実施形態によるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの2次元配列メモリの構成を示す図であり、図11(a)は、光ビットメモリアレイ1100の構成を示し、図11(b)は、縦配列毎にそれぞれ異なる共鳴波長を有する光子密度を示す。
図11において、光ビットメモリアレイ1100は、共振器701と、バス導波路702と、ドロップ導波路703とを有する光ビットメモリ700を、バス導波路702が連続するように横方向にシリアルに4個配列し、さらにそれを、縦に4列パラレルに4列配置した構成である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a two-dimensional array memory of a photonic crystal optical bit memory array according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11A shows a configuration of the optical bit memory array 1100, FIG. 11B shows photon densities having different resonance wavelengths for each vertical array.
In FIG. 11, an optical bit memory array 1100 includes an optical bit memory 700 having a resonator 701, a bus waveguide 702, and a drop waveguide 703 that are serially arranged in the horizontal direction so that the bus waveguide 702 is continuous. In this configuration, four rows are arranged in parallel and four rows in length.

図11において、ドロップ導波路703は、上述した共鳴トンネル現象を使用するため、反射ミラー、ハーフミラー等を使用してドロップ導波路703を伝播する光を垂直下方向に光を曲げる構造を必要としない。これは、バス導波路702方向にシリアルに共振器を接続できることを示唆するものであり、本構造の最大の利点である。   In FIG. 11, since the drop waveguide 703 uses the above-described resonant tunneling phenomenon, a structure in which light propagating through the drop waveguide 703 is bent vertically downward using a reflection mirror, a half mirror, or the like is required. do not do. This suggests that a resonator can be serially connected in the direction of the bus waveguide 702 and is the greatest advantage of this structure.

図11に、縦方向にフォトニック結晶上空を走るドロップ導波路703により、その列の共振器701にバイアス光およびリードパルスが導入される。ここで、このドロップ導波路703を介して隣接する共振器701に保存された情報が混線しないように、シリアル接続されたフォトニック結晶の共鳴波長は、図11(b)に示すように、縦配列方向にそれぞれ異なるよう設定されている。   In FIG. 11, bias light and a read pulse are introduced into the resonators 701 in the column by a drop waveguide 703 that runs in the vertical direction over the photonic crystal. Here, the resonance wavelength of the serially connected photonic crystal is vertical as shown in FIG. 11B so that information stored in the resonator 701 adjacent via the drop waveguide 703 is not mixed. They are set differently in the arrangement direction.

以上の手法により、フォトニック結晶共振器で、2次元配列されたビットメモリアレイを構成し、入力されたシリアルデータを1ビット毎に共振器に取り込むことを可能にする。   With the above method, a two-dimensionally arranged bit memory array is constituted by a photonic crystal resonator, and input serial data can be taken into the resonator for each bit.

以上のように本発明によれば、ビット列毎に波長変換されたシリアルデータ群を、AWG等を使用して波長毎にシリアル接続フォトニック結晶メモリ列に振り分け、フォトニック結晶上方に配置された導波路により、記憶されたデータを読み取ることができる。また、シリアルデータをパラレルデータに変換することも可能にする。さらに本発明は、共振器に取り込まれたデータをパルス列として読み出すことも可能にする。   As described above, according to the present invention, the serial data group that has been wavelength-converted for each bit string is distributed to serially connected photonic crystal memory strings for each wavelength using AWG or the like, and the conductive data arranged above the photonic crystal is allocated. The stored data can be read by the waveguide. Also, serial data can be converted into parallel data. Furthermore, the present invention makes it possible to read out the data captured in the resonator as a pulse train.

300,700 フォトニック結晶光ビットメモリ
301,701 共振器
302,702 バス導波路
303,703 ドロップ導波路
304,704 フォトニック結晶
400,500,600,900,1000,1100 フォトニック結晶光ビットメモリアレイ
300,700 Photonic crystal optical bit memory 301,701 Resonator 302,702 Bus waveguide 303,703 Drop waveguide 304,704 Photonic crystal 400,500,600,900,1000,1100 Photonic crystal optical bit memory array

Claims (8)

複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、
前記複数の共振器をシリアルに接続し多ビットメモリを構成するように前記フォトニック結晶の両側面を貫通し、かつ前記共振器の脇に配置されるバス導波路と、
前記複数の共振器を前記バス導波路と挟むように前記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、前記フォトニック結晶の側面のうち前記バス導波路の貫通していない側面から入力され、出力される複数のドロップ導波路とを備え、
前記バス導波路は、前記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播でき、前記ドロップ導波路は、前記3つの共振モードの全てを伝播でき、前記バス導波路を伝搬できない2つの共振モードは、前記ドロップ導波路から入力され、前記2つの共振モードの波長のうち一方は共振器が双安定動作をするためのバイアス光とし、他方を、データ読み出しのためのリードパルスとし、シリアルデータは、前記バス導波路から、前記3つの共振モードのうち、前記バス導波路を伝播できる共振モードで供給されることを特徴とするフォトニック結晶光ビットメモリアレイ。
A plurality of resonators arranged in each of the plurality of photonic crystals, performing bistable operation and having three resonance modes;
A bus waveguide that penetrates both side surfaces of the photonic crystal so as to form a multi-bit memory by serially connecting the plurality of resonators, and is disposed beside the resonator;
The plurality of resonators are arranged beside each of the plurality of resonators so as to sandwich the bus waveguide, and input from the side surface of the photonic crystal that does not pass through the bus waveguide, and output. and a plurality of drop waveguide that will be,
The bus waveguide can propagate only one of the three resonance modes, and the drop waveguide can propagate all of the three resonance modes, and two resonance modes that cannot propagate through the bus waveguide. Is input from the drop waveguide, and one of the two resonance mode wavelengths is a bias light for the resonator to perform a bistable operation, the other is a read pulse for reading data, and serial data is The photonic crystal optical bit memory array is supplied from the bus waveguide in a resonance mode capable of propagating through the bus waveguide among the three resonance modes .
前記ドロップ導波路は、前記バス導波路と同じ平面内に配置され、前記共振器に対して前記バス導波路の反対側に配置され、共振器と導波路の間隔は、共振器からしみだしている消滅波と導波モードとオーバーラップできる距離であり、前記フォトニック結晶の側面のうち前記バス導波路の貫通していない側面から入力し同じ面に戻るようにU字型の形状を有することを特徴とする請求項1に記載のフォトニック結晶光ビットメモリアレイ。 The drop waveguide is disposed in the same plane as the bus waveguide, is disposed on the opposite side of the bus waveguide with respect to the resonator, and a distance between the resonator and the waveguide oozes from the resonator. It has a U-shaped shape so that it can be overlapped with the annihilation wave and the waveguide mode, and is input from the side surface of the photonic crystal that does not pass through the bus waveguide and returns to the same surface. The photonic crystal optical bit memory array according to claim 1. 前記ドロップ導波路は、前記共振器の上側の面に配置され、共振器と導波路の間隔は、共振器からしみだしている消滅波と導波モードとオーバーラップできる距離であり、その距離は、波長よりも短いものとし、前記フォトニック結晶の側面のうち前記バス導波路の貫通していない側面を貫通するように配置されることを特徴とする請求項1に記載のフォトニック結晶光ビットメモリアレイ。 The drop waveguide is disposed on the upper surface of the resonator, and the distance between the resonator and the waveguide is a distance that can overlap the annihilation wave that oozes from the resonator and the waveguide mode, and the distance is 2. The photonic crystal light bit according to claim 1, wherein the photonic crystal light bit is disposed so as to pass through a side surface of the photonic crystal that does not pass through the side surface of the photonic crystal that is shorter than the wavelength. Memory array. 請求項1に記載されたフォトニック結晶光ビットメモリアレイを縦にパラレルに配置し、2次元多ビットメモリアレイを構成することを特徴とする請求項1に記載のフォトニック結晶光ビットメモリアレイ。   2. The photonic crystal light bit memory array according to claim 1, wherein the photonic crystal light bit memory array according to claim 1 is arranged vertically in parallel to constitute a two-dimensional multi-bit memory array. フォトニック結晶中に配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する共振器と、
前記共振器をシリアルに接続し多ビットメモリを構成するように前記フォトニック結晶の両側面を貫通し、かつ前記共振器の脇に配置されるバス導波路と、
前記共振器を前記バス導波路と挟むように前記共振器の脇に配置され、前記フォトニック結晶の側面のうち前記バス導波路の貫通していない側面から入力され、出力されるドロップ導波路とを備え、
前記バス導波路は、前記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播でき、前記ドロップ導波路は、前記3つの共振モードの全てを伝播でき、前記バス導波路を伝搬できない2つの共振モードは、前記ドロップ導波路から入力され、前記2つの共振モードの波長のうち一方は共振器が双安定動作をするためのバイアス光とし、他方を、データ読み出しのためのリードパルスとし、シリアルデータは、前記バス導波路から、前記3つの共振モードのうち、前記バス導波路を伝播できる共振モードで供給されることを特徴とするフォトニック結晶光ビットメモリ。
A resonator disposed in a photonic crystal, performing bistable operation and having three resonance modes;
A bus waveguide that penetrates both side surfaces of the photonic crystal so as to form a multi-bit memory by serially connecting the resonators and is disposed beside the resonators;
Wherein arranged beside the resonator the resonator so as to sandwich said bus waveguide, the input from the side that is not through the bus waveguide of the side surfaces of the photonic crystal, and a drop waveguide that will be output With
The bus waveguide can propagate only one of the three resonance modes, and the drop waveguide can propagate all of the three resonance modes, and two resonance modes that cannot propagate through the bus waveguide. Is input from the drop waveguide, and one of the two resonance mode wavelengths is a bias light for the resonator to perform a bistable operation, the other is a read pulse for reading data, and serial data is The photonic crystal optical bit memory is supplied from the bus waveguide in a resonance mode capable of propagating through the bus waveguide among the three resonance modes .
複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、前記複数の共振器をシリアルに接続するために、前記複数の共振器の脇に配置され、前記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播できるバス導波路と、前記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、前記3つの共振モードの全てを伝播できる複数のドロップ導波路とを備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの書き込み方法であって、
シリアルデータを前記複数の共振器に、前記バス導波路から供給する段階と、
前記シリアルデータの所望のパルスが所望の共振器に到達するタイミングに合わせて前記複数のドロップ導波路から順次バイアス光を供給する段階とを備え、
前記シリアルデータは、前記3つの共振モードのうち、前記バス導波路を伝播できる共振モードで供給され、前記バイアス光は、前記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とするフォトニック結晶光ビットメモリアレイの書き込み方法。
A plurality of resonators arranged in each of the plurality of photonic crystals, performing bistable operation, and having three resonance modes, and a plurality of resonators are connected to each other in series. A bus waveguide capable of propagating only one of the three resonant modes, and a plurality of drops disposed beside each of the plurality of resonators and capable of propagating all three resonant modes. A method of writing a photonic crystal optical bit memory array comprising a waveguide,
Supplying serial data to the plurality of resonators from the bus waveguide;
Sequentially supplying bias light from the plurality of drop waveguides in accordance with a timing at which a desired pulse of the serial data reaches a desired resonator,
The serial data is supplied in a resonance mode that can propagate through the bus waveguide among the three resonance modes, and the bias light is supplied in a resonance mode that is different from the resonance mode that propagates the serial data. A method for writing a photonic crystal optical bit memory array.
複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、前記複数の共振器をシリアルに接続するために、前記複数の共振器の脇に配置され、前記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播できるバス導波路と、前記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、前記3つの共振モードの全てを伝播できる複数のドロップ導波路とを備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイの読み出し方法であって、
前記複数のドロップ導波路から、前記共振器がOFF状態の時のディップ位置に対応する波長を有するリードパルスを入力する段階と、
前記複数のドロップ導波路の透過側で、前記リードパルスの波長を検出し、前記複数の共振器のON−OFFを読み取る段階とを備え、
前記リードパルスは、前記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とするフォトニック結晶光ビットメモリアレイの読み出し方法。
A plurality of resonators arranged in each of the plurality of photonic crystals, performing bistable operation, and having three resonance modes, and a plurality of resonators are connected to each other in series. A bus waveguide capable of propagating only one of the three resonant modes, and a plurality of drops disposed beside each of the plurality of resonators and capable of propagating all three resonant modes. A method for reading a photonic crystal optical bit memory array comprising a waveguide,
Inputting a read pulse having a wavelength corresponding to a dip position when the resonator is in an OFF state from the plurality of drop waveguides;
Detecting the wavelength of the lead pulse on the transmission side of the plurality of drop waveguides, and reading ON-OFF of the plurality of resonators,
The method of reading a photonic crystal optical bit memory array, wherein the read pulse is supplied in a resonance mode different from a resonance mode for propagating the serial data.
複数のフォトニック結晶中のそれぞれに配置され、双安定動作を行い、3つの共振モードを有する複数の共振器と、前記複数の共振器をシリアルに接続するために、前記複数の共振器の脇に配置され、前記3つの共振モードのうちの1つの共振モードのみ伝播できるバス導波路と、前記複数の共振器のそれぞれの脇に配置され、前記3つの共振モードの全てを伝播できる複数のドロップ導波路とを備えるフォトニック結晶光ビットメモリアレイのシリアルパラレル変換方法であって、
シリアルデータを前記複数の共振器に、前記バス導波路から供給する段階と、
前記シリアルデータの所望のパルスが所望の共振器に到達するタイミングに合わせて前記ドロップ導波路から順次バイアス光を供給する段階と、
前記ドロップ導波路で前記バイアス光の反射を読み取ることにより、前記シリアルデータのパルス列のパラレルデータを読み取る段階とを備え、
前記シリアルデータは、前記3つの共振モードのうち、前記バス導波路を伝播できる共振モードで供給され、前記バイアス光は、前記シリアルデータを伝播する共振モードとは別の共振モードで供給されることを特徴とするフォトニック結晶光ビットメモリアレイのシリアルパラレル変換方法。
A plurality of resonators arranged in each of the plurality of photonic crystals, performing bistable operation, and having three resonance modes, and a plurality of resonators are connected to each other in series. A bus waveguide capable of propagating only one of the three resonant modes, and a plurality of drops disposed beside each of the plurality of resonators and capable of propagating all three resonant modes. A serial-parallel conversion method for a photonic crystal optical bit memory array comprising a waveguide,
Supplying serial data to the plurality of resonators from the bus waveguide;
Sequentially supplying bias light from the drop waveguide in accordance with a timing at which a desired pulse of the serial data reaches a desired resonator;
Reading parallel data of the pulse train of the serial data by reading the reflection of the bias light with the drop waveguide, and
The serial data is supplied in a resonance mode that can propagate through the bus waveguide among the three resonance modes, and the bias light is supplied in a resonance mode that is different from the resonance mode that propagates the serial data. A method for serial-parallel conversion of a photonic crystal optical bit memory array.
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