JPS624800B2 - - Google Patents
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- JPS624800B2 JPS624800B2 JP56204045A JP20404581A JPS624800B2 JP S624800 B2 JPS624800 B2 JP S624800B2 JP 56204045 A JP56204045 A JP 56204045A JP 20404581 A JP20404581 A JP 20404581A JP S624800 B2 JPS624800 B2 JP S624800B2
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- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C21/00—Digital stores in which the information circulates continuously
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光パルスを記憶する光情報記憶装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical information storage device that stores optical pulses.
光パルスの整形および増幅は、光通信あるいは
光デイジタル情報処理において重要な問題であ
る。従来は、この目的を達成するに光パルスを一
たん電気信号パルスに変換し、その電気信号パル
スを整形および増幅した後、再び光パルスに変換
していた。このように、従来の光パルスの整形は
光→電気→光と云うエネルギー変換によつて実現
されていたため系全体が複雑となり、高価であつ
た。又高速光パルスにおいては、電気信号パルス
に変換した際に電子回路の高速応答、広帯域増幅
が必要等の問題があつた。 Shaping and amplification of optical pulses are important issues in optical communications or optical digital information processing. Conventionally, to achieve this purpose, optical pulses were first converted into electrical signal pulses, and then the electrical signal pulses were shaped and amplified, and then converted back into optical pulses. In this way, conventional optical pulse shaping was achieved by energy conversion from light to electricity to light, making the entire system complex and expensive. Furthermore, high-speed optical pulses have problems such as the need for high-speed response of electronic circuits and broadband amplification when converted into electrical signal pulses.
一方、光を用いた情報記憶装置として各種の形
態が提案されている。その中で光導波路を遅延回
路として用い、その遅延時間に相当する時間だけ
情報を記憶させておく方法がある。これをさらに
発展させて、長時間情報を記憶させておくために
はその遅延回路からの光出力を一度光検出器で受
けて電気信号に変換し、その電気信号を整形増幅
した後、再びその電気信号でレーザ等の光源を駆
動して、再び光パルスを前記遅延回路に入射する
方法が用いられていた。しかしながらこの長時間
記憶においては先に述べた様に、光→電気→光の
変換を行なうことによる問題点があつた。 On the other hand, various types of information storage devices using light have been proposed. Among these methods, there is a method in which an optical waveguide is used as a delay circuit and information is stored for a time corresponding to the delay time. In order to further develop this and store information for a long time, the optical output from the delay circuit is received by a photodetector, converted into an electrical signal, shaped and amplified, and then converted again. A method has been used in which a light source such as a laser is driven by an electric signal and a light pulse is again input to the delay circuit. However, as mentioned above, this long-term storage has a problem due to the conversion from light to electricity to light.
この発明は上記欠点を解決するために半導体レ
ーザの光増幅作用を用いて、従来の光→電気→光
変換にもとずく複雑化、高価化、電子回路の高速
応答、広帯域増幅などの問題を解決した光情報記
憶装置を提供することにある。 In order to solve the above-mentioned drawbacks, this invention utilizes the optical amplification effect of a semiconductor laser to solve problems such as complexity, high cost, high-speed response of electronic circuits, and broadband amplification caused by conventional optical-to-electrical-to-optical conversion. An object of the present invention is to provide an optical information storage device that solves the above problems.
この発明によれば半導体レーザに情報パルスを
与え、その半導体レーザからの光パルスを遅延用
光伝送路に入射し、その光伝送路からの反射光パ
ルスを前記半導体レーザに入射させ、これにより
整形増幅された光パルスが再び光伝送路に入射さ
れるようにする。その際に半導体レーザに対する
直流バイアスを選定して前記光パルスと光伝送路
間の光パルスの授受が繰返されるようにする。 According to this invention, an information pulse is given to a semiconductor laser, a light pulse from the semiconductor laser is made to enter a delay optical transmission line, and a reflected light pulse from the light transmission line is made to enter the semiconductor laser, thereby shaping the The amplified optical pulse is made to enter the optical transmission line again. At this time, a DC bias for the semiconductor laser is selected so that the optical pulse is repeatedly transmitted and received between the optical pulse and the optical transmission line.
第1図はこの発明による光情報記憶装置の一例
を示す。半導体レーザ1にはパルス発生器2から
パルス情報が印加され、また直流バイアス源3か
ら直流バイアスが半導体レーザ1に与えられてい
る。半導体レーザ1の一方の端面からの出力光パ
ルスはレンズ4,4′を通して遅延用光伝送路と
しての光フアイバ5の一端に入射される。その光
フアイバ5内を進行した光パルスは光フアイバ5
の他端でミラー6で反射され、再び光フアイバ5
を戻り、これによりレンズ4′,4を通つて半導
体レーザ1に帰還する。 FIG. 1 shows an example of an optical information storage device according to the present invention. Pulse information is applied to the semiconductor laser 1 from a pulse generator 2, and a DC bias is applied to the semiconductor laser 1 from a DC bias source 3. The output light pulse from one end face of the semiconductor laser 1 is incident on one end of an optical fiber 5 serving as a delay optical transmission line through lenses 4 and 4'. The light pulse traveling through the optical fiber 5
It is reflected by the mirror 6 at the other end and is connected to the optical fiber 5 again.
The light returns to the semiconductor laser 1 through the lenses 4' and 4.
一方半導体レーザ1の他方の端面からの出力光
パルスはレンズ7を介して光検出器8に入射さ
れ、光検出器8で電気に変換された信号は必要に
応じて制御されるゲート9を通じて端子10,1
0′に読み出される。 On the other hand, the output light pulse from the other end facet of the semiconductor laser 1 is incident on a photodetector 8 via a lens 7, and the signal converted into electricity by the photodetector 8 is sent to a terminal via a gate 9 which is controlled as necessary. 10,1
It is read out as 0'.
半導体レーザ1は光増幅器としての機能があり
その特性は光子および電子キヤリア各々の密度の
レート方程式でその特性を記述することができ
る。第2図に半導体レーザの光出力I―電流Jの
動作特性を示す。Jthはしきい値電流、Jbは直流
バイアス電流である。直流バイアス電流を与えな
い通常の状態で半導体レーザに電流を印加すると
実線aに示すようにしきい値Jthより電流が大き
くなると光出力Iが急に大きくなる。しきい値
Jthよりわずか小さい電流バイアス電流Jbを印加
した状態で半導体レーザの活性層に同一波長、同
一モードの光を入射させると、活性層中の光子密
度が増加し、誘導放出がうなされる。なおしきい
値Jth近傍に直流バイアスJbを印加してあるため
入力光の吸収は殆んど無視できるほど小さい。誘
導放出がうながされた結果、半導体レーザは点線
bで動作し、光出力I0が得られる。 The semiconductor laser 1 functions as an optical amplifier, and its characteristics can be described by rate equations of the respective densities of photons and electron carriers. FIG. 2 shows the operating characteristics of the optical output I vs. current J of the semiconductor laser. Jth is the threshold current, and Jb is the DC bias current. When a current is applied to the semiconductor laser in a normal state in which no DC bias current is applied, the optical output I suddenly increases when the current becomes larger than the threshold value Jth, as shown by the solid line a. threshold
When light of the same wavelength and mode is incident on the active layer of a semiconductor laser while applying a current bias current Jb that is slightly smaller than Jth, the photon density in the active layer increases and stimulated emission occurs. Note that since the DC bias Jb is applied near the threshold value Jth, the absorption of input light is so small as to be almost negligible. As a result of stimulated emission, the semiconductor laser operates along the dotted line b, and an optical output I 0 is obtained.
第1図において、直流バイアス電源3の直流バ
イアス電流とパルス電流発生器2のパルスとによ
り半導体レーザ1から発生した光パルス列は光フ
アイバ5等の遅延用伝送路を往復伝搬し、τ=
2L/v(ここにLは光フアイバ5の長さ、vは
光フアイバ5中を光が伝搬する速度)の時間だけ
遅れて半導体レーザ1に帰還する。この光パルス
列がレーザ活性層に入射されると、第2図に示し
た点線bの特性に従つて出力光が現われる。半導
体レーザ1から、その入射光パルス列に対応した
光パルス列が再び送出される。 In FIG. 1, an optical pulse train generated from a semiconductor laser 1 by a DC bias current from a DC bias power supply 3 and a pulse from a pulse current generator 2 propagates back and forth through a delay transmission path such as an optical fiber 5, and τ=
The light returns to the semiconductor laser 1 with a delay of 2L/v (where L is the length of the optical fiber 5 and v is the speed at which the light propagates through the optical fiber 5). When this optical pulse train is incident on the laser active layer, output light appears in accordance with the characteristics indicated by the dotted line b shown in FIG. The semiconductor laser 1 again emits an optical pulse train corresponding to the incident optical pulse train.
この場合、第3図に模式的に示す様に第3図A
に示す送出光パルス列は光フアイバ5のベースバ
ンド帯域特性の制限によつて、半導体レーザ1に
戻つた時は第3図Bに示すようにパルス波形がな
まるが、その光の強さに対応してバイアス電流
Jbを設定して、またあるレベル以上の光パルス
が半導体レーザ1入射するようにしておくことに
より、半導体レーザ1でレーザ発振が起り、再び
送出される光パルスは第3図Cに示すように、も
との波形に近ずいたものになる。 In this case, as schematically shown in FIG.
Due to the limitations of the baseband characteristics of the optical fiber 5, the pulse waveform of the transmitted light pulse train shown in FIG. 3 becomes dull when it returns to the semiconductor laser 1 as shown in FIG. bias current
By setting Jb so that a light pulse of a certain level or higher enters the semiconductor laser 1, laser oscillation occurs in the semiconductor laser 1, and the light pulse that is sent out again is as shown in Figure 3C. , the waveform becomes close to the original waveform.
例えば、第1図に示した装置において、1ワー
ド32ビツトの情報を100ワード記憶させる場合を
考える。屈折率1.5の光フアイバ5を用い、さら
にパルス幅5ns、パルス繰返してデユーテイー50
%とすると、1ビツトあたり10nsすなわちフア
イバ長にして2mの長さが必要となり、3200ビツ
ト全体では6.4Kmの長さが必要となるが、第1図
に示した実施例では光フアイバ5の遠端にミラー
6がとりつけられているため必要な光フアイバ5
の長さは半分の3.2Kmとなる。この3200ビツトの
光情報が記憶されるために、半導体レーザ1の増
幅利得が光帰還ループ系全体の一巡損失を補うよ
うにする。半導体レーザ1の増幅利得は現在の技
術で15〜20dBを得ることが容易であり、一方光
フアイバ5の損失は使用波長に依存するが、0.85
μm帯で2.5dB/Km、1.3μm帯で0.5dB/Kmは容易
である。またミラー6の損失、光学系(レンズ
4,4′)の損失も極めて小さくすることができ
る。従つてループ長30〜40Km(光フアイバ5の長
さ15〜20Km)とすることは現在の技術で充分実現
できる。また光パルス幅も現状において0.5nsec
は充分実現できるから、2×10-5ビツトの記憶容
量を持つ光情報記憶装置を作ることも現在の技術
で可能である。 For example, consider a case in which 100 words of information of 32 bits per word are stored in the apparatus shown in FIG. Using an optical fiber 5 with a refractive index of 1.5, the pulse width is 5 ns and the pulse is repeated to achieve a duty of 50.
%, one bit requires 10 ns, or a fiber length of 2 m, and a total of 3200 bits requires a length of 6.4 km. However, in the embodiment shown in Fig. The optical fiber 5 is necessary because the mirror 6 is attached to the end.
The length will be halved to 3.2km. Since this 3200-bit optical information is stored, the amplification gain of the semiconductor laser 1 is made to compensate for the round-trip loss of the entire optical feedback loop system. With current technology, it is easy to obtain an amplification gain of the semiconductor laser 1 of 15 to 20 dB, while the loss of the optical fiber 5 depends on the wavelength used, but is 0.85 dB.
It is easy to achieve 2.5dB/Km in the μm band and 0.5dB/Km in the 1.3μm band. Further, the loss of the mirror 6 and the loss of the optical system (lenses 4, 4') can be extremely reduced. Therefore, a loop length of 30 to 40 km (the length of the optical fiber 5 is 15 to 20 km) can be sufficiently realized using current technology. Also, the optical pulse width is currently 0.5nsec.
can be fully realized, so it is also possible to create an optical information storage device with a storage capacity of 2×10 -5 bits using current technology.
情報を読み出すには、光検出器8で半導体レー
ザ1からの光パルスを電気パルスに入射すればよ
いが、読み出しのタイミングはゲート回路9によ
つて制御できる。この読み出しは記憶している光
情報信号を非破壊のまゝ行うことができる大きな
特徴がある。 In order to read out the information, it is sufficient to input the optical pulse from the semiconductor laser 1 into the electric pulse at the photodetector 8, but the timing of reading can be controlled by the gate circuit 9. This reading has the great feature that the stored optical information signal can be read out without destroying it.
なお、長さが数Km以上の光フアイバに高速光パ
ルスを伝搬させるには、光フアイバのベースバン
ド帯域が問題となるが、光フアイバ5として単一
モードフアイバを用いれば、少なくとも
100GHz・Kmの帯域をとることができる。従つて
記憶されている光パルスの波形の劣化を小さくお
さえることができ、半永久的に情報を記憶させて
おくことができる。 Note that in order to propagate high-speed optical pulses through an optical fiber with a length of several kilometers or more, the baseband band of the optical fiber becomes a problem, but if a single mode fiber is used as the optical fiber 5, at least
It can take a band of 100GHz /Km. Therefore, deterioration of the waveform of the stored optical pulse can be suppressed to a small extent, and information can be stored semi-permanently.
直流バイアス電流Jbの自動調節機能をつけ
て、光検出器8側で一部の光を分岐してモニター
し、その光強度と波形をもとにバイアス電流Jb
を制御したり、半導体レーザ1に温度制御機能を
とりつけることにより系の安定性を向上させるこ
とができる。また、ミラー6にわずかな透過率、
例えば1%〜数%をもたせて光情報信号をとり出
すようにすれば光情報を記憶させると同時にに遠
方に伝送させることもできる。その他、光通信で
使われている波長多重技術を用いて、複数個の半
導体レーザに対して一本の光フアイバを共有して
異なつた光情報を記憶させるとか、半導体レーザ
と光フアイバとの間に超音波光偏向器や電気光学
変調器等の光制御素子を挿入し、信号処理機能を
付加しつつ、情報を記憶させるといつた各種の応
用をすることも可能となる。また光遅延回路が短
くてよい場合には、光フアイバ5に限らず、光導
波路を一般的に使用可能である。 With an automatic adjustment function for the DC bias current Jb, a part of the light is branched and monitored on the photodetector 8 side, and the bias current Jb is adjusted based on the light intensity and waveform.
The stability of the system can be improved by controlling the temperature and by providing the semiconductor laser 1 with a temperature control function. In addition, the mirror 6 has a slight transmittance,
For example, if the optical information signal is extracted with a difference of 1% to several %, the optical information can be stored and simultaneously transmitted to a long distance. In addition, wavelength division multiplexing technology used in optical communications can be used to store different optical information by sharing a single optical fiber for multiple semiconductor lasers, or to create connections between semiconductor lasers and optical fibers. By inserting a light control element such as an ultrasonic optical deflector or an electro-optic modulator into the device, it becomes possible to add a signal processing function and perform various applications such as storing information. Further, if the optical delay circuit can be short, not only the optical fiber 5 but also an optical waveguide can be used in general.
以上述べたように、この発明によれば半導体レ
ーザを光増幅器として用いて光情報記憶装置を構
成しているため、従来の光→電気→光の変換なし
に光情報が記憶でき、構成が簡単になるとともに
消費電力が少なく経済的であり、かつ信頼度の高
いものとすることができ、高速パルスを記憶する
ことも可能である。 As described above, according to the present invention, an optical information storage device is constructed using a semiconductor laser as an optical amplifier, so optical information can be stored without the conventional conversion from light to electricity to light, and the structure is simple. In addition, it is economical with low power consumption, has high reliability, and can store high-speed pulses.
第1図はこの発明による光情報記憶装置の一例
を示す構成図、第2図は半導体レーザの光出力―
電流動作特性を示す図、第3図は送出光パルスお
よび帰還パルスを示す波形図である。
1:半導体レーザ、2:パルス発生器、3:直
流バイアス源、4,4′:レンズ、5:遅延用光
伝送路としての光フアイバ、6:ミラー、7:レ
ンズ、8:光検出器、9:ゲート回路、10,1
0′:読み出し端子。
Fig. 1 is a block diagram showing an example of an optical information storage device according to the present invention, and Fig. 2 shows the optical output of a semiconductor laser.
FIG. 3 is a diagram showing current operating characteristics and a waveform diagram showing a transmitted light pulse and a feedback pulse. 1: Semiconductor laser, 2: Pulse generator, 3: DC bias source, 4, 4': Lens, 5: Optical fiber as delay optical transmission path, 6: Mirror, 7: Lens, 8: Photodetector, 9: Gate circuit, 10,1
0': Read terminal.
Claims (1)
印加するためのパルス発生器及び直流バイアス源
と、光遅延用伝送路と、その光遅延用伝送路の一
端に設けられた反射手段と、前記半導体レーザの
一端面からの光パルスを前記光遅延用伝送路の他
端に入射し、前記反射手段で反射され、その光遅
延用伝送路から帰還した光パルスを前記半導体レ
ーザの前記端面に入射させる手段とを具備し、前
記半導体レーザは前記パルス発生器からのパルス
により光パルスを発生し、前記光遅延用伝送路か
ら帰還入射された光パルスを光増幅するように前
記パルス発生器のパルス電流及び前記直流バイア
ス源のバイアス値が選定されている光情報記憶装
置。1. A semiconductor laser, a pulse generator and a DC bias source for applying current to the semiconductor laser, an optical delay transmission line, a reflecting means provided at one end of the optical delay transmission line, and the semiconductor laser Means for making a light pulse from one end face enter the other end of the optical delay transmission line, reflected by the reflecting means, and returning the light pulse from the optical delay transmission line to enter the end face of the semiconductor laser. The semiconductor laser generates an optical pulse by a pulse from the pulse generator, and the pulse current of the pulse generator and An optical information storage device, wherein a bias value of the DC bias source is selected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56204045A JPS58105492A (en) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | Storage device of optical information |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56204045A JPS58105492A (en) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | Storage device of optical information |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58105492A JPS58105492A (en) | 1983-06-23 |
| JPS624800B2 true JPS624800B2 (en) | 1987-01-31 |
Family
ID=16483833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56204045A Granted JPS58105492A (en) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | Storage device of optical information |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58105492A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013160571A (en) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Hikari Triode Corp | Closed system signal propagation device, and absorption spectrometry device and optical memory device including the same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52113132A (en) * | 1976-03-18 | 1977-09-22 | Fujitsu Ltd | Opitcal fiber memory unit |
| JPS538530A (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light delay line memory |
-
1981
- 1981-12-16 JP JP56204045A patent/JPS58105492A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013160571A (en) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Hikari Triode Corp | Closed system signal propagation device, and absorption spectrometry device and optical memory device including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58105492A (en) | 1983-06-23 |
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