JPH059770B2 - - Google Patents
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- JPH059770B2 JPH059770B2 JP1248122A JP24812289A JPH059770B2 JP H059770 B2 JPH059770 B2 JP H059770B2 JP 1248122 A JP1248122 A JP 1248122A JP 24812289 A JP24812289 A JP 24812289A JP H059770 B2 JPH059770 B2 JP H059770B2
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本考案はフアブリ・ペロー電気光学変調器の原
理を利用した光ゲートアレイに関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical gate array using the principle of Fabry-Perot electro-optic modulator.
(従来の技術)
印加電界に応じて屈折率が変化する電気光学結
晶とフアブリ・ペロー共振器とを組み合わせたフ
アブリ・ペロー電気光学変調器が既知である。第
4図はこのフアブリ・ペロー電気光学変調器の原
理を示す模式図である。光路長Lを以て2個の凹
面鏡1及び2を配置し、これら凹面鏡間に電気光
学結晶素子3を配置する。電気光学結晶素子は、
この素子の光軸と直交する方向の両側に対向配置
した電極4a及び4bを有し、これら電極間にバ
イアス電源5を接続して電気光学結晶素子3に光
軸と直交する方向に電界を与える。図面の左側か
ら周波数変調されるべき光ビームbを入射させる
と、凹面鏡1と2との間で多重反射を繰り返し、
フアブリ・ペロー共振器全体としての光透過度は
入射光の光周波数すなわち波長に依存し、第5図
に示す光透過特性が得られる。第5図aは共振器
長Lを一定にした場合の光周波数νに対する光透
過度Tの関係を示し、第5図bは入射光の光周波
数νを一定にした場合の共振器長Lと光透過度T
との関係を示す。第5図aに示すように、共振器
長Lが一定の場合C/2Lの周期で(Cは光速)
狭い透過帯域が発生する。従つて、このフアブ
リ・ペロー共振器は狭帯域の光帯域フイルタとし
て作用することになる。一方、第5図bに示すよ
うに、入射光の光周波数が一定の場合共振器の光
学長をわずかに変化させるだけで光透過度を0か
らTnaxまで変化させることができる。従つて、
凹面鏡1と2との間の光路中に配置した電気光学
結晶に印加した電界強度を変化させて共振器の光
路長を微小距離だけ変化させることにより光透過
度を高感度で制御することができる。この場合、
電源5に所定の周波数を持たせれば、共振器の光
学距離も電源5の周波数に応じて変化するから高
感度の光変調器を実現することができる。(Prior Art) A Fabry-Perot electro-optic modulator is known, which combines an electro-optic crystal whose refractive index changes depending on an applied electric field and a Fabry-Perot resonator. FIG. 4 is a schematic diagram showing the principle of this Fabry-Perot electro-optic modulator. Two concave mirrors 1 and 2 are arranged with an optical path length L, and an electro-optic crystal element 3 is arranged between these concave mirrors. The electro-optic crystal element is
It has electrodes 4a and 4b arranged opposite to each other on both sides in a direction perpendicular to the optical axis of this element, and a bias power supply 5 is connected between these electrodes to apply an electric field to the electro-optic crystal element 3 in a direction perpendicular to the optical axis. . When a light beam b to be frequency modulated is incident from the left side of the drawing, multiple reflections occur between concave mirrors 1 and 2,
The optical transmittance of the Fabry-Perot resonator as a whole depends on the optical frequency, that is, the wavelength, of the incident light, and the optical transmittance characteristics shown in FIG. 5 are obtained. Figure 5a shows the relationship between the optical frequency ν and the optical transmittance T when the resonator length L is constant, and Figure 5b shows the relationship between the resonator length L and the optical frequency ν when the incident light is constant. Light transmittance T
Indicates the relationship between As shown in Figure 5a, when the resonator length L is constant, the period is C/2L (C is the speed of light).
A narrow transmission band occurs. Therefore, this Fabry-Perot resonator acts as a narrow band optical band filter. On the other hand, as shown in FIG. 5b, when the optical frequency of the incident light is constant, the optical transmittance can be changed from 0 to T nax by only slightly changing the optical length of the resonator. Therefore,
By changing the electric field intensity applied to the electro-optic crystal placed in the optical path between concave mirrors 1 and 2 and changing the optical path length of the resonator by a minute distance, the light transmittance can be controlled with high sensitivity. . in this case,
If the power source 5 has a predetermined frequency, the optical distance of the resonator will also change depending on the frequency of the power source 5, making it possible to realize a highly sensitive optical modulator.
(発明が解決しようとする課題)
上述したフアブリ・ペロー電気光学変調器は、
他の周波数変調器に比べて比較的簡単な構成で変
調できる利点を有している。しかも、共振器長を
わずかに変化させるだけで変調することができる
ので、高感度で変調できる大きな利点も併せて具
えている。従つて、このような特性を利用するこ
とにより光論理処理を実行する可能性が想定でき
る。(Problems to be Solved by the Invention) The Fabry-Perot electro-optic modulator described above has the following problems:
It has the advantage of being able to perform modulation with a relatively simple configuration compared to other frequency modulators. Furthermore, since modulation can be performed by only slightly changing the resonator length, it also has the great advantage of being able to modulate with high sensitivity. Therefore, it is possible to imagine the possibility of performing optical logic processing by utilizing such characteristics.
従つて、本発明の目的はフアブリ・ペロー電気
光学変調器が有する利点をそのまま利用し種々の
論理演算を行なうことができる光論理ゲートを提
供するものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical logic gate that can perform various logic operations by utilizing the advantages of the Fabry-Perot electro-optic modulator.
(課題を解決するための手段)
本発明による光ゲート、印加電界に応じて屈折
率が変化する平面状の電気光学結晶体と、この電
気光学結晶体の両側にそれぞれ形成した第1及び
第2の反射層と、これら反射層上にそれぞれ形成
した第1及び第2の透明電極と、前記第1の透明
電極に第1のバイアス電圧を印加する第1のバイ
アス源と、前記第2の透明電極に第2のバイアス
電圧を印加する第2のバイアス源と、第1の透明
電極の接続を基準電位と第1のバイアス電圧との
間で選択的に切り換える第1のスイツチング素子
と、第2の透明電極の接続を基準電位と第2のバ
イアス電圧との間で選択的に切り換える第2のス
イツチング素子とを具え、
前記電気光学結晶体と、第1及び第2の反射層
と、第1及び第2の透明電極とによつて光共振器
を構成し、この光共振器が、実効共振器長に応じ
て狭帯域光透過ピーク位置と光をほとんど透過し
ない光遮断位置とを交互に占める透過特性を有
し、前記第1及び第2の透明電極に印加される電
位を切り換えることにより前記光共振器の実効共
振器長を制御して光共振器を選択的に光透過ピー
ク位置又は光遮断位置に設定し、前記第1及び第
2の透明電極に印加される電位信号を入力論理信
号として用いることにより2入力光論理処理を行
うことを特徴とする。(Means for Solving the Problems) An optical gate according to the present invention includes a planar electro-optic crystal whose refractive index changes depending on an applied electric field, and first and second electrodes formed on both sides of the electro-optic crystal. a reflective layer, first and second transparent electrodes respectively formed on these reflective layers, a first bias source that applies a first bias voltage to the first transparent electrode, and a second transparent electrode. a second bias source that applies a second bias voltage to the electrode; a first switching element that selectively switches the connection of the first transparent electrode between the reference potential and the first bias voltage; a second switching element that selectively switches the connection of the transparent electrode between the reference potential and the second bias voltage, the electro-optic crystal, the first and second reflective layers, and the first and a second transparent electrode constitute an optical resonator, and this optical resonator alternately occupies a narrow band light transmission peak position and a light blocking position where almost no light is transmitted, depending on the effective resonator length. The effective resonator length of the optical resonator is controlled by switching the potential applied to the first and second transparent electrodes, and the optical resonator is selectively adjusted to the light transmission peak position or the light transmission characteristic. It is characterized in that two-input optical logic processing is performed by setting it at a cut-off position and using potential signals applied to the first and second transparent electrodes as input logic signals.
本発明では、箔状又は薄膜状の電気光学結晶体
の両側に反射層を形成してフアブリ・ペロー共振
器を構成する。このフアブリ・ペロー共振器の光
軸方向の両側に互いに直交する細条状透明電極を
形成し、一方の側の電極を列電極とし他方の側に
形成した電極を行電極とする。フアブリ・ペロー
共振器の透明電極によつてマトリツクス状に規定
される各区域は、電極に印加される電圧に応じて
実効光学長が変化するから、これら微小区域は微
小面積のフアブリ・ペロー共振器素子を構成する
ことになる。そして、行及び列電極の両方にバイ
アスが印加されたときの各共振器素子の実効光学
長Lが、
L=λ/2m
(mは整数、λは入射光の波長)となるように
設定すれば、各共振器素子は高光透過状態とな
る。一方、これ以外のバイアス状態に設定すると
光をほとんど透過しない光遮断状態となる。従つ
て2個のバイアス電圧をそれぞれ入力信号とすれ
ば、AND処理やE−OR処理を行なう2入力型の
光論理ゲート素子を実現することができる。 In the present invention, a Fabry-Perot resonator is constructed by forming reflective layers on both sides of a foil-like or thin-film electro-optic crystal. Strip-shaped transparent electrodes are formed perpendicularly to each other on both sides of the Fabry-Perot resonator in the optical axis direction, with the electrodes on one side serving as column electrodes and the electrodes formed on the other side serving as row electrodes. The effective optical length of each area defined in a matrix by the transparent electrodes of the Fabry-Perot resonator changes depending on the voltage applied to the electrodes, so these micro areas are fabricated into a Fabry-Perot resonator with a small area. This will constitute an element. Then, set the effective optical length L of each resonator element when bias is applied to both the row and column electrodes to be L = λ/2m (m is an integer and λ is the wavelength of the incident light). For example, each resonator element is in a high light transmission state. On the other hand, if a bias state other than this is set, a light blocking state occurs in which almost no light is transmitted. Therefore, by using two bias voltages as input signals, it is possible to realize a two-input optical logic gate element that performs AND processing or E-OR processing.
(実施例)
第1図は本発明による光論理ゲート及びその2
次アレイの一例の構成を示すものであり、第1図
aは斜視図、第1図bは上面図、第1図cは平面
図である。印加される電界強度に応じて屈折率が
変化する電気光学結晶材料、例えばリン酸二水素
カリウム、リン酸重水素カリウム、タンタル酸リ
チウム、ニオブ酸リチウム、AsGa,InP等から
成る電気光学結晶体10を用いる。この電気光学
結晶体10は例えば厚さ50μm程度又はそれ以下
の厚さの箔状体又は薄膜のものとすることができ
る。この電気光学結晶体10の両側に第1及び第
2の反射層11及び12をそれぞれ形成する。こ
れら反射層は誘電体多層膜又は金属膜で構成す
る。これら第1及び第2の反射層上に第1透明電
極群EDY1〜EDY4(列電極)及び第2透明電極群
EDX1〜EDX4(行電極)をそれぞれ形成する。こ
れら電極は細条状をなし、例えば第1電極EDY
はY方向に延在し第2電極EDXはY方向と直交
するX方向に延在する。尚、図面を簡略化するた
め4本の電極を用いたが、勿論多数本の電極を用
いることができ、m本及びn本の電極を用いれ
ば、m×n個のマトリツクス電極を構成できる。
第1図Cに示すように、第1電極群EDY1〜
EDY4をそれぞれ第1のスイツチング素子群
SWY1〜SWY4を介して第1電圧源13に接続
し、第2電極群EDX1〜EDX4をそれぞれ第2の
スイツチング素子群SWX1〜SWX4を介して第2
電圧源14に接続する。(Example) FIG. 1 shows an optical logic gate according to the present invention and part 2.
1A is a perspective view, FIG. 1B is a top view, and FIG. 1C is a plan view. An electro-optic crystal 10 made of an electro-optic crystal material whose refractive index changes depending on the applied electric field strength, such as potassium dihydrogen phosphate, potassium deuterium phosphate, lithium tantalate, lithium niobate, AsGa, InP, etc. Use. The electro-optic crystal 10 can be a foil-like body or a thin film having a thickness of about 50 μm or less, for example. First and second reflective layers 11 and 12 are formed on both sides of this electro-optic crystal body 10, respectively. These reflective layers are composed of a dielectric multilayer film or a metal film. A first transparent electrode group EDY 1 to EDY 4 (column electrodes) and a second transparent electrode group are formed on these first and second reflective layers.
Form EDX 1 to EDX 4 (row electrodes), respectively. These electrodes are strip-shaped, for example, the first electrode EDY
extends in the Y direction, and the second electrode EDX extends in the X direction orthogonal to the Y direction. Although four electrodes are used to simplify the drawing, it is of course possible to use a large number of electrodes, and by using m and n electrodes, m×n matrix electrodes can be constructed.
As shown in FIG. 1C, the first electrode group EDY 1 ~
EDY 4 is the first switching element group.
SWY 1 to SWY 4 are connected to the first voltage source 13, and second electrode groups EDX 1 to EDX 4 are connected to the second voltage source 13 via second switching element groups SWX 1 to SWX 4 , respectively.
Connect to voltage source 14.
電気光学結晶体10に垂直に平行光ビームbを
投射すると、入射光は第1反射層11と第2反射
層12との間で多重反射を繰返し、従つて電気光
学結晶体10と第1及び第2の反射層11及び1
2とによりフアブリ・ペローの共振器が構成され
る。 When the parallel light beam b is projected perpendicularly onto the electro-optic crystal 10, the incident light undergoes multiple reflections between the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12, and therefore the electro-optic crystal 10 and the first and Second reflective layer 11 and 1
2 constitute a Fabry-Perot resonator.
一方、電気光学結晶体10は印加される電界強
度に応じて屈折率が変化し、この屈折率の変化に
よつて光学長が変化する。そして、第1及び第2
電圧源によつて電気光学結晶体に生ずる電界強度
は、第1電圧源のバイアスと第2電圧源のバイア
スとの和のバイアスによつて生ずる電界強度とな
る。従つて、アレイ全体としてのフアブリ・ペロ
ー共振器のうち第1電極群EDYと第2電極群
EDXとによつてマトリツクス状に規定される微
小区域は、第1及び第2のスイツチング素子群に
よつて制御される無バイアス状態、第1電圧源に
よるバイアスだけが印加された状態及び第1及び
第2の電圧源によるバイアスが印加された状態の
3種類のバイアス状態を選択的に占めるフアブ
リ・ペロー共振器素子を構成する。 On the other hand, the refractive index of the electro-optic crystal 10 changes depending on the applied electric field strength, and the optical length changes due to the change in the refractive index. And the first and second
The electric field intensity generated in the electro-optic crystal by the voltage source is the electric field intensity generated by the sum of the bias of the first voltage source and the bias of the second voltage source. Therefore, among the Fabry-Perot resonators as a whole array, the first electrode group EDY and the second electrode group
The minute areas defined in a matrix by the EDX are in an unbiased state controlled by the first and second switching element groups, in a state in which only the bias from the first voltage source is applied, and in a state in which only the bias from the first and second switching elements is applied. A Fabry-Perot resonator element is configured that selectively occupies three types of bias states, including a state where a bias is applied by a second voltage source.
第2図は第1図に示す構成のフアブリ・ペロー
共振器の共振器長Lと光透過度との関係を示すグ
ラフである。前述したように、フアブリ・ペロー
共振器は共振器長Lが、以下の式を満足する場合
極めて急峻な狭帯域光透過特性を示す。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the resonator length L and the optical transmittance of the Fabry-Perot resonator having the configuration shown in FIG. As described above, the Fabry-Perot resonator exhibits extremely steep narrow-band light transmission characteristics when the resonator length L satisfies the following equation.
L=λ/2m
ここで、λは入射光の波長、mは整数である。
従つて、無バイアス時の共振器長L0並びに一方
のバイアスだけが印加されたときの共振器長Lo
+ΔLが光透過ピークの共振器長間の中間に位置
し、第1及び第2のバイアスが共に印加されたと
きの共振器長
Lo+2ΔLが、Lo+2ΔL=λ/2m
の条件を満たすように共振器長並びに第1及び第
2の電圧源のバイアス値を設定すれば、各フアブ
リ・ペロー共振器素子は高光透過状態(オン状
態)と光をほとんど透過しない低光透過状態(オ
フ状態)を選択的に占めることができる。この結
果、第1及び第2の電極群EDY及びEDXによつ
てマトリツクス状に規定される区域は、高光透過
状態と低光透過状態を選択的に占める光ゲート素
子として機能し、従つて本例のフアブリ・ペロー
共振器は2次元光ゲートアレイを構成することに
なる。すなわち、2個のバイアス電圧を入力信号
として用いることにより、AND処理を行なう2
入力型光論理ゲートを実現することができる。
尚、フアブリ・ペロー共振器は極めて急峻な狭帯
域光透過特性を有するから、無バイアス時の共振
器長Loを光透過ピークの発生する共振器長の位
置に近づけることにより低い駆動電圧で制御する
こともできる。このように構成すれば、i行j行
で表示されるアドレスのゲート素子をオンさせる
場合、i番目の行電極スイツチング素子を導通状
態とし、列電極のj番目のスイツチング素子を導
通状態とすれば選択的にオン状態とすることがで
きる。また、ライン順次で行選択する場合、全て
の列電極用スイツチング素子を導通状態とし、行
電極用スイツチング素子を順次導通状態とするこ
とにより一ライン毎に光ゲート素子をオンさせる
こともできる。 L=λ/2m Here, λ is the wavelength of the incident light, and m is an integer.
Therefore, the resonator length L 0 when no bias is applied and the resonator length Lo when only one bias is applied.
The resonator length is set so that +ΔL is located midway between the resonator lengths at the light transmission peak, and the resonator length Lo+2ΔL when both the first and second biases are applied satisfies the condition Lo+2ΔL=λ/2m. In addition, by setting the bias values of the first and second voltage sources, each Fabry-Perot resonator element can be selectively switched between a high light transmission state (on state) and a low light transmission state (off state) in which almost no light is transmitted. can be occupied. As a result, the area defined in a matrix by the first and second electrode groups EDY and EDX functions as a light gate element that selectively occupies the high light transmission state and the low light transmission state, and therefore, in this example. The Fabry-Perot resonator constitutes a two-dimensional optical gate array. In other words, two bias voltages are used as input signals to perform AND processing.
An input type optical logic gate can be realized.
Furthermore, since the Fabry-Perot resonator has an extremely steep narrow band optical transmission characteristic, it is controlled with a low driving voltage by bringing the resonator length Lo in the unbiased state close to the position of the resonator length where the optical transmission peak occurs. You can also do that. With this configuration, when turning on the gate element of the address displayed in the i-th row and the j-th row, the i-th row electrode switching element is brought into a conductive state, and the j-th column electrode switching element is brought into a conductive state. It can be selectively turned on. Furthermore, when rows are selected line-sequentially, the optical gate elements can be turned on line by line by turning on all the column electrode switching elements and sequentially turning on the row electrode switching elements.
尚、上述した実施例では、2個の駆動電圧が印
加されるとオン状態となるアンドゲート形光ゲー
トアレイとしたが、どちらか一方のバイアスが印
加されたときオン状態となり両方のバイアスが印
加されたときオフ状態となる排他的オア形で動作
する光ゲートアレイとすることもできる。 In the above embodiment, the AND gate type optical gate array is turned on when two driving voltages are applied, but it is turned on when either one of the biases is applied, and when both biases are applied. It may also be an optical gate array that operates in an exclusive-OR fashion, being in an off state when the gate is turned off.
第3図a及びbはフアブリ・ペロー変調器を高
速動作させるための一例の構成を示す斜視図であ
る。透明基板20上に第1の反射層21を形成
し、この上に電気光学結晶薄膜22を形成し、電
気光学結晶薄膜上に第2の反射層23を形成す
る。さらに、第2反射層上に所定の距離だけ離間
させて第1及び第2の細条状電極24及び25を
形成し、これら電極端の一端に整合負荷27を接
続する。そして、第1透明電極と第2電極との間
に変調すべき光ビームを入射させ、第1電極24
と第2電極25との間に駆動電圧源26を接続す
る。一般に電気光学変調器では、電気信号と光信
号とがオーバラツプする部分で電気信号により屈
折率が変化する電気光学相互作用が生じ、この相
互作用により光ビームが変調される。この場合、
低周波数領域においては電気光学相互作用領域が
長いほど変調感度が良好になり、高周波数領域で
は逆に変調特性が劣化してしまう。この理由とし
て、電極の電気伝送特性が高電気周波数において
表皮効果等によつて劣化する他、電気信号の伝送
速度が光の伝達速度と相違するため相互作用領域
を光信号及び電気信号が伝送中に光側から見た場
合の電気信号の位相が反転し、変調効果が相殺さ
れることに起因すると考えられる。相互作用長が
1mm程度の場合この領域を通過する光の走行時間
は高々数ピコ秒程度であるから、電気信号が十分
良好に印加できれば、1mm程度の相互作用長でピ
コ秒で応答する変調器を構成できる。しかしなが
ら、電極長が1mm以上の場合この電極上を数ピコ
秒の電気信号を伝送させることは困難であり、ピ
コ秒の電気的帯域を得るためには電極長を1mmよ
りも一層短く、例えば100μm以下にする必要が
ある。しかし、これでは、十分な変調感度を得る
のに必要な相互作用長が不足してしまう。そこ
で、第3図に示すように光が短い電極間を多数回
繰り返し通過するようなフアブリ・ペロー共振器
構造とすれば、電気的に短く光学的には実効的に
長い変調器を構成できる。変調部に対する電極長
は数10μmであり、変調すべき光ビームを微細径
に集束すれば十分実用化でき、数100GHzの変調
信号でも歪なく変調領域に伝送できる。一方、そ
の変調帯域は光共振器の透過帯域で決まり、共振
器長が10〜20μm程度と短いので、フイネスが50
程度でも200〜300GHz程度にできる。 FIGS. 3a and 3b are perspective views showing an example configuration for operating a Fabry-Perot modulator at high speed. A first reflective layer 21 is formed on a transparent substrate 20, an electro-optic crystal thin film 22 is formed on this, and a second reflective layer 23 is formed on the electro-optic crystal thin film. Further, first and second strip electrodes 24 and 25 are formed on the second reflective layer at a predetermined distance apart, and a matching load 27 is connected to one end of these electrodes. Then, a light beam to be modulated is made to enter between the first transparent electrode and the second electrode, and the first electrode 24
A driving voltage source 26 is connected between the first electrode 25 and the second electrode 25 . Generally, in an electro-optic modulator, an electro-optic interaction occurs in which the refractive index changes depending on the electrical signal at a portion where an electrical signal and an optical signal overlap, and the optical beam is modulated by this interaction. in this case,
In the low frequency region, the longer the electro-optic interaction region, the better the modulation sensitivity becomes, whereas in the high frequency region, the modulation characteristics deteriorate. The reason for this is that the electrical transmission characteristics of the electrode deteriorate at high electrical frequencies due to skin effects, etc., and the transmission speed of electrical signals is different from the transmission speed of light, so optical and electrical signals are transmitted through the interaction region. This is thought to be due to the fact that the phase of the electrical signal when viewed from the optical side is reversed, and the modulation effect is canceled out. When the interaction length is about 1 mm, the travel time of light passing through this region is at most several picoseconds, so if an electrical signal can be applied well enough, a modulator that responds in picoseconds with an interaction length of about 1 mm can be created. can be configured. However, when the electrode length is 1 mm or more, it is difficult to transmit an electrical signal of several picoseconds over this electrode, and in order to obtain an electrical band of picoseconds, the electrode length must be shorter than 1 mm, for example, 100 μm. It is necessary to do the following. However, this results in a lack of interaction length necessary to obtain sufficient modulation sensitivity. Therefore, if a Fabry-Perot resonator structure is used in which light repeatedly passes between short electrodes many times as shown in FIG. 3, a modulator that is electrically short and optically long can be constructed. The electrode length for the modulation section is several tens of micrometers, and if the light beam to be modulated is focused to a minute diameter, it can be put into practical use, and even modulation signals of several hundred GHz can be transmitted to the modulation region without distortion. On the other hand, the modulation band is determined by the transmission band of the optical resonator, and since the resonator length is short at about 10 to 20 μm, the finesse is 50 μm.
It is possible to achieve a speed of about 200 to 300 GHz.
この場合、変調感度はmm長さの変調器と同程
度、帯域は数10μm程度の変調器と同程度にな
る。また、実際の電極長さはmm程度にもcm程度に
もできるので(ただし、高速応答、広帯域動作す
るのは前の数十μm部分のみであるが)、第3図
bに示すように、光照射する場所を電極に沿つ
て、移動したり、同時にいくつもの光ビームを変
調したりすることも可能になるから、光ビームの
入射部がそれぞれ変調器に対応する。従つて、共
通の電極を用いて変調器アレイを構成できること
になる。これにより、比較的低速のギガヘルツ周
波数領域では電気信号の波形プローブに利用で
き、数百ギガヘルツ領域では電極線路の電気信号
伝送特性検査にも利用できる。 In this case, the modulation sensitivity is on the same level as a modulator with a length of mm, and the band is on the same level as a modulator with a length of several tens of μm. In addition, since the actual electrode length can be made to the order of mm or cm (however, only the first few tens of μm portion is capable of high-speed response and broadband operation), as shown in Figure 3b, It is also possible to move the light irradiation location along the electrode and to modulate multiple light beams at the same time, so each light beam incidence part corresponds to a modulator. Therefore, a modulator array can be constructed using a common electrode. As a result, it can be used for waveform probes of electrical signals in the relatively low-speed gigahertz frequency range, and can also be used for testing electrical signal transmission characteristics of electrode lines in the hundreds of gigahertz range.
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々
の変形や変更が可能である。例えば上述し実施例
では2個のバイアスだけを用いたが、共振器全体
にベースバイアスを印加し、このベースバイアス
にさらに第1及び第2のバイアスを重畳して各共
振器素子の光透過状態を選択的に制御することも
できる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible. For example, although only two biases were used in the embodiment described above, a base bias is applied to the entire resonator, and the first and second biases are further superimposed on this base bias to determine the light transmission state of each resonator element. can also be selectively controlled.
(発明の効果)
以上説明したように本発明によれば、電気光学
結晶体の両側に反射層を形成してフアブリ・ペロ
ー共振器を構成し、さらに反射層上に互いに直交
する細条状透明電極をそれぞれ形成しているか
ら、全体としてのフアブリ・ペロー共振器のうち
透明電極によつてマトリツクス状に規定される微
小区域が印加バイアスによつて選択的に制御され
る光ゲート素子を構成する。この結果、電気信号
によつて制御できる2入力型光論理ゲート及び2
次元光ゲートアレイを実現することができる。さ
らに、本発明による光ゲートアレイの各ゲート素
子はそれぞれフアブリ・ペロー共振器素子で構成
されているから、フアブリ・ペロー共振器が持つ
急峻な狭帯域光透過、光反射特性が有効に利用さ
れ、従つて高感度及び低駆動電圧が作動できる。
特に、従来の電気光学変調器はλ/2に相当する
位相差を与える必要があるが、本発明においては
λ/2以下の微小な位相差を与えるだけで駆動で
きる大きな利点が達成される。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, reflective layers are formed on both sides of an electro-optic crystal to constitute a Fabry-Perot resonator, and transparent strips are formed on the reflective layer at right angles to each other. Since the electrodes are respectively formed, micro areas defined in a matrix by the transparent electrodes in the overall Fabry-Perot resonator constitute a light gate element that is selectively controlled by the applied bias. . As a result, a two-input optical logic gate that can be controlled by electrical signals and two
A dimensional optical gate array can be realized. Furthermore, since each gate element of the optical gate array according to the present invention is composed of a Fabry-Perot resonator element, the steep narrow band light transmission and light reflection characteristics of the Fabry-Perot resonator can be effectively utilized. Therefore, high sensitivity and low driving voltages can be operated.
In particular, while conventional electro-optic modulators need to provide a phase difference equivalent to λ/2, the present invention achieves the great advantage of being able to be driven by only providing a minute phase difference of λ/2 or less.
さらに、箔状または薄膜状の電気光学結晶体の
両側に反射層を直接形成し、これら反射層上に細
条状透明電極を直接形成しているから、薄形でし
かも小型な光ゲートアレイを実現できる。 Furthermore, since reflective layers are directly formed on both sides of the foil-like or thin-film electro-optic crystal, and strip-like transparent electrodes are directly formed on these reflective layers, a thin and compact optical gate array can be achieved. realizable.
第1図a〜cは本発明による光ゲートアレイの
一例の構成を示す斜視図、上面図、平面図、第2
図は共振器長Lと光透過度との関係を示すグラ
フ、第3図a及びbはフアブリ・ペロー変調器を
高速動作させる構成を示す斜視図、第4図は従来
のフアブリ・ペロー電気光学変調器の構成を示す
線図、第5図a及びbはフアブリ・ペロー変調器
の光透過特性を示すグラフである。
10……電気光学結晶体、11,12……反射
層、13,14……電圧源、EDY1〜EDY4……
第1電極、EDX1〜EDX2……第2電極、SWY1
〜SWY4……第1スイツチング素子、SWX1〜
SWX4……第2スイツチング素子。
1a to 1c are a perspective view, a top view, a plan view, and a second
The figure is a graph showing the relationship between the resonator length L and the optical transmittance, Figures 3a and b are perspective views showing a configuration for operating a Fabry-Perot modulator at high speed, and Figure 4 is a conventional Fabry-Perot electro-optical device. Diagrams showing the structure of the modulator, and FIGS. 5a and 5b are graphs showing the light transmission characteristics of the Fabry-Perot modulator. 10... Electro-optic crystal, 11, 12... Reflective layer, 13, 14... Voltage source, EDY 1 to EDY 4 ...
1st electrode, EDX 1 ~ EDX 2 ... 2nd electrode, SWY 1
~SWY 4 ...First switching element, SWX 1 ~
SWX 4 ...Second switching element.
Claims (1)
電気光学結晶体と、この電気光学結晶体の両側に
それぞれ形成した第1及び第2の反射層と、これ
ら反射層上にそれぞれ形成した第1及び第2の透
明電極と、前記第1の透明電極に第1のバイアス
電圧を印加する第1のバイアス源と、前記第2の
透明電極に第2のバイアス電圧を印加する第2の
バイアス源と、第1の透明電極の接続を基準電位
と第1のバイアス電圧との間で選択的に切り換え
る第1のスイツチング素子と、第2の透明電極の
接続を基準電位と第2のバイアス電圧との間で選
択的に切り換える第2のスイツチング素子とを具
え、 前記電気光学結晶体と、第1及び第2の反射層
と、第1及び第2の透明電極とによつて光共振器
を構成し、この光共振器が、実効共振器長に応じ
て狭帯域光透過ピーク位置と光をほとんど透過し
ない光遮断位置とを交互に占める透過特性を有
し、前記第1及び第2の透明電極に印加される電
位を切り換えることにより前記光共振器の実効共
振器長を制御して光共振器を選択的に光透過ピー
ク位置又は光遮断位置に設定し、前記第1及び第
2の透明電極に印加される電位信号を入力論理信
号として用いることにより2入力光論理処理を行
うことを特徴とする光論理ゲート。 2 印加電界に応じて屈折率が変化する平面状の
電気光学結晶体と、この電気光学結晶体の両側に
それぞれ形成した第1及び第2の反射層と、これ
ら反射層上にそれぞれ形成した第1及び第2の透
明電極と、前記第1の透明電極に第1のバイアス
電圧を印加する第1のバイアス源と、前記第2の
透明電極に第2のバイアス電圧を印加する第2の
バイアス源と、第1の透明電極の接続を基準電位
と第1のバイアス電圧との間で選択的に切り換え
る第1のスイツチング素子と、第2の透明電極の
接続を基準電位と第2のバイアス電圧との間で選
択的に切り換える第2のスイツチング素子とを具
え、 前記電気光学結晶体と、第1及び第2の反射層
と、第1及び第2の透明電極とによつて光共振器
を構成し、この光共振器が、実効共振器長に応じ
て狭帯域光透過ピーク位置と光をほとんど透過し
ない光遮断位置とを交互に占める透過特性を有
し、前記第1及び第2の透明電極に印加される電
位を切り換えることにより前記光共振器の実効共
振器長を制御し、前記光共振器が、少なくとも第
1及び第2のバイアス電圧が透明電極に印加され
たとき、光透過ピーク位置を占めるように設定
し、前記透明電極に印加される電位信号を入力論
理信号として用いることにより2入力光論理処理
を行うことを特徴とする光論理ゲート。 3 印加電界に応じて屈折率が変化する平面状の
電気光学結晶体と、この電気光学結晶体の両側に
それぞれ形成した第1及び第2の反射層と、第1
反射層上に形成され、互いに平行に延在する複数
の細条状透明電極から成る第1電極群と、第2反
射層上に形成され、第1電極の延在方向と直交す
る方向に互いに平行に延在する複数の細条状透明
電極から成る第2電極群と、前記第1電極群の各
電極に第1のバイアス電圧を印加する第1のバイ
アス源と、第2電極群の各電極に第2のバイアス
電圧を印加する第2バイアス源と、第1電極群の
各電極の接続を基準電位と第1バイアス源との間
で選択的に切り換える第1のスイツチング素子群
と、第2電極群の各電極を基準電位と第2バイア
ス源との間で選択的に切り換える第2のスイツチ
ング素子群とを具え、前記電気光学結晶体と、第
1及び第2の反射層と、第1及び第2の電極群と
によつて、マトリツクス状に配列された複数の光
共振器から成る光共振器アレイを構成し、これら
光共振器が、実効共振器長に応じて狭帯域光透過
ピーク位置と光をほとんど透過しない光遮断位置
とを交互に占める透過特性を有し、前記第1及び
第2の透明電極に印加される電位を切り換えるこ
とにより前記各光共振きの実効共振器長を制御し
て各光共振器を選択的に光透過ピーク位置又は光
遮断位置にそれぞれ設定し、前記透明電極に印加
される電位信号を入力論理信号として用いること
により2入力光論理処理を行うことを特徴とする
光論理ゲートアレイ。 4 印加電界に応じて屈折率が変化する平面状の
電気光学結晶体と、この電気光学結晶体の両側に
それぞれ形成した第1及び第2の反射層と、第1
反射層上に形成され、互いに平行に延在する複数
の細条状透明電極から成る第1電極群と、第2反
射層上に形成され、第1電極の延在方向と直交す
る方向に互いに平行に延在する複数の細条状透明
電極から成る第2電極群と、前記第1電極群の各
電極に第1のバイアス電圧を印加する第1のバイ
アス源と、第2電極群の各電極に第2のバイアス
電圧を印加する第2バイアス源と、第1電極群の
各電極の接続を基準電位と第1バイアス源との間
で選択的に切り換える第1のスイツチング素子群
と、第2電極群の各電極の接続を基準電位と第2
バイアス源との間で選択的に切り換える第2のス
イツチング素子群とを具え、前記電気光学結晶体
と、第1及び第2の反射層と、及び第1及び第2
の電極群とによつて、マトリツクス状に配列され
た狭帯域光透過特性を有する複数の光共振器から
成る光共振器アレイを形成し、各光共振器の実効
共振器長を第1及び第2のバイアス電圧によつて
選択的に制御し、第1及び第2のバイアス電圧の
両方が印加されたとき実効共振器長を光透過ピー
ク位置に設定し、これ以外のバイアス状態におい
ては入射光をほとんど透過しない光遮断状態に設
定し、或は、第1のバイアス電圧又は第2のバイ
アス電圧だけが印加されたとき実効共振器長を光
透過ピーク位置に設定し、これ以外のバイアス状
態においては入射光をほとんど透過しない光遮断
に設定し、前記第1及び第2の透明電位に印加さ
れる電位信号を入力論理信号として用いることに
より2入力光論理処理を行うことを特徴とする光
論理ゲートアレイ。[Scope of Claims] 1. A planar electro-optic crystal whose refractive index changes depending on an applied electric field, first and second reflective layers formed on both sides of the electro-optic crystal, and these reflective layers. a first bias source that applies a first bias voltage to the first transparent electrode, a first bias source that applies a first bias voltage to the first transparent electrode, and a second bias voltage that applies a second bias voltage to the second transparent electrode. A first switching element selectively switches the connection between the second bias source to be applied and the first transparent electrode between the reference potential and the first bias voltage, and the connection between the second transparent electrode and the first transparent electrode at the reference potential. and a second switching element that selectively switches between the first and second bias voltages, and the electro-optic crystal, the first and second reflective layers, and the first and second transparent electrodes. This constitutes an optical resonator, and this optical resonator has a transmission characteristic that alternately occupies a narrow band light transmission peak position and a light blocking position where almost no light is transmitted, depending on the effective resonator length, and The effective resonator length of the optical resonator is controlled by switching the potentials applied to the first and second transparent electrodes to selectively set the optical resonator to a light transmission peak position or a light blocking position; An optical logic gate that performs two-input optical logic processing by using potential signals applied to first and second transparent electrodes as input logic signals. 2. A planar electro-optic crystal whose refractive index changes according to an applied electric field, first and second reflective layers formed on both sides of the electro-optic crystal, and second reflective layers formed on each of these reflective layers. a first bias source that applies a first bias voltage to the first transparent electrode, and a second bias source that applies a second bias voltage to the second transparent electrode. a first switching element that selectively switches the connection between the source and the first transparent electrode between the reference potential and the first bias voltage; and a first switching element that selectively switches the connection between the first transparent electrode and the second transparent electrode between the reference potential and the second bias voltage and a second switching element that selectively switches between the electro-optic crystal, the first and second reflective layers, and the first and second transparent electrodes to form an optical resonator. the optical resonator has a transmission characteristic that alternately occupies a narrow band light transmission peak position and a light blocking position where almost no light is transmitted according to the effective resonator length; The effective resonator length of the optical resonator is controlled by switching the potential applied to the electrode, and the optical resonator has a light transmission peak when at least first and second bias voltages are applied to the transparent electrode. 1. An optical logic gate configured to perform two-input optical logic processing by using a potential signal applied to the transparent electrode as an input logic signal. 3. A planar electro-optic crystal whose refractive index changes depending on an applied electric field, first and second reflective layers formed on both sides of the electro-optic crystal, and a first
A first electrode group consisting of a plurality of strip-shaped transparent electrodes formed on a reflective layer and extending parallel to each other, and a first electrode group formed on a second reflective layer and consisting of a plurality of strip-shaped transparent electrodes extending parallel to each other and mutually extending in a direction perpendicular to the extending direction of the first electrodes. a second electrode group consisting of a plurality of strip-shaped transparent electrodes extending in parallel; a first bias source that applies a first bias voltage to each electrode of the first electrode group; and each electrode group of the second electrode group. a second bias source that applies a second bias voltage to the electrode; a first switching element group that selectively switches the connection of each electrode of the first electrode group between a reference potential and the first bias source; a second switching element group for selectively switching each electrode of the two electrode groups between a reference potential and a second bias source; The first and second electrode groups constitute an optical resonator array consisting of a plurality of optical resonators arranged in a matrix, and these optical resonators transmit narrow band light according to the effective resonator length. It has a transmission characteristic that alternately occupies a peak position and a light blocking position where almost no light is transmitted, and the effective resonator length of each optical resonance can be adjusted by switching the potential applied to the first and second transparent electrodes. to selectively set each optical resonator to a light transmission peak position or a light blocking position, respectively, and perform two-input optical logic processing by using the potential signal applied to the transparent electrode as an input logic signal. An optical logic gate array featuring: 4. A planar electro-optic crystal whose refractive index changes depending on an applied electric field, first and second reflective layers formed on both sides of the electro-optic crystal, and a first
A first electrode group consisting of a plurality of strip-shaped transparent electrodes formed on a reflective layer and extending parallel to each other, and a first electrode group formed on a second reflective layer and consisting of a plurality of strip-shaped transparent electrodes extending parallel to each other and mutually extending in a direction perpendicular to the extending direction of the first electrodes. a second electrode group consisting of a plurality of strip-shaped transparent electrodes extending in parallel; a first bias source that applies a first bias voltage to each electrode of the first electrode group; and each electrode group of the second electrode group. a second bias source that applies a second bias voltage to the electrode; a first switching element group that selectively switches the connection of each electrode of the first electrode group between a reference potential and the first bias source; Connect each electrode of the two electrode groups to the reference potential and the second electrode group.
a second switching element group selectively switching between the bias source and the electro-optic crystal, the first and second reflective layers, and the first and second switching elements;
An optical resonator array consisting of a plurality of optical resonators having narrow band light transmission characteristics arranged in a matrix is formed by the electrode group, and the effective resonator length of each optical resonator is When both the first and second bias voltages are applied, the effective cavity length is set to the light transmission peak position, and in other bias states, the incident light is is set to a light-blocking state where almost no light is transmitted, or the effective resonator length is set to the light transmission peak position when only the first bias voltage or the second bias voltage is applied, and in other bias states. The optical logic is characterized in that the optical logic is set to a light shielding state that hardly transmits incident light, and performs two-input optical logic processing by using potential signals applied to the first and second transparent potentials as input logic signals. gate array.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24812289A JPH03110517A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Optical gate array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24812289A JPH03110517A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Optical gate array |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03110517A JPH03110517A (en) | 1991-05-10 |
| JPH059770B2 true JPH059770B2 (en) | 1993-02-05 |
Family
ID=17173560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24812289A Granted JPH03110517A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Optical gate array |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03110517A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5017765B2 (en) * | 2004-03-30 | 2012-09-05 | 日本電気株式会社 | OPTICAL MODULATOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, MODULATION OPTICAL SYSTEM, OPTICAL INTERCONNECT DEVICE USING SAME, AND OPTICAL COMMUNICATION DEVICE |
| JP2006350031A (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Rohm Co Ltd | Optical modulator and optical control unit using same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56135824A (en) * | 1980-03-26 | 1981-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | Fabry-perot interferometer |
-
1989
- 1989-09-26 JP JP24812289A patent/JPH03110517A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03110517A (en) | 1991-05-10 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |