JPH0711650B2 - Optical D flip-flop circuit - Google Patents
Optical D flip-flop circuitInfo
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- JPH0711650B2 JPH0711650B2 JP23454084A JP23454084A JPH0711650B2 JP H0711650 B2 JPH0711650 B2 JP H0711650B2 JP 23454084 A JP23454084 A JP 23454084A JP 23454084 A JP23454084 A JP 23454084A JP H0711650 B2 JPH0711650 B2 JP H0711650B2
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 光通信システム,光情報処理システム,光交換システム
や光コンピュータ等に使用する光デジタル論理回路に関
するものである。The present invention relates to an optical digital logic circuit used in an optical communication system, an optical information processing system, an optical switching system, an optical computer, and the like.
<従来技術> 近年、光ファイバ技術,光半導体技術の発達により、基
幹伝送を目的とする長距離光通信システムや分散処理装
置間を高効率に接続する光LANシステムが実用化されて
いる。これらのシステムにおいて、光技術は、主に、機
能装置間の接続手段として使われ、機能は、専ら、LSI
を中心とする電子回路技術に負うところが大である。<Prior Art> With the recent development of optical fiber technology and optical semiconductor technology, a long-distance optical communication system for the purpose of backbone transmission and an optical LAN system for highly efficiently connecting distributed processing devices have been put to practical use. In these systems, optical technology is mainly used as a connecting means between functional devices, and the function is exclusively for LSI.
It is largely owed to the electronic circuit technology centered on.
近未来の高度情報化社会の到来を反映して、処理する情
報の多様化、大容量化がますます進むにつれて、その処
理速度の超高速化、処理の複雑化が要求されて来てい
る。これらの要求に対処するためには、光技術を接続手
段としてのみでなく、論理処理手段として使う必要が生
じて来ている。すなわち、伝送されて来た光デジタル信
号を、光のままで、デジタル演算処理を行い、その処理
結果を光で出力し、他装置へ伝送できる,光の高速性,
広帯域性,無誘導性等の特徴を分布に生かした光処理装
置(光情報処理システム,光交換システム等)が不可欠
となる。この種の装置実現には、一般の電気論理回路で
用いられていると同様な光論理機能ブロック、例えば、
光ゲート(INVERTOR,OR,AND,EXOR等)や光フリップフロ
ップ回路,光シフトレジスタ回路,光カウンタ等が構成
されなければならない。Reflecting the arrival of the advanced information society in the near future, as the diversification of information to be processed and the increase in capacity further increase the processing speed and the processing complexity. To meet these demands, it is necessary to use optical technology not only as a connecting means but also as a logic processing means. That is, the transmitted optical digital signal can be digitally processed as it is, and the processing result can be output as light to be transmitted to another device.
Optical processing devices (optical information processing systems, optical switching systems, etc.) that make full use of characteristics such as broadband characteristics and non-inductive characteristics are essential. To realize this type of device, an optical logic functional block similar to that used in a general electric logic circuit, for example,
Optical gates (INVERTOR, OR, AND, EXOR, etc.), optical flip-flop circuits, optical shift register circuits, optical counters, etc. must be constructed.
従来、これらの光論理機能ブロックにおいては、実用に
供されるものは見当らない。Conventionally, none of these optical logic function blocks has been practically used.
<本発明の目的> 本発明は、以上を鑑み、実用的な光Dフリップフロップ
回路を提供することにある。<Object of the Invention> In view of the above, the present invention is to provide a practical optical D flip-flop circuit.
<発明の構成> 上記目的を達成するために、本発明は、第1、第2、及
び、第3の光双安定素子と、光デジタルデータと光クロ
ックパルスとの合波出力を前記第1の光双安定素子へ供
給する第1の合波器と、前記第1の光双安定素子からの
光出力信号を2分割する第1の分岐器と、この分岐器に
より2分割された一方の光出力信号と前記光クロックパ
ルスの反転光クロックパルスとの合波出力を前記第2の
光双安定素子へ供給する第2の合波器と、前記第1の分
岐器で分割されたもう一方の光出力信号と前記第2の光
双安定素子からの光出力信号との合波出力を前記第3の
光双安定素子へ供給する第3の合波器とを備え、前記第
1の光双安定素子は前記光クロックパルスの立上りで前
記光デジタルデータをセットし、前記第2の光双安定素
子は、前記反転光クロックパルスの立上りで前記光デジ
タルデータをセットし、前記第3の光双安定素子は、前
記第3の合波器からの光出力信号を波高値整形した光出
力を出力するようにしたものである。<Structure of the Invention> In order to achieve the above object, the present invention provides the first, second, and third optical bistable elements, and a combined output of optical digital data and an optical clock pulse as the first output. Of the optical bi-stable element, a first splitter for splitting the optical output signal from the first optical bistable element into two, and one of the two split by this splitter. A second multiplexer for supplying a combined output of an optical output signal and an inverted optical clock pulse of the optical clock pulse to the second optical bistable element, and another one divided by the first branching device. A third multiplexer for supplying a combined output of the optical output signal of the second optical bistable element and the optical output signal from the second optical bistable element to the third optical bistable element, The bistable element sets the optical digital data at the rising edge of the optical clock pulse, and the second optical bistable element Sets the optical digital data at the rising edge of the inverted optical clock pulse, and the third optical bistable element outputs an optical output obtained by subjecting the optical output signal from the third multiplexer to peak value shaping. It was done like this.
また、上記目的を達成するために、本発明は、電流クロ
ック端子を備えている第1の光双安定素子と、この第1
の光双安定素子からの光出力を2分割する分岐器と、反
転電流クロック端子を備え、かつ、前記分岐器からの一
方の光出力信号が入力される第2の光双安定素子と、前
記分岐器からのもう一方の光出力信号と前記第2の光双
安定素子からの光出力とを合波して出力する合波器と、
この合波器からの光出力が入力される第3の光双安定素
子とを備え、前記第1の光双安定素子は前記電流クロッ
ク端子に加えられた電流クロックの立上りで前記第1の
光双安定素子に加えられた光デジタルデータをセット
し、前記第2の光双安定素子は前記反転電流クロック端
子に加えられた反転電流クロックの立上りで前記光デジ
タルデータをセットし、前記第3の光双安定素子は、前
記合波器からの光出力を波高値整形した光出力を出力す
るようにしたものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a first optical bistable element having a current clock terminal and a first optical bistable element.
A second optical bistable element having a branching device for dividing the optical output from the optical bistable element into two and an inverting current clock terminal, and receiving one optical output signal from the branching device; A multiplexer that multiplexes and outputs the other optical output signal from the branching device and the optical output from the second optical bistable element;
A third optical bistable element to which an optical output from the multiplexer is input, wherein the first optical bistable element is provided with the first optical bistable element at the rising edge of the current clock applied to the current clock terminal. The optical digital data applied to the bistable element is set, and the second optical bistable element sets the optical digital data at the rising edge of the inversion current clock applied to the inversion current clock terminal, and the third optical bistable element is set. The optical bistable element is adapted to output an optical output obtained by subjecting the optical output from the multiplexer to peak value shaping.
<実施例> 次に、本発明について、図面を参照して詳細に説明す
る。<Example> Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示す光Dフリップフロップ
回路図であり、第3図はその論理動作を示すタイムチャ
ートである。両図を参照して、振幅強度ADをもつ光デジ
タルデータLDと振幅強度ACをもつ光クロックLCが合波器
13で合波され、光双安定素子10へ入力される。光双安定
素子10は、第5図に示すように、光出力Poutが光入力Pi
nの変化に対して、履歴を示し、ある入力強度の範囲(P
AからPCの範囲)で、2つの安定な出力光強度をとるも
のである。ここで、光双安定素子10の特性について、第
5図を参照して更に詳述する。FIG. 1 is an optical D flip-flop circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a time chart showing its logical operation. Referring to both figures, the optical clock L C is a multiplexer having an optical digital data L D and the amplitude intensity A C having an amplitude intensity A D
The signals are combined at 13 and input to the optical bistable element 10. In the optical bistable element 10, as shown in FIG. 5, the optical output Pout is the optical input Pi.
A history is shown for changes in n, and a range of input strength (P
Range) of P C from A, in which take two stable output light intensity. Here, the characteristics of the optical bistable element 10 will be described in more detail with reference to FIG.
光入力Pinが増すとともに、OABと漸増し、光出力Poutは
低い値PLを保持し、光入力PinがPBに達すると光出力Pou
tはBよりCに急増し、高い値PHとなりその後はCDと漸
増する。逆に、光入力Pinを減じていくときは、DCEと出
力が漸減し、光入力PinがPEまでは、光出力Poutは高い
値PHを保持し、光入力PinがPAになると光出力PoutはE
よりAに急減し、低い値PLとなり、その後はAOと漸減す
る。As the optical input Pin increases, it gradually increases with OAB, the optical output Pout maintains a low value P L , and when the optical input Pin reaches P B , the optical output Pou
The value of t rapidly increases from B to C, becomes a high value P H , and then gradually increases to CD. Conversely, when going subtracting the light input Pin is gradually decreases DCE and output, the light input Pin is to P E, the light output Pout retains a high value P H, when the light input Pin becomes P A light Output Pout is E
It decreases sharply to A, becomes a low value P L , and then gradually decreases to AO.
このような光双安定特性を示す素子の一例として、第4
図に示す光双安定半導体レーザが発表されている(小田
切,他:タンデム電極構造DC-PBH光双安定半導体レー
ザ,電子通信学会全国大会,NO.937(1983))。As an example of an element exhibiting such optical bistable characteristics,
The optical bistable semiconductor laser shown in the figure has been announced (Odagiri, et al .: DC-PBH optical bistable semiconductor laser with tandem electrode structure, National Institute of Electronics and Communication Engineers, NO.937 (1983)).
該、光双安定半導体レーザは、ファベリペロ共振器面3
7,38に平行に設けられたスリット33によって、電気的に
絶縁されたP分割P側電極31,32を有している。各電極3
1,32への適切なバイアス電流I1,I2により、光入力Pinに
対して光出力Poutの関係に、第5図に示すような双安定
特性をもたせることができる。さて、第1図と第3図に
もどって本発明の論理動作を説明する。The optical bistable semiconductor laser has a Fabry-Perot cavity surface 3
It has P-division P-side electrodes 31, 32 electrically insulated by a slit 33 provided in parallel with 7, 38. Each electrode 3
By appropriately biasing currents I 1 and I 2 to 1 , 32, the relationship between the optical input Pin and the optical output Pout can have a bistable characteristic as shown in FIG. Now, returning to FIGS. 1 and 3, the logical operation of the present invention will be described.
光デイジタルデータLDの振幅強度ADと光クロックLCの振
幅強度ACとを次の関係式が成立するように設定する。And an amplitude intensity A C of the amplitude intensity of light digital data L D A D and optical clock L C is the following relationship is set to satisfy.
ここで、PB,PCとPEは第5図の光双安定特性のB点,C点
とE点での光入力である。 Here, P B , P C and P E are optical inputs at the points B, C and E of the optical bistable characteristic of FIG.
すなわち、(1)式は次を意味している。That is, the expression (1) means the following.
光双安定素子10の光出力L10が低い値PL(“0"状態)を
保持している状態で、入力光デジタルデータLDと光クロ
ックLCとが同時に高い値(“1"状態)を取ったときのみ
光出力L10は高い値PH(“1"状態)をとることが出来、
両入力が不一致のときは低い値PL(“0"状態)を保持し
ている。In a state where the light output L 10 of the optical bistable device 10 holds a low value P L ( "0" state), the input optical digital data L D and optical clock L C and at the same time a high value ( "1" state ), The optical output L 10 can take a high value P H (“1” state),
When both inputs do not match, it keeps a low value P L (“0” state).
一方、光双安定素子10の光出力L10が高い値PH(“1"状
態)を保持している状態で、どちらか一方の入力すなわ
ち入力光デジタルデータLDか光クロックLCかが低い値
(“0"状態)を取っても光双安定素子10はそのまま高い
値(“1"状態)を保持し、両入力が同時に低い値(“0"
状態)をとったとき、低い値PL(“0"状態)になる。こ
れらの関係を第8図の真理値表に示す。On the other hand, in a state in which the light output L 10 of the optical bistable device 10 holds a high value P H ( "1" state), either the input or whether the input optical digital data L D or optical clock L C is Even if it takes a low value (“0” state), the optical bistable element 10 keeps a high value (“1” state), and both inputs simultaneously have a low value (“0” state).
State) takes a low value P L (“0” state). These relationships are shown in the truth table of FIG.
従って、第1図における光双安定素子10には、第3図に
示すように、光クロックLCの立上時Cr1,Cr2,…で入力光
デジタルデータLDがセットされ、入力光デジタルデータ
の立下時D1,D2,…でリセットされた光出力L10が得られ
る。しかしながら、光出力L10には、入力光デジタルデ
ータLDのパルス幅が忠実に再現されていない。そこで、
以下の論理により、更に、光出力L10を加工する必要が
ある。Therefore, as shown in FIG. 3, the input optical digital data L D is set in the optical bistable device 10 in FIG. 1 at the time of rising of the optical clock L C at Cr 1 , Cr 2 ,. At the fall of digital data, the optical output L 10 reset by D 1 , D 2 , ... Is obtained. However, the pulse width of the input optical digital data L D is not faithfully reproduced in the optical output L 10 . Therefore,
It is necessary to further process the optical output L 10 according to the following logic.
第1図を参照して、分岐器14により、光出力L10が光出
力L101と光出力L100とに二等分割される。後段の論理動
作のため、光出力L101と光出力L100との振幅強度は
(1)式で示した振幅強度ADを満足しなければならた
い。この条件に合うように、光双安定素子10の光出力L
10の高い値PHは設定されている。Referring to FIG. 1, the optical output L 10 is equally divided into an optical output L 101 and an optical output L 100 by the branching device 14. Due to the subsequent logical operation, the amplitude intensities of the optical output L 101 and the optical output L 100 must satisfy the amplitude intensity A D shown in equation (1). In order to meet this condition, the optical output L of the optical bistable element 10
High value P H of 10 is set.
光出力L101と光クロックLCの反転極性で、振幅強度ACの
反転光クロック とを合波器15で合波し、光双安定素子11へ入力する。光
双安定素子11の特性は光双安定素子10のそれと全く同一
のものである。Reversed polarity of optical output L 101 and optical clock L C , inverted optical clock of amplitude strength A C And are multiplexed by a multiplexer 15 and input to the optical bistable element 11. The characteristics of the optical bistable element 11 are exactly the same as those of the optical bistable element 10.
従って、光双安定素子11には、第3図に示すように反転
光クロック 光出力L10がセットされ、反転光クロック の立下時 でリセットされた光出力L11が得られる。次に、光出力L
100と光出力L11とを合波器16で合波し、光出力L16が得
られる。光出力L16には、第3図に示されているよう
に、光出力L100と光出力L11との和信号が得られるが、
その振幅は論理レベルになっていない。そこで、光出力
L16を光双安定素子12へ入力し振幅整形する。Therefore, as shown in FIG. Optical output L 10 is set, inverted optical clock At the fall of The optical output L 11 reset by is obtained. Then the light output L
100 and the optical output L 11 are combined by the multiplexer 16, and the optical output L 16 is obtained. At the optical output L 16 , as shown in FIG. 3, the sum signal of the optical output L 100 and the optical output L 11 is obtained,
Its amplitude is not at the logical level. So the optical output
L 16 is input to the optical bistable element 12 to perform amplitude shaping.
光双安定素子12の特性は、前述の光双安定素子10および
11と異り、第6図に示すように、光入力Pinが閾値Pthを
超えると、光出力Poutが低い値PLから高い値PHへと急増
する比較器特性を有している。この特性を得るには、第
4図で示した光双安定半導体レーザの電流I1,I2を適切
な値に設定すればよい。The characteristics of the optical bistable element 12 are as follows.
Unlike FIG. 11, as shown in FIG. 6, when the optical input Pin exceeds the threshold Pth, the optical output Pout has a comparator characteristic in which it rapidly increases from a low value P L to a high value P H. To obtain this characteristic, the currents I 1 and I 2 of the optical bistable semiconductor laser shown in FIG. 4 may be set to appropriate values.
第3図の合波器16の光出力L16の波形中に示すように、
閾値Pthの値を低い値PLより大きく、有意な最小出力AS
より小さくなるように設定すれば、振幅強度PHをもつ出
力光デジタルデータLOを得ることができる。As shown in the waveform of the optical output L 16 of the multiplexer 16 in FIG.
The threshold Pth value is larger than the low value P L , and the significant minimum output A S
If it is set to be smaller, the output optical digital data L O having the amplitude intensity P H can be obtained.
結局、出力光デジタルデータLOには、光クロックLCの立
上時Cr1,Cr2…に同期して、入力光デジタルデータLDが
ラッチされた波形を得ることができる。従って、第1図
の回路は光Dフリップフロップ回路として動作すること
がわかる。以上述べた第一の実施例での光双安定素子1
0,11,12は第4図に示した双安定半導体レーザを例にし
たが、これに限定されることなく、光入力に対して光出
力が2値安定で、履歴特性を示す光双安定素子でありさ
えすれば、本発明による光Dフリップフロップは実現可
能であることは自明である。After all, the output optical digital data L O can obtain a waveform in which the input optical digital data L D is latched in synchronization with the rising times Cr 1 , Cr 2, ... Of the optical clock L C. Therefore, it can be seen that the circuit of FIG. 1 operates as an optical D flip-flop circuit. Optical bistable device 1 in the first embodiment described above
The bistable semiconductor lasers shown in FIG. 4 are taken as examples 0, 11, and 12, but the invention is not limited to this, and the optical output is binary stable with respect to the optical input, and exhibits the hysteresis characteristic. It is obvious that the optical D flip-flop according to the present invention can be realized as long as it is a device.
本発明の第二の実施例を第2図に示す。A second embodiment of the present invention is shown in FIG.
本実施例での光双安定素子10と11は、第4図で示した双
安定半導体レーザに特定した場合で、第一の実施例と異
り、クロックを電気的手段で与えたことである。The optical bistable elements 10 and 11 in this embodiment are different from those in the first embodiment in that they are specified to the bistable semiconductor laser shown in FIG. .
すなわち、第4図の双安定半導体レーザの電極31に電流
クロックICあるいは反転電流クロック を印加することで、第一の実施例と同じ光Dフリップフ
ロップの動作を行なわしめるものである。That is, the current clock I C or the inverted current clock is applied to the electrode 31 of the bistable semiconductor laser of FIG. Is applied, the same operation of the optical D flip-flop as in the first embodiment is performed.
第一の実施例と同様な動作を保証するために、光双安定
半導体レーザへの電流クロックICの振幅値と入力光デジ
タルデータLDの振幅強度ADとに第一の実施例と類似な条
件を付加する必要がある。In order to guarantee the same operation as in the first embodiment, the amplitude value of the current clock I C to the optical bistable semiconductor laser and the amplitude intensity A D of the input optical digital data L D are similar to those in the first embodiment. It is necessary to add various conditions.
第7図には入力光デジタルデータLDの振幅強度ADと電流
クロックICの振幅値への条件を模式的に示してある。FIG. 7 schematically shows the conditions for the amplitude intensity A D of the input optical digital data L D and the amplitude value of the current clock I C.
第7図右上は第4図の光双安定半導体レーザの注入電流
I1と光出力Poutの関係を示したもので、注入電流I1が増
加し、閾値Ith2以下であると、光出力Poutは低い値PLを
保持している。一旦、閾値Ith2をこえると、光出力Pout
は高い値PHに急増し、注入電流I1を増加させても光出力
Poutはそのまま高い値PHを保持している。注入電流I1が
減少し、閾値Ith1以下になると光出力Poutは高い値PHか
ら低い値PLへ急減する。注入電流I1に対し光出力Poutが
このような特性をもつ光双安定半導体レーザの注入電流
I1を閾値Ith1より若干小さい値Ib1と閾値Ith1と閾値Ith
2との中間値Ib2とに設定したとき、光双安定半導体レー
ザの光入力Pinと光出力Poutとに第7図左上の関係を得
ることができる。The upper right of FIG. 7 shows the injection current of the optical bistable semiconductor laser of FIG.
The relationship between I 1 and the optical output Pout is shown. When the injection current I 1 increases and is below the threshold value Ith 2 , the optical output Pout holds a low value P L. Once the threshold Ith 2 is exceeded, the optical output Pout
Rapidly increases to a high value P H , and the optical output is increased even if the injection current I 1 is increased.
Pout holds the high value P H as it is. When the injection current I 1 decreases and becomes less than or equal to the threshold value Ith 1 , the optical output Pout sharply decreases from the high value P H to the low value P L. Injection current I 1 optical output Pout to the injection current of optical bistable laser diode having such a characteristic
I 1 is a value slightly smaller than threshold Ith 1 Ib 1 and threshold Ith 1 and threshold Ith
When set to the middle value Ib 2 and 2, it is possible to obtain the Figure 7 the upper left of the relation to the optical bistable laser diode of the optical input Pin and the optical output Pout.
I1=Ib2の場合は、双安定特性100およびI1=Ib1の場合
は、双安定特性101が得られる。又安定特性100では、光
入力Pinが増大して、閾値Pth1をこえると、光出力Pout
が高い値PHになり、光入力Pinが減少し、無入力でも、
高い値PHを保持している。一方、双安定特性101では、
光入力Pinが増大して、閾値Pth3をこえると光出力Pout
が高い値PHになる。光入力Pinが減少し閾値Pth2以下に
なると光出力Poutは高い値PHから低い値PLへ急減する。
このとき、閾値Pth1は閾値Pth2より小さく設定されてい
るものとする。A bistable characteristic 100 is obtained when I 1 = Ib 2 , and a bistable characteristic 101 is obtained when I 1 = Ib 1 . In the stability characteristic 100, when the optical input Pin increases and exceeds the threshold Pth 1 , the optical output Pout
Becomes a high value P H, the light input Pin decreases, even without input,
Holds a high value P H. On the other hand, with the bistable characteristic 101,
When the optical input Pin increases and exceeds the threshold Pth 3 , the optical output Pout
Becomes a high value P H. When the optical input Pin decreases and becomes less than or equal to the threshold Pth 2 , the optical output Pout sharply decreases from the high value P H to the low value P L.
At this time, it is assumed that the threshold Pth 1 is set smaller than the threshold Pth 2 .
電流クロックICは、第7図右上と下中に示すように、低
い値(“0"状態)をIb1に、高い値(“1"状態)をIb2に
設定する。The current clock I C sets a low value (“0” state) to Ib 1 and a high value (“1” state) to Ib 2 as shown in the upper right and lower part of FIG. 7.
一方、入力光デジタルデータIDの振幅強度ADは、第7図
左上と左下に示すように、閾値Pth2と閾値Pth3の中間値
に設定する。On the other hand, the amplitude intensity A D of the input optical digital data I D is set to an intermediate value between the threshold Pth 2 and the threshold Pth 3 , as shown in the upper left and lower left of FIG.
さて、光入力デジタルデータLDの振幅強度ADと電流クロ
ックICの振幅値条件を以上のように設定し、第7図を参
照して、第2図の光双安定半導体レーザ10の動作を説明
する。Now, the amplitude intensity A D of the optical input digital data L D and the amplitude value condition of the current clock I C are set as described above, and referring to FIG. 7, the operation of the optical bistable semiconductor laser 10 of FIG. Will be explained.
電流クロックICが低い値Ib1(“0"状態)のとき、光入
力Pinと光出力Poutとの関係は、第7図左上の光双安定
特性101で支配される。従って入力光デジタルデータLD
が高い値(“1"状態)の場合は、その動作点はQ1とな
り、低い値(“0"状態)の場合は、その動作点はQ0で、
いずれの場合も光双安定半導体レーザ10の光出力L10は
低い値PL(“0"状態)をとる。When the current clock I C has a low value Ib 1 (“0” state), the relationship between the optical input Pin and the optical output Pout is governed by the optical bistable characteristic 101 at the upper left of FIG. 7. Therefore, input optical digital data L D
Is a high value (“1” state), its operating point is Q 1 , and a low value (“0” state), its operating point is Q 0 ,
In either case, the optical output L 10 of the optical bistable semiconductor laser 10 has a low value P L (“0” state).
電流クロックICが低い値Ib1(“0"状態)から高い値Ib2
(“1"状態)になると、光入力Pinと光出力Poutとの関
係は光双安定特性100で支配される。従って、入力光デ
ジタルデータLDが高い値AD(“1"状態)をとれば、その
動作点はQ3となり、光双安定半導体レーザ10の光出力L
10は、第7図の右下の光双安定半導体レーザの光出力に
示すように、高い値PH(“1"状態)をとる。The current clock I C has a low value Ib 1 (“0” state) to a high value Ib 2
In the (“1” state), the relationship between the optical input Pin and the optical output Pout is governed by the optical bistable characteristic 100. Therefore, if the input optical digital data L D has a high value A D (“1” state), the operating point becomes Q 3 , and the optical output L of the optical bistable semiconductor laser 10
10, as shown in the optical output of the optical bistable laser diode of the lower right Figure 7, takes a high value P H ( "1" state).
結局、入力光デジタルデータLDと電流クロックICのいず
れかが高い値(“1"状態)でも光双安定半導体レーザ10
の光出力L10は高い値PH(“1"状態)をとれず、両入力
が同時に高い値(“1"状態)のときのみ、高い値P
H(“1"状態)が得られる。After all, even if either the input optical digital data L D or the current clock I C has a high value (“1” state), the optical bistable semiconductor laser 10
The optical output L 10 cannot be high value P H (“1” state), and high value P is high only when both inputs are high value (“1” state) at the same time.
H (“1” state) is obtained.
次に、光双安定半導体レーザ10の光出力L10が高い値PH
(“1"状態)に保持されている状態では電流クロックIC
が光入力デジタルデータLDより早く低い値Ib1(“0"状
態)になる場合(第7図の(イ)の場合)と光入力デジ
タルデータLDが電流クロックICより早く低い値(“0")
になる場合(第7図の(ロ)の場合)とが存在する。Next, the optical output L 10 of the optical bistable semiconductor laser 10 has a high value P H.
Current clock I C when held in (1 state)
Becomes a value Ib 1 (“0” state) lower than the optical input digital data L D (case (b) of FIG. 7) and the optical input digital data L D is a value lower than the current clock I C (lower) ( "0")
There is a case (case (b) in FIG. 7).
(イ)の場合においては、光入力Pinと光出力Poutとの
関係は光双安定特性101で支配され、動作点はQ2で、光
出力L10は高い値PH(“1"状態)を保持し、光入力デジ
タルデータLDが低い値(“0"状態)をとると同時に、そ
の動作点はQ0となり、光出力L10は低い値PL(“0"状
態)になる。In the case of (b), the relationship between the light input Pin and the optical output Pout is dominated by optical bistable characteristics 101, in operating point Q 2, the light output L 10 is a high value P H ( "1" state) And the optical input digital data L D takes a low value (“0” state), the operating point becomes Q 0 , and the optical output L 10 becomes a low value P L (“0” state).
一方、(ロ)の場合においては、光入力Pinと光出力Pou
tとの関係は光双安定特性100で支配され、動作点はQ
4で、光出力L10は高い値PH(“1"状態)を保持し、電流
クロックICが低い値Ib1(“0"状態)になると、その動
作点はQ0となり、光出力L10は低い値PL(“0"状態)に
なる。On the other hand, in the case of (b), the optical input Pin and the optical output Pou
The relationship with t is dominated by the optical bistable characteristic 100, and the operating point is Q
4, the light output L 10 holds a high value P H ( "1" state), the current clock I C becomes a lower value Ib 1 ( "0" state), the operating point Q 0, and the light output L 10 becomes a low value P L (“0” state).
結局、光双安定半導体レーザ10の光出力L10が高い値
(“1"状態)を保持している状態で、どちらか一方の入
力すなわち入力光デジタルデータLDあるいは電流クロッ
クICかが低い値(“0"状態)を取っても、光出力L10は
そのまま高い値PH(“1"状態)を保持し、両入力が同時
に低い値(“0"状態)をとったとき、光出力L10は低い
値PL(“0"状態)になる。次に、光双安定半導体レーザ
11の動作は、光双安定半導体レーザ10のそれと同じであ
り、又、光双安定半導体レーザ12の動作は第一の実施例
の光双安定素子12のそれと同じであるので、ここでは、
これらの動作説明は省略する。After all, while the optical output L 10 of the optical bistable semiconductor laser 10 holds a high value (“1” state), either one of the inputs, that is, the input optical digital data L D or the current clock I C is low. take the values ( "0" state), the light output L 10 holds it high value P H ( "1" state), when both input is taken low ( "0" state) at the same time, light The output L 10 becomes a low value P L (“0” state). Next, an optical bistable semiconductor laser
Since the operation of 11 is the same as that of the optical bistable semiconductor laser 10 and the operation of the optical bistable semiconductor laser 12 is the same as that of the optical bistable element 12 of the first embodiment, here,
A description of these operations will be omitted.
以上の光双安定半導体レーザの動作は、第一の実施例の
場合の光クロックLCでの光双安定素子の動作と全く同じ
であることがわかる。従って、第二の実施例の論理動作
は第3図の論理動作を示すタイミングチャートで、光ク
ロックLCと反転光クロック を電流クロックICと反転電流クロック に各々置きかえることで理解でき、第二の実施例は第一
の実施例と同様な光Dフリップフロップ動作が実現でき
る。It can be seen that the operation of the optical bistable semiconductor laser described above is exactly the same as the operation of the optical bistable element at the optical clock L C in the case of the first embodiment. Accordingly, the logical operation of the second embodiment is a timing chart showing the logical operation of FIG. 3, the inverted optical clock to the optical clock L C The current clock I C and the reverse current clock It can be understood by substituting each of them with each other, and the second embodiment can realize the optical D flip-flop operation similar to that of the first embodiment.
第一の実施例及び第二の実施例の説明において光双安定
素子,分岐器,と合波器は個別の部品として取扱った
が、これらの機能を1枚の基板上で集積化すれば、小型
で経済的な光Dフリップフロップ回路が実現できること
は自明である。In the description of the first and second embodiments, the optical bistable element, the branching device, and the multiplexer are treated as separate parts, but if these functions are integrated on one board, It is obvious that a compact and economical optical D flip-flop circuit can be realized.
<発明の効果> 以上説明したように、本発明により、光双安定素子を基
本素子とした小型で、集積化に適した光Dフリップフロ
ップが実現され、伝送されて来た光デジタル信号を光の
ままでデジタル演算処理が可能となり、光情報処理シス
テム,光交換システム,光コンピュータ構築のために大
きな貢献を与える。<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, a compact optical D flip-flop suitable for integration is realized by using an optical bistable element as a basic element, and an optical digital signal transmitted is optically converted. As it is, digital arithmetic processing becomes possible, which makes a great contribution to the construction of optical information processing systems, optical switching systems, and optical computers.
第1図は本発明の第一の実施例の光Dフリップフロップ
回路図、 第2図は本発明の第二の実施例の回路図、 第3図は第一の実施例の回路の論理動作を示すタイミン
グチャート、 第4図は光双安定半導体レーザの概要図、 第5図と第6図は光双安定素子の光入力と光出力の特性
図、 第7図は光双安定半導体レーザの光入力と光出力特性特
性図、 第8図は実施例のフリップフロップ回路の真理値表を示
す図。 LD……入力光デジタルデータ、LC……光クロック、 IC……電流クロック、 10,11,12……光双安定素子、 13,15,16……合波器、14……分岐器 LO……出力光デジタルデータ。FIG. 1 is an optical D flip-flop circuit diagram of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a logical operation of the circuit of the first embodiment. 4 is a schematic diagram of the optical bistable semiconductor laser, FIGS. 5 and 6 are characteristic diagrams of optical input and output of the optical bistable element, and FIG. 7 is a diagram of the optical bistable semiconductor laser. FIG. 8 is a diagram showing a truth table of the flip-flop circuit of the embodiment. L D …… Input optical digital data, L C …… Optical clock, I C …… current clock, 10,11,12 …… Optical bistable element, 13,15,16 …… Multiplexer, 14 …… Splitter L O …… Output optical digital data.
Claims (2)
と、光デジタルデータと光クロックパルスとの合波出力
を前記第1の光双安定素子へ供給する第1の合波器と、
前記第1の光双安定素子からの光出力信号を2分割する
第1の分岐器と、この分岐器により2分割された一方の
光出力信号と前記光クロックパルスの反転光クロックパ
ルスとの合波出力を前記第2の光双安定素子へ供給する
第2の合波器と、前記第1の分岐器で分割されたもう一
方の光出力信号と前記第2の光双安定素子からの光出力
信号との合波出力を前記第3の光双安定素子へ供給する
第3の合波器とを備え、前記第1の光双安定素子は前記
光クロックパルスの立上りで前記光デジタルデータをセ
ットし、前記第2の光双安定素子は、前記反転光クロッ
クパルスの立上りで前記光デジタルデータをセットし、
前記第3の光双安定素子は、前記第3の合波器からの光
出力信号を波高値整形した光出力を出力することを特徴
とする光Dフリップフロップ回路。1. A first optical bistable element for supplying a combined output of first, second, and third optical bistable elements, and optical digital data and an optical clock pulse to said first optical bistable element. A wave instrument,
A first branching device that divides an optical output signal from the first optical bistable element into two parts, and one optical output signal that has been divided into two parts by the branching part and an inverted optical clock pulse of the optical clock pulse are combined. A second multiplexer for supplying a wave output to the second optical bistable element, the other optical output signal split by the first branching device, and the light from the second optical bistable element. A third multiplexer for supplying a combined output with the output signal to the third optical bistable element, wherein the first optical bistable element outputs the optical digital data at the rising edge of the optical clock pulse. And the second optical bistable element sets the optical digital data at the rising edge of the inverted optical clock pulse,
The optical D flip-flop circuit, wherein the third optical bistable element outputs an optical output obtained by subjecting the optical output signal from the third multiplexer to peak value shaping.
安定素子と、この第1の光双安定素子からの光出力を2
分割する分岐器と、反転電流クロック端子を備え、か
つ、前記分岐器からの一方の光出力信号が入力される第
2の光双安定素子と、前記分岐器からのもう一方の光出
力信号と前記第2の光双安定素子からの光出力とを合波
して出力する合波器と、この合波器からの光出力が入力
される第3の光双安定素子とを備え、前記第1の光双安
定素子は前記電流クロック端子に加えられた電流クロッ
クの立上りで前記第1の光双安定素子に加えられた光デ
ジタルデータをセットし、前記第2の光双安定素子は前
記反転電流クロック端子に加えられた反転電流クロック
の立上りで前記光デジタルデータをセットし、前記第3
の光双安定素子は、前記合波器からの光出力を波高値整
形した光出力を出力することを特徴とする光Dフリップ
フロップ回路。2. A first optical bistable element having a current clock terminal, and an optical output from the first optical bistable element.
A second optical bistable element, which is provided with a branching device for splitting and an inverting current clock terminal, and receives one optical output signal from the branching device, and another optical output signal from the branching device. The optical output from the second optical bistable element is combined and output, and a third optical bistable element to which the optical output from the multiplexer is input, The first optical bistable element sets the optical digital data applied to the first optical bistable element at the rising edge of the current clock applied to the current clock terminal, and the second optical bistable element sets the inverted optical data. The optical digital data is set at the rising edge of the inversion current clock applied to the current clock terminal,
2. The optical D flip-flop circuit, wherein the optical bistable element of (1) outputs an optical output obtained by performing peak value shaping on the optical output from the multiplexer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23454084A JPH0711650B2 (en) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | Optical D flip-flop circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23454084A JPH0711650B2 (en) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | Optical D flip-flop circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61113315A JPS61113315A (en) | 1986-05-31 |
| JPH0711650B2 true JPH0711650B2 (en) | 1995-02-08 |
Family
ID=16972625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23454084A Expired - Lifetime JPH0711650B2 (en) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | Optical D flip-flop circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711650B2 (en) |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP23454084A patent/JPH0711650B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61113315A (en) | 1986-05-31 |
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