光論理回路
【課題】電気的な機構を組み込まないで光スイッチのみで構成された新しい光論理回路を提供する。
【解決手段】信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力し、該制御光の入力のオン／オフにより該信号光の出力のオン／オフを制御する方式の光制御型光スイッチを少なくとも２以上接続して論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路。
【解決手段】信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力し、該制御光の入力のオン／オフにより該信号光の出力のオン／オフを制御する方式の光制御型光スイッチを少なくとも２以上接続して論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチのみで構成される光論理回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光を利用した論理回路についてはいくつかの提案がなされている（たとえば特許文献１〜６）。これらの論理回路は、電気的な機構を組み込んだ光スイッチを用いるものがほとんどであり、そのため構造も複雑なものとなっていた。
【０００３】
このような事情の下、電気的な機構を組み込まないで光スイッチのみで構成された光論理回路は、今後の高速光スイッチングの展開とともにその技術的重要性は今後益々高まっていくものと考えられる。
【特許文献１】特願２００３−２７１０６２号公報
【特許文献２】特開平３−１６０８６号公報
【特許文献３】特開平３−１６０８７号公報
【特許文献４】特開昭６１−３２３１６号公報
【特許文献５】特開昭５５−１７２７６９号公報
【特許文献６】特開昭５０−１０９４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような従来技術の実状に鑑みてなされたもので、電気的な機構を組み込まないで光スイッチのみで構成された新しい光論理回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、上記課題を解決するため、第１には、信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力し、該制御光の入力のオン／オフにより該信号光の出力のオン／オフを制御する方式の光制御型光スイッチを少なくとも２以上接続して論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路を提供する。
【０００６】
第２には、上記第１の発明において、信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力する光スイッチと、該光スイッチの信号光とは異なる波長の信号光と該光スイッチの制御光とは異なる波長の制御光を入力する光スイッチを複数組合せることにより論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路を提供する。
【０００７】
第３には、上記第１または第２の発明において、信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力する光スイッチと、該光スイッチの制御光と同じ波長の信号光と該光スイッチの信号光と同じ波長の制御光を入力する光スイッチを複数組合せることにより論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路を提供する。
【０００８】
第４には、上記第１ないし第３のいずれかの発明において、前記光スイッチとして２つの入力ポートと２つの出力ポートを有するものを用い、出力ポートと入力ポートの接続の組合せにより所要の論理演算を行う論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路を提供する。
【０００９】
第５には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、該第３の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＡＮＤ回路を構成することを特徴とする光論理回路。
【００１０】
第６には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、該第３の光スイッチの第１の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＯＲ回路を構成することを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１１】
第７には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、該第３の光スイッチの第１の出力ポートの光を論理演算結果とするＮＡＮＤ回路を構成することを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１２】
第８には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポートと、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、該第３の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＲ回路を構成することを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１３】
第９には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポートと、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチを備え、該第２の光スイッチの第１の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＴ回路を構成することを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１４】
第１０には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチを備え、該第２の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＴ回路を構成することを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１５】
第１１には、上記第１から第１０の発明において、前記光スイッチとして、熱レンズ効果素子を有するものを用いることを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１６】
第１２には、上記第１１の発明において、前記熱レンズ効果素子が、所定波長のパルス状の信号光とこれとは異なる波長の連続光である制御光とを同軸でかつ収束して入力する信号入力部、および信号光に対し透過性を示し制御光に対し吸収性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の開き角度で出力する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常の開き角度より大きい開き角度で出力する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、熱レンズ効果素子より出力した信号光のうち、通常の開き角度で出力した信号光を第１の出力ポートから出力させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した信号光は第２の出力ポートから出力させる信号光選択部を備えることを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１７】
第１３には、上記第１２の発明において、前記信号光選択部が、穴付ミラーであり、通常の開き角度のときは信号光を穴より通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により信号光の光路を変換させることを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１８】
第１４には、第１１の発明において、上記前記熱レンズ効果素子が、所定波長のパルス状の信号光とこれとは異なる波長の連続光である制御光とを同軸でかつ収束して入力する信号入力部、および信号光に対し透過性を示し制御光に対し吸収性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の光路で出力する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常の光路とは異なる光路で出力する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、熱レンズ効果素子より出力した信号光のうち、通常の光路で出力した信号光を第１の出力ポートから出力させ、通常の光路とは異なる光路で出力した信号光は第２の出力ポートから出力させる信号光選択部を備えることを特徴とする光論理回路を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電気的な機構を組み込まないで光スイッチのみで構成された新しい光論理回路を提供することができる。かかる光論理回路は超高速型の光スイッチング技術の実現によりその技術的重要性が非常に期待される。
【００２０】
また、本発明によれば、熱レンズ効果素子を利用した新しい原理に基づく、より装置構成がシンプルで、低コスト化を図ることが期待される光論理回路が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
本発明の光論理回路は、信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力し、該制御光の入力のオン／オフにより該信号光の出力のオン／オフを制御する方式の光制御型光スイッチを少なくとも２以上接続して論理回路を構成したことを特徴とする。
【００２３】
まず、本発明の実施形態の光論理回路に用いる光制御型光スイッチについて説明する。
【００２４】
図１にこの光制御型光スイッチＳＷを示す。この光スイッチＳＷには、波長６５０ｎｍの連続（ＣＷ）光である信号光１１を取り込むための第１の入力ポート１２と、波長１５５０ｎｍのパルス状制御光［ゲート光］１３を取り込むための第２の入力ポート１４が設けられている。第１の入力ポート１２の下流側には入力した信号光１１を平行光とするためのレンズ１５が配置され、第２の入力ポート１４の下流側には入力した制御光１３を平行光とするためのレンズ１６が配置されている。レンズ１５の下流側にはダイクロイックミラー１７が配置され、レンズ１６の下流側にはレンズ１６からの平行光の光路を変えるミラー１８が配置されている。ダイクロイックミラー１７はレンズ１５からの平行光は透過させ、ミラー１８からの平行光の光路を変えて、信号光１１と制御光１３を同軸の重なり合った平行光とする。ダイクロイックミラー１７の下流側にはレンズ１９、熱レンズ効果素子２０、レンズ２１、フィルター２２、穴付ミラー２３、レンズ２４がそれぞれ配置されている。レンズ１９はダイクロイックミラー１７からの重なり合った平行光を焦点が熱レンズ効果素子２０内となるように収束させる。熱レンズ効果素子２０は、信号光１１のみが入力した場合には通常の開き角度で信号光１１を出力し、信号光１１と制御光１３が同時に入力した場合には熱レンズ（ＴＬ）を形成し、通常の開き角度より大きな開き角度で両者の光１１、１３を出力する。レンズ２１は出力した両者の光１１、１３を平行光にする。フィルター２２は制御光１３をカットし、信号光１１は通過させる。穴付ミラー２３は通常の開き角度の信号光１１はその穴を通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度の信号光１１はミラー部分で反射させ、その光路を変える。穴付ミラー２３の下流側のミラー２４は、穴付ミラー２３の穴を通過した信号光１１を収束させる。図１において穴付ミラー２３の下方には、穴付ミラー２３により反射した信号光１１をさらに反射させ、光路を変えるミラー２５が配置され、その下流側にはミラー２５からの平行光を収束させるレンズ２６が配置されている。光スイッチＳＷには、第１の出力ポート２７および第２の出力ポート２８が設けられている。第１の出力ポート２７は制御光１３オフ時にレンズ２４で収束された６５０ｎｍ光出力を行う。第２の出力ポート２８は制御光１３オン時にレンズ２６で収束された６５０ｎｍ光出力を行う。
【００２５】
信号光１１および制御光１３の強度は特に限定されず、同じとしてもよく異ならせてもよく、たとえば強度数ｍＷ〜１０ｍＷのように設定することができる。
【００２６】
ここで光スイッチＳＷの熱レンズ効果素子２０について説明する。
【００２７】
図２は、熱レンズ効果素子２０を説明するための概念図である。熱レンズ効果素子２０は、図３の実線で示すように、波長６５０ｎｍの信号光１１に対しては透過性を示し、波長１５５０ｎｍの制御光１３に対しては吸収性を示す波長帯域を持つ色素よりなる光吸収膜２０’（図２（ｂ））を有している。このような波長帯域を持つ色素としては、市販の赤外線吸収色素を好適に用いることができ、さらに具体的には、例えば、日本カーリット株式会社製、ＣＩＲ−９６０を使用することができる。
【００２８】
熱レンズ効果素子２０では、上記のような波長帯域を持つ光吸収膜２０’に波長１５５０ｎｍの制御光１３が照射されると、その光に対して吸収性を示すため光を吸収した領域及びその周辺領域の温度が上昇し、屈折率が変化し、その温度分布に応じて屈折率が変化して熱レンズ（ＴＬ）が形成され、制御光１３の照射が終わると元の状態に戻るという可逆的な屈折率変化を生じる。したがって、熱レンズ効果素子２０に連続（ＣＷ）光である信号光１１のみが照射され制御光１３がオフの場合には、図２（ａ）のように熱レンズ（ＴＬ）は形成されないため、通常の開き角度で信号光１１が出力し、レンズ２１で平行光とされ、断面が円形状のビームとして穴付ミラー２２の穴をそのまま通過する。一方、熱レンズ効果素子２０に信号光１１が照射されかつ制御光１３がオンの場合には、図２（ｂ）のように熱レンズ（ＴＬ）が形成され、通常の開き角度より大きい角度で信号光１１が出射し、レンズ２１で平行光とされ、断面がリング状のビームとして穴付ミラー２２のミラー部で反射され、光路の方向が変えられる。
【００２９】
熱レンズ効果素子２０は、基本的に上記のような吸収、透過の波長特性を持ち、熱レンズの形成可能な光吸収膜２０’を有していればよく、光吸収を促進させる層や、伝熱層、保温層等、この出願の発明者らの出願に係る特開２００５−２６５９８６号公報に記載されているような各種の層を設けることができる。
【００３０】
次に、上記の光スイッチＳＷを用いた本発明の光論理回路について説明する。
【００３１】
図４は、本発明による光ＡＮＤ回路の構成を模式的に示す図である。第１、第２および第３の光スイッチ３１、３２、３３は、それぞれ第１の入力ポート３１ａ、３２ａ、３３ａ；第２の入力ポート３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ；第１の出力ポート３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ；第２の出力ポート３１ｄ、３２ｄ、３３ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ３１および第２の光スイッチ３２は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第３の光スイッチ３３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ３１および第２の光スイッチ３２は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第３の光スイッチ３３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【００３２】
この光ＡＮＤ回路では、第１の光スイッチ３１の第２の出力ポート３１ｄが第２の光スイッチ３２の第１の入力ポート３２ａに接続され、第２の光スイッチ３２の第２の出力ポート３２ｄが第３の光スイッチ３３の第２の入力ポート３３ｂに接続される。
【００３３】
図４（ａ）は第１および第２の光スイッチ３１、３２の第２の入力ポート３１ｂ、３２ｂに入力される制御光がともにオフの場合である。
【００３４】
この場合、第１の光スイッチ３１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート３１ｃから出力される。第２の出力ポート３１ｄからは信号光は出力されない。
【００３５】
第２の光スイッチ３２は、第１の入力ポート３２ａでの信号光入力がなく、また第２の入力ポート３２ｂで制御光を入力しないため、第１および第２の出力ポート３２ｃ、３２ｄからの信号出力はない。
【００３６】
第３の光スイッチ３３は、第１の入力ポート３３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート３３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート３３ｃから出力され、第２の出力ポート３３ｄからの出力信号はオフとなる。この第２の出力ポート３３ｄからの出力信号がこの光ＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００３７】
図４（ｂ）は第１の光スイッチ３１の入力ポート３１ｂに入力される制御光がオフ、第２の光スイッチ３２の第２の入力ポート３２ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【００３８】
この場合、第１の光スイッチ３１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート３１ｃから出力される。第２の出力ポート３１ｄからは信号は出力されない。
【００３９】
第２の光スイッチ３２は、第２の入力ポート３２ｂで制御光を入力するが、第１の入力ポート３２ａで信号光入力がないため、第１および第２の出力ポート３２ｃ、３２ｄからは信号出力はない。
【００４０】
第３の光スイッチ３３は、第１の入力ポート３３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート３３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート３３ｃから出力され、第２の出力ポート３３ｄからの出力信号はオフとなる。この第２の出力ポート３３ｄからの出力信号がこの光ＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００４１】
図４（ｃ）は第１の光スイッチ３１の第１の入力ポート３１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ３２の第２の入力ポート３２ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【００４２】
この場合、第１の光スイッチ３１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート３１ｄから出力される。第１の出力ポート３１ｃからは信号光は出力されない。
【００４３】
第２の光スイッチ３２は、第２の入力ポート３２ｂで制御光を入力しないため、第１の入力ポート３２ａで第１の光スイッチ３１の第２の出力ポート３１ｄからの信号光Ｓ’を信号光Ｓとして受け取り、第１の出力ポート３２ｃから信号出力がされるが、第２の出力ポート３２ｄからは信号光は出力されない。
【００４４】
第３の光スイッチ３３は、第１の入力ポート３３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート３３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート３３ｃから出力され、第２の出力ポート３３ｄからの出力信号はオフとなる。この第２の出力ポート３３ｄからの出力信号がこの光ＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００４５】
図４（ｄ）は第１の光スイッチ３１の入力ポート３１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ３２の入力ポート３２ｂに入力される制御光もオンの場合である。
【００４６】
この場合、第１の光スイッチ３１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート３１ｄから出力される。第２の出力ポート３１ｃからは信号光は出力されない。
【００４７】
第２の光スイッチ３２は、第２の入力ポート３２ｂで制御光を入力し、第１の入力ポート３２ａで第１の光スイッチ３１の第２の出力ポート３１ｄからの信号光Ｓを受け取り、熱レンズ効果素子が形成されるため、第１の出力ポート３２ｃから信号光は出力されず、第２の出力ポート３２ｄから信号光が出力される。
【００４８】
第３の光スイッチ３３は、第１の入力ポート３３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート３３ｂで信号Ｓ’をＳとして入力し、熱レンズ効果素子が形成されるため、信号光Ｓは第１の出力ポート３３ｃから出力されず、第２の出力ポート３３ｄから信号光Ｓが出力される。この第２の出力ポート３３ｄからの出力信号がこの光ＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００４９】
図５は、本発明による光ＯＲ回路の構成を模式的に示す図である。第１、第２および第３の光スイッチ４１、４２、４３は、それぞれ第１の入力ポート４１ａ、４２ａ、４３ａ；第２の入力ポート４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ；第１の出力ポート４１ｃ、４２ｃ、４３ｃ；第２の出力ポート４１ｄ、４２ｄ、４３ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ４１および第２の光スイッチ４２は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第３の光スイッチ４３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ４１および第２の光スイッチ４２は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第３の光スイッチ３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【００５０】
図５（ａ）は第１および第２の光スイッチ４１、４２の第２の入力ポート４１ｂ、４２ｂに入力される制御光がともにオフの場合である。
【００５１】
この場合、第１の光スイッチ４１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート４１ｃから出力される。第２の出力ポート４１ｄからは信号光は出力されない。
【００５２】
第２の光スイッチ４２は、第１の入力ポート４２ａで第１の光スイッチ４１の第２の出力ポート４１ｃからの信号光Ｓをそのまま信号光Ｓとして受け取るが、第２の入力ポート４２ｂで制御光を入力しないため、第１の出力ポート４２ｃから信号Ｓがそのまま出力され、第２の出力ポート４２ｄから信号光は出力されない。
【００５３】
第３の光スイッチ４３は、第１の入力ポート４３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート４３ｂから制御光がオフのため、信号光Ｓは第１の出力ポート４３ｃから出力されず、第２の出力ポート４３ｄから信号光Ｓが出力される。この第１の出力ポート４３ｃからの出力信号がこの光ＯＲ回路の演算結果となる。
【００５４】
図５（ｂ）は第１の光スイッチ４１の第２の入力ポート４１ｂに入力される制御光がオフ、第２の光スイッチ４２の第２の入力ポート４２ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【００５５】
この場合、第１の光スイッチ４２では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート４２ｃから出力される。第２の出力ポート４１ｄからは信号光は出力されない。
【００５６】
第２の光スイッチ４２は、第１の入力ポート４２ａで第１の光スイッチ４１の第１の出力ポート４１ｃからの信号光Ｓをそのまま信号光Ｓとして受け取り、第２の入力ポート４２ｂで制御光を入力するため、熱レンズ効果素子が形成されるため、第１の出力ポート４２ｃから信号光が出力されず、第２の出力ポート４２ｄから信号光Ｓが出力される。
【００５７】
第３の光スイッチ４３は、第１の入力ポート４３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート４３ｂから制御光の入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート４３ｃから出力される。第２の出力ポートから信号光は出力されない。この第１の出力ポート４３ｃからの出力信号がこの光ＯＲ回路の演算結果となる。
【００５８】
図５（ｃ）は第１の光スイッチ４１の第１の入力ポート４１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ４２の第２の入力ポート４２ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【００５９】
この場合、第１の光スイッチ４１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート４１ｄから出力される。第２の出力ポート４１ｃからは信号光は出力されない。
【００６０】
第２の光スイッチ４２は、第２の入力ポート４２ｂで制御信号を入力せず、第１の入力ポート４２ａで第１の光スイッチ４１の第１の出力ポート４１ｃからの信号光を受け取らないため、第１および第２の出力ポート４２ｃ、４２ｄから信号光は出力されない。
【００６１】
第３の光スイッチ４３は、第１の入力ポート４３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート４３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート４３ｃから出力され、第２の出力ポート４３ｄからの出力信号はオフとなる。この第１の出力ポート４３ｃからの出力信号がこの光ＯＲ回路の演算結果となる。
【００６２】
図５（ｄ）は第１の光スイッチ４１の第２の入力ポート４１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ４２の第２の入力ポート４２ｂに入力される制御光もオンの場合である。
【００６３】
この場合、第１の光スイッチ４１では熱レンズ効果素子が形成されるため、信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート４１ｄから出力される。第１の出力ポート４１ｃからは信号光は出力されない。
【００６４】
第２の光スイッチ４２は、第２の入力ポート４２ｂで制御光を入力するが、第１の入力ポート４２ａで第１の光スイッチ４１の第１の出力ポート４１ｃから信号光を受け取らないため、第１および第２の出力ポート４２ｃ、４２ｄから信号光は出力されない。
【００６５】
第３の光スイッチ４３は、第１の入力ポート４３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート４３ｂで制御光を受け取らないため、信号光Ｓは第１の出力ポート４３ｃから出力され、第２の出力ポート４３ｄから信号光は出力されない。この第１の出力ポート４３ｃからの出力信号がこの光ＯＲ回路の演算結果となる。
【００６６】
図６は、本発明による光ＮＡＮＤ回路の構成を模式的に示す図である。第１、第２および第３の光スイッチ５１、５２、５３は、それぞれ第１の入力ポート５１ａ、５２ａ、５３ａ；第２の入力ポート５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ；第１の出力ポート５１ｃ、５２ｃ、５３ｃ；第２の出力ポート５１ｄ、５２ｄ、５３ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ５１および第２の光スイッチ５２は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第３の光スイッチ５３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ５１および第２の光スイッチ５２は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第３の光スイッチ５３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【００６７】
この光ＮＡＮＤ回路では、第１の光スイッチ５１の第２の出力ポート５１ｄが第２の光スイッチ５２の入力ポート５２ａに接続され、第２の光スイッチ５２の第２の出力ポート５２ｄが第３の光スイッチ５３の第２の入力ポート５３ｂに接続される。
【００６８】
図６（ａ）は第１および第２光スイッチ５１、５２の第２の入力ポート５１ｂ、５２ｂに入力される制御光がともにオフの場合である。
【００６９】
この場合、第１の光スイッチ５１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート５１ｃから出力される。第２の出力ポート５１ｄから信号光は出力されない。
【００７０】
第２の光スイッチ５２は、第１の入力ポート５２ａでの信号光入力がなく、また第２の入力ポート５２ｂで制御光を入力しないため、第１および第２の出力ポート５２ｃ、５２ｄからの信号出力はない。
【００７１】
第３の光スイッチ５３は、第１の入力ポート５３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート５３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート５３ｃから出力され、第２の出力ポート５３ｄから信号光は出力されない。この第１の出力ポート５３ｃからの出力信号がこの光ＮＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００７２】
図６（ｂ）は第１の光スイッチ５１の第１の入力ポート５１ｂに入力される制御光がオフ、第２の光スイッチ５２の入力ポート５２ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【００７３】
この場合、第１の光スイッチ５１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート５１ｃから出力される。第２の出力ポート５１ｄからは信号光は出力されない。
【００７４】
第２の光スイッチ５２は、第２の入力ポート５２ｂで制御光を入力するが、第１の入力ポート５２ａでの信号光の入力がないため、第１および第２の出力ポート５２ｃ、５２ｄからは信号出力はない。
【００７５】
第３の光スイッチ５３は、第１の入力ポート５３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート５３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート５３ｃから出力され、第２の出力ポート５３ｄから信号光は出力されない。この第１の出力ポート５３ｃからの出力信号がこの光ＮＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００７６】
図６（ｃ）は第１の光スイッチ５１の第２の入力ポート５１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ５２の第２の入力ポート５２ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【００７７】
この場合、第１の光スイッチ５１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート５１ｄから出力する。第２の出力ポート５１ｃから信号光は出力されない。
【００７８】
第２の光スイッチ５２は、第２の入力ポート５２ｂで制御光を入力しないため、第１の入力ポート５２ａで信号光を受け取り、第１の出力ポート５２ｃから信号光が出力され、第２の出力ポート５２ｄから信号光は出力されない。
【００７９】
第３の光スイッチ５３は、第１の入力ポート５３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート５３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート５３ｃから出力され、第２の出力ポート５３ｄから信号光は出力されない。この第１の出力ポート５３ｃからの出力信号がこの光ＮＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００８０】
図６（ｄ）は第１の光スイッチ５１の入力ポート５１ａに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ５２の入力ポート５２ａに入力される制御光もオンの場合である。
【００８１】
この場合、第１の光スイッチ５１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート５１ｄから出力される。第２の出力ポート５１ｃからは信号は出力されない。
【００８２】
第２の光スイッチ５２は、第２の入力ポート５２ｂで制御信号を入力し、第１の入力ポート５２ａで信号光を受け取り、熱レンズ効果素子が形成され、第１の出力ポート５２ｃから信号光は出力されず、第２の出力ポート５２ｄから信号光Ｓが出力される。
【００８３】
第３の光スイッチ５３は、第１の入力ポート５３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート５３ｂで制御光を入力し、熱レンズ効果素子が形成されるため、信号光は第１の出力ポート５３ｃから出力されず、第２の出力ポート５３ｄから信号光Ｓが出力される。この第１の出力ポート５３ｃからの出力信号がこの光ＮＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００８４】
図７は、本発明による光ＮＯＲ回路の構成を模式的に示す図である。第１、第２および第３の光スイッチ６１、６２、６３は、それぞれ第１の入力ポート６１ａ、６２ａ、６３ａ；第２の入力ポート６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ；第１の出力ポート６１ｃ、６２ｃ、６３ｃ；第２の出力ポート６１ｄ、６２ｄ、６３ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ６１および第２の光スイッチ６２は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第３の光スイッチ６３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ６１および第２の光スイッチ６２は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第３の光スイッチ６３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【００８５】
この光ＮＯＲ回路では、第１の光スイッチ６１の第１の出力ポート６１ｃが第２の光スイッチ６２の第１の入力ポート６２ａに接続され、第２の光スイッチ６２の第１の出力ポート６２ｃが第３の光スイッチ６３の第２の入力ポート６３ｂに接続される。
【００８６】
図７（ａ）は第１および第２光スイッチ６１、６２の第２の入力ポート６１ｂ、６２ｂに入力される制御光がともにオフの場合である。
【００８７】
この場合、第１の光スイッチ６１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート６１ｃから出力される。第２の出力ポート６１ｄからは信号光は出力されない。
【００８８】
第２の光スイッチ６２は、第１の入力ポート６２ａで第１の光スイッチ６１の第２の出力ポート６１ｃからの信号光を受け取り、第２の入力ポート６２ｂで制御光を入力しないため、第１の出力ポート６２ｃから信号Ｓがそのまま出力され、第２の出力ポート６２ｄから信号光は出力されない。
【００８９】
第３の光スイッチ６３は、第１の入力ポート６３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート６３ｂから第２の光スイッチ６２の第１の出力６２ｃから信号光を制御光として受け取り、熱レンズ効果素子が形成されるため、信号光Ｓは第２の出力ポート６３ｄから出力され、第１の出力ポート６３ｃから信号光は出力されない。この第２の出力ポート６３ｄからの出力信号がこの光ＮＯＲ回路の演算結果となる。
【００９０】
図７（ｂ）は第１の光スイッチ６１の第２の入力ポート６１ｂに入力される制御光がオフ、第２の光スイッチ６２の第２の入力ポート６２ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【００９１】
この場合、第１の光スイッチ６２では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート６２ｃから出力される。第２の出力ポート６１ｄから信号光は出力されない。
【００９２】
第２の光スイッチ６２は、第１の入力ポート６２ａで第１の光スイッチ６１の第１の出力ポート６１ｃから信号光を受け取と、第２の入力ポート６２ｂで制御光を入力するため、熱レンズ効果素子が形成されるため、第２の出力ポート６２ｄから信号光Ｓが出力され、第１の出力ポート６２ｃから信号光は出力されない。
【００９３】
第３の光スイッチ６３は、第１の入力ポート６３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート６３ｂから制御光の入力がないため、信号光Ｓは第１の出力ポート６３ｃから出力され、第２の出力ポート６３ｄから信号光は出力されない。この第２の出力ポート６３ｄからの出力信号がこの光ＮＯＲ回路の演算結果となる。
【００９４】
図７（ｃ）は第１の光スイッチ６１の第１の入力ポート６１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ６２の第２の入力ポート６２ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【００９５】
この場合、第１の光スイッチ６１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート６１ｄから出力される。第１の出力ポート６１ｃからは信号光は出力されない。
【００９６】
第２の光スイッチ６２は、第２の入力ポート６２ｂで制御信号を入力せず、第１の入力ポート６２ａで第１の光スイッチ６１の第２の出力ポート６１ｃからの信号光を受け取らないため、第１および第２の出力ポート６２ｃ、６２ｄから信号光は出力されない。
【００９７】
第３の光スイッチ６３は、第１の入力ポート６３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート６３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート６３ｃから出力され、第２の出力ポート６３ｄから出力光は出力されない。この第２の出力ポート４３ｄからの出力信号がこの光ＮＯＲ回路の演算結果となる。
【００９８】
図７（ｄ）は第１の光スイッチ６１の第２の入力ポート６１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ６２の第２の入力ポート６２ｂに入力される制御光もオンの場合である。
【００９９】
この場合、第１の光スイッチ６１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート６１ｄから出力される。第１の出力ポート６１ｃからは信号光は出力されない。
【０１００】
第２の光スイッチ６２は、第２の入力ポート６２ｂで制御光を入力するが、第１の入力ポート６２ａで第１の光スイッチ６１の第１の出力ポート６１ｃから信号光を受け取らないため、第１および第２の出力ポート６２ｃ、６２ｄから信号光は出力されない。
【０１０１】
第３の光スイッチ６３は、第１の入力ポート６３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート６３ｂで制御光を受け取らないため、信号光Ｓは第１の出力ポート６３ｃから出力され、第２の出力ポート６３ｄから信号光は出力されない。この第２の出力ポート６３ｄからの出力信号がこの光ＮＯＲ回路の演算結果となる。
【０１０２】
図８は、本発明による光ＮＯＴ回路の構成を模式的に示す図である。第１および第２の光スイッチ７１、７２は、それぞれ第１の入力ポート７１ａ、７２ａ；第２の入力ポート７１ｂ、７２ｂ；第１の出力ポート７１ｃ、７２ｃ；第２の出力ポート７１ｄ、７２ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ７１は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第２の光スイッチ７３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ７１は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第２の光スイッチ７３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【０１０３】
この光ＮＯＴ回路では、第１の光スイッチ７１の第２の出力ポート７１ｄが第２の光スイッチ７２の第２の入力ポート７２ｂに接続される。
【０１０４】
図８（ａ）は第１の光スイッチ７１の第２の入力ポート７１ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【０１０５】
この場合、第１の光スイッチ７１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート７１ｃから出力される。第２の出力ポート７１ｄからは信号は出力されない。
【０１０６】
第２の光スイッチ７２は、第１の入力ポート７２ａで信号光Ｓを入力し、また第２の入力ポート７２ｂで制御光を入力しないため、熱レンズ効果素子は形成されず、第１の出力ポート７２ｃから信号光が出力され、第２の出力ポート７２ｄから信号光は出力されない。
【０１０７】
この第１の出力ポート７２ｃからの出力信号がこの光ＮＯＴ回路の演算結果となる。
【０１０８】
図８（ｂ）は第１の光スイッチ７１の第２の入力ポート７１ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【０１０９】
この場合、第１の光スイッチ７１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは第２の出力ポート７１ｄから出力される。第１の出力ポート７１ｃからは信号光は出力されない。
【０１１０】
第２の光スイッチ７２は、第１の入力ポート７２ａで信号光Ｓを入力し、また第２の入力ポート７２ｂでも制御光を入力するため、熱レンズ効果素子が形成され、第１の出力ポート７２ｃから信号光が出力されず、第２の出力ポート７２ｄから信号光が出力される。
【０１１１】
この第１の出力ポート７２ｃからの出力信号がこの光ＮＯＴ回路の演算結果となる。
【０１１２】
図９は、本発明による光ＮＯＴ回路の別の構成を模式的に示す図である。第１および第２の光スイッチ８１、８２は、それぞれ第１の入力ポート８１ａ、８２ａ；第２の入力ポート８１ｂ、８２ｂ；第１の出力ポート８１ｃ、８２ｃ；第２の出力ポート８１ｄ、８２ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ８１は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第２の光スイッチ８３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ８１は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第２の光スイッチ８３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【０１１３】
この光ＮＯＴ回路では、第１の光スイッチ８１の第１の出力ポート８１ｃが第２の光スイッチ８２の第２の入力ポート８２ｂに接続される。
【０１１４】
図９（ａ）は第１の光スイッチ８１の第２の入力ポート８１ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【０１１５】
この場合、第１の光スイッチ８１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート８１ｃから出力される。第２の出力ポート８１ｄからは信号光は出力されない。
【０１１６】
第２の光スイッチ８２は、第１の入力ポート８２ａで信号光Ｓを入力し、また第２の入力ポート８２ｂで制御光を入力するため、熱レンズ効果素子が形成され、第１の出力ポート８２ｃから信号光は出力されず、第２の出力ポート８２ｄから信号光が出力される。この第１の出力ポート８２ｄからの出力信号がこの光ＮＯＴ回路の演算結果となる。
【０１１７】
図９（ｂ）は第１の光スイッチ８１の第２の入力ポート８１ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【０１１８】
この場合、第１の光スイッチ８１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは第２の出力ポート８１ｄから出力される。第１の出力ポート８１ｃからは信号光は出力されない。
【０１１９】
第２の光スイッチ８２は、第１の入力ポート８２ａで信号光Ｓを入力し、また第２の入力ポート８２ｂでは制御光を入力しないため、熱レンズ効果素子が形成されず、第１の出力ポート８２ｃから信号光が出力され、第２の出力ポート８２ｄから信号光は出力されない。この第１の出力ポート８２ｄからの出力信号がこの光ＮＯＴ回路の演算結果となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の光論理回路で用いる光制御型光スイッチの構成の説明図である。
【図２】上記光制御型光スイッチに用いる熱レンズ効果素子の説明図である。
【図３】上記熱レンズ効果素子に用いる色素の吸収・透過特性を示す図である。
【図４】本発明による光ＡＮＤ回路の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明による光ＯＲ回路の構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明による光ＮＡＮＤ回路の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明による光ＮＯＲ回路の構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明による光ＮＯＴ回路の構成を模式的に示す図である。
【図９】本発明による光ＮＯＴ回路の別の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１１ 信号光
１２、１４ 入力ポート
１３ 制御光
１５、１６、１９、２１、２４、２６ レンズ
１７ ダイクロイックミラー
１８、２５ ミラー
２０ 熱レンズ効果素子
２２ フィルター
２３ 穴付ミラー
２７、２８ 出力ポート
３１、４１、５１、６１、７１、８１ 第１の光スイッチ
３２、４２、５２、６２、７２、８２ 第２の光スイッチ
３３、４３、５３、６３ 第３の光スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチのみで構成される光論理回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光を利用した論理回路についてはいくつかの提案がなされている（たとえば特許文献１〜６）。これらの論理回路は、電気的な機構を組み込んだ光スイッチを用いるものがほとんどであり、そのため構造も複雑なものとなっていた。
【０００３】
このような事情の下、電気的な機構を組み込まないで光スイッチのみで構成された光論理回路は、今後の高速光スイッチングの展開とともにその技術的重要性は今後益々高まっていくものと考えられる。
【特許文献１】特願２００３−２７１０６２号公報
【特許文献２】特開平３−１６０８６号公報
【特許文献３】特開平３−１６０８７号公報
【特許文献４】特開昭６１−３２３１６号公報
【特許文献５】特開昭５５−１７２７６９号公報
【特許文献６】特開昭５０−１０９４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような従来技術の実状に鑑みてなされたもので、電気的な機構を組み込まないで光スイッチのみで構成された新しい光論理回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、上記課題を解決するため、第１には、信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力し、該制御光の入力のオン／オフにより該信号光の出力のオン／オフを制御する方式の光制御型光スイッチを少なくとも２以上接続して論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路を提供する。
【０００６】
第２には、上記第１の発明において、信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力する光スイッチと、該光スイッチの信号光とは異なる波長の信号光と該光スイッチの制御光とは異なる波長の制御光を入力する光スイッチを複数組合せることにより論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路を提供する。
【０００７】
第３には、上記第１または第２の発明において、信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力する光スイッチと、該光スイッチの制御光と同じ波長の信号光と該光スイッチの信号光と同じ波長の制御光を入力する光スイッチを複数組合せることにより論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路を提供する。
【０００８】
第４には、上記第１ないし第３のいずれかの発明において、前記光スイッチとして２つの入力ポートと２つの出力ポートを有するものを用い、出力ポートと入力ポートの接続の組合せにより所要の論理演算を行う論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路を提供する。
【０００９】
第５には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、該第３の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＡＮＤ回路を構成することを特徴とする光論理回路。
【００１０】
第６には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、該第３の光スイッチの第１の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＯＲ回路を構成することを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１１】
第７には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、該第３の光スイッチの第１の出力ポートの光を論理演算結果とするＮＡＮＤ回路を構成することを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１２】
第８には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポートと、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、該第３の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＲ回路を構成することを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１３】
第９には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポートと、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチを備え、該第２の光スイッチの第１の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＴ回路を構成することを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１４】
第１０には、上記第４の発明において、信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、信号光を入力する第１の入力ポートと該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチを備え、該第２の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＴ回路を構成することを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１５】
第１１には、上記第１から第１０の発明において、前記光スイッチとして、熱レンズ効果素子を有するものを用いることを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１６】
第１２には、上記第１１の発明において、前記熱レンズ効果素子が、所定波長のパルス状の信号光とこれとは異なる波長の連続光である制御光とを同軸でかつ収束して入力する信号入力部、および信号光に対し透過性を示し制御光に対し吸収性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の開き角度で出力する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常の開き角度より大きい開き角度で出力する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、熱レンズ効果素子より出力した信号光のうち、通常の開き角度で出力した信号光を第１の出力ポートから出力させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した信号光は第２の出力ポートから出力させる信号光選択部を備えることを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１７】
第１３には、上記第１２の発明において、前記信号光選択部が、穴付ミラーであり、通常の開き角度のときは信号光を穴より通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により信号光の光路を変換させることを特徴とする光論理回路を提供する。
【００１８】
第１４には、第１１の発明において、上記前記熱レンズ効果素子が、所定波長のパルス状の信号光とこれとは異なる波長の連続光である制御光とを同軸でかつ収束して入力する信号入力部、および信号光に対し透過性を示し制御光に対し吸収性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の光路で出力する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常の光路とは異なる光路で出力する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、熱レンズ効果素子より出力した信号光のうち、通常の光路で出力した信号光を第１の出力ポートから出力させ、通常の光路とは異なる光路で出力した信号光は第２の出力ポートから出力させる信号光選択部を備えることを特徴とする光論理回路を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電気的な機構を組み込まないで光スイッチのみで構成された新しい光論理回路を提供することができる。かかる光論理回路は超高速型の光スイッチング技術の実現によりその技術的重要性が非常に期待される。
【００２０】
また、本発明によれば、熱レンズ効果素子を利用した新しい原理に基づく、より装置構成がシンプルで、低コスト化を図ることが期待される光論理回路が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
本発明の光論理回路は、信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力し、該制御光の入力のオン／オフにより該信号光の出力のオン／オフを制御する方式の光制御型光スイッチを少なくとも２以上接続して論理回路を構成したことを特徴とする。
【００２３】
まず、本発明の実施形態の光論理回路に用いる光制御型光スイッチについて説明する。
【００２４】
図１にこの光制御型光スイッチＳＷを示す。この光スイッチＳＷには、波長６５０ｎｍの連続（ＣＷ）光である信号光１１を取り込むための第１の入力ポート１２と、波長１５５０ｎｍのパルス状制御光［ゲート光］１３を取り込むための第２の入力ポート１４が設けられている。第１の入力ポート１２の下流側には入力した信号光１１を平行光とするためのレンズ１５が配置され、第２の入力ポート１４の下流側には入力した制御光１３を平行光とするためのレンズ１６が配置されている。レンズ１５の下流側にはダイクロイックミラー１７が配置され、レンズ１６の下流側にはレンズ１６からの平行光の光路を変えるミラー１８が配置されている。ダイクロイックミラー１７はレンズ１５からの平行光は透過させ、ミラー１８からの平行光の光路を変えて、信号光１１と制御光１３を同軸の重なり合った平行光とする。ダイクロイックミラー１７の下流側にはレンズ１９、熱レンズ効果素子２０、レンズ２１、フィルター２２、穴付ミラー２３、レンズ２４がそれぞれ配置されている。レンズ１９はダイクロイックミラー１７からの重なり合った平行光を焦点が熱レンズ効果素子２０内となるように収束させる。熱レンズ効果素子２０は、信号光１１のみが入力した場合には通常の開き角度で信号光１１を出力し、信号光１１と制御光１３が同時に入力した場合には熱レンズ（ＴＬ）を形成し、通常の開き角度より大きな開き角度で両者の光１１、１３を出力する。レンズ２１は出力した両者の光１１、１３を平行光にする。フィルター２２は制御光１３をカットし、信号光１１は通過させる。穴付ミラー２３は通常の開き角度の信号光１１はその穴を通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度の信号光１１はミラー部分で反射させ、その光路を変える。穴付ミラー２３の下流側のミラー２４は、穴付ミラー２３の穴を通過した信号光１１を収束させる。図１において穴付ミラー２３の下方には、穴付ミラー２３により反射した信号光１１をさらに反射させ、光路を変えるミラー２５が配置され、その下流側にはミラー２５からの平行光を収束させるレンズ２６が配置されている。光スイッチＳＷには、第１の出力ポート２７および第２の出力ポート２８が設けられている。第１の出力ポート２７は制御光１３オフ時にレンズ２４で収束された６５０ｎｍ光出力を行う。第２の出力ポート２８は制御光１３オン時にレンズ２６で収束された６５０ｎｍ光出力を行う。
【００２５】
信号光１１および制御光１３の強度は特に限定されず、同じとしてもよく異ならせてもよく、たとえば強度数ｍＷ〜１０ｍＷのように設定することができる。
【００２６】
ここで光スイッチＳＷの熱レンズ効果素子２０について説明する。
【００２７】
図２は、熱レンズ効果素子２０を説明するための概念図である。熱レンズ効果素子２０は、図３の実線で示すように、波長６５０ｎｍの信号光１１に対しては透過性を示し、波長１５５０ｎｍの制御光１３に対しては吸収性を示す波長帯域を持つ色素よりなる光吸収膜２０’（図２（ｂ））を有している。このような波長帯域を持つ色素としては、市販の赤外線吸収色素を好適に用いることができ、さらに具体的には、例えば、日本カーリット株式会社製、ＣＩＲ−９６０を使用することができる。
【００２８】
熱レンズ効果素子２０では、上記のような波長帯域を持つ光吸収膜２０’に波長１５５０ｎｍの制御光１３が照射されると、その光に対して吸収性を示すため光を吸収した領域及びその周辺領域の温度が上昇し、屈折率が変化し、その温度分布に応じて屈折率が変化して熱レンズ（ＴＬ）が形成され、制御光１３の照射が終わると元の状態に戻るという可逆的な屈折率変化を生じる。したがって、熱レンズ効果素子２０に連続（ＣＷ）光である信号光１１のみが照射され制御光１３がオフの場合には、図２（ａ）のように熱レンズ（ＴＬ）は形成されないため、通常の開き角度で信号光１１が出力し、レンズ２１で平行光とされ、断面が円形状のビームとして穴付ミラー２２の穴をそのまま通過する。一方、熱レンズ効果素子２０に信号光１１が照射されかつ制御光１３がオンの場合には、図２（ｂ）のように熱レンズ（ＴＬ）が形成され、通常の開き角度より大きい角度で信号光１１が出射し、レンズ２１で平行光とされ、断面がリング状のビームとして穴付ミラー２２のミラー部で反射され、光路の方向が変えられる。
【００２９】
熱レンズ効果素子２０は、基本的に上記のような吸収、透過の波長特性を持ち、熱レンズの形成可能な光吸収膜２０’を有していればよく、光吸収を促進させる層や、伝熱層、保温層等、この出願の発明者らの出願に係る特開２００５−２６５９８６号公報に記載されているような各種の層を設けることができる。
【００３０】
次に、上記の光スイッチＳＷを用いた本発明の光論理回路について説明する。
【００３１】
図４は、本発明による光ＡＮＤ回路の構成を模式的に示す図である。第１、第２および第３の光スイッチ３１、３２、３３は、それぞれ第１の入力ポート３１ａ、３２ａ、３３ａ；第２の入力ポート３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ；第１の出力ポート３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ；第２の出力ポート３１ｄ、３２ｄ、３３ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ３１および第２の光スイッチ３２は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第３の光スイッチ３３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ３１および第２の光スイッチ３２は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第３の光スイッチ３３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【００３２】
この光ＡＮＤ回路では、第１の光スイッチ３１の第２の出力ポート３１ｄが第２の光スイッチ３２の第１の入力ポート３２ａに接続され、第２の光スイッチ３２の第２の出力ポート３２ｄが第３の光スイッチ３３の第２の入力ポート３３ｂに接続される。
【００３３】
図４（ａ）は第１および第２の光スイッチ３１、３２の第２の入力ポート３１ｂ、３２ｂに入力される制御光がともにオフの場合である。
【００３４】
この場合、第１の光スイッチ３１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート３１ｃから出力される。第２の出力ポート３１ｄからは信号光は出力されない。
【００３５】
第２の光スイッチ３２は、第１の入力ポート３２ａでの信号光入力がなく、また第２の入力ポート３２ｂで制御光を入力しないため、第１および第２の出力ポート３２ｃ、３２ｄからの信号出力はない。
【００３６】
第３の光スイッチ３３は、第１の入力ポート３３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート３３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート３３ｃから出力され、第２の出力ポート３３ｄからの出力信号はオフとなる。この第２の出力ポート３３ｄからの出力信号がこの光ＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００３７】
図４（ｂ）は第１の光スイッチ３１の入力ポート３１ｂに入力される制御光がオフ、第２の光スイッチ３２の第２の入力ポート３２ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【００３８】
この場合、第１の光スイッチ３１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート３１ｃから出力される。第２の出力ポート３１ｄからは信号は出力されない。
【００３９】
第２の光スイッチ３２は、第２の入力ポート３２ｂで制御光を入力するが、第１の入力ポート３２ａで信号光入力がないため、第１および第２の出力ポート３２ｃ、３２ｄからは信号出力はない。
【００４０】
第３の光スイッチ３３は、第１の入力ポート３３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート３３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート３３ｃから出力され、第２の出力ポート３３ｄからの出力信号はオフとなる。この第２の出力ポート３３ｄからの出力信号がこの光ＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００４１】
図４（ｃ）は第１の光スイッチ３１の第１の入力ポート３１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ３２の第２の入力ポート３２ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【００４２】
この場合、第１の光スイッチ３１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート３１ｄから出力される。第１の出力ポート３１ｃからは信号光は出力されない。
【００４３】
第２の光スイッチ３２は、第２の入力ポート３２ｂで制御光を入力しないため、第１の入力ポート３２ａで第１の光スイッチ３１の第２の出力ポート３１ｄからの信号光Ｓ’を信号光Ｓとして受け取り、第１の出力ポート３２ｃから信号出力がされるが、第２の出力ポート３２ｄからは信号光は出力されない。
【００４４】
第３の光スイッチ３３は、第１の入力ポート３３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート３３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート３３ｃから出力され、第２の出力ポート３３ｄからの出力信号はオフとなる。この第２の出力ポート３３ｄからの出力信号がこの光ＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００４５】
図４（ｄ）は第１の光スイッチ３１の入力ポート３１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ３２の入力ポート３２ｂに入力される制御光もオンの場合である。
【００４６】
この場合、第１の光スイッチ３１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート３１ｄから出力される。第２の出力ポート３１ｃからは信号光は出力されない。
【００４７】
第２の光スイッチ３２は、第２の入力ポート３２ｂで制御光を入力し、第１の入力ポート３２ａで第１の光スイッチ３１の第２の出力ポート３１ｄからの信号光Ｓを受け取り、熱レンズ効果素子が形成されるため、第１の出力ポート３２ｃから信号光は出力されず、第２の出力ポート３２ｄから信号光が出力される。
【００４８】
第３の光スイッチ３３は、第１の入力ポート３３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート３３ｂで信号Ｓ’をＳとして入力し、熱レンズ効果素子が形成されるため、信号光Ｓは第１の出力ポート３３ｃから出力されず、第２の出力ポート３３ｄから信号光Ｓが出力される。この第２の出力ポート３３ｄからの出力信号がこの光ＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００４９】
図５は、本発明による光ＯＲ回路の構成を模式的に示す図である。第１、第２および第３の光スイッチ４１、４２、４３は、それぞれ第１の入力ポート４１ａ、４２ａ、４３ａ；第２の入力ポート４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ；第１の出力ポート４１ｃ、４２ｃ、４３ｃ；第２の出力ポート４１ｄ、４２ｄ、４３ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ４１および第２の光スイッチ４２は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第３の光スイッチ４３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ４１および第２の光スイッチ４２は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第３の光スイッチ３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【００５０】
図５（ａ）は第１および第２の光スイッチ４１、４２の第２の入力ポート４１ｂ、４２ｂに入力される制御光がともにオフの場合である。
【００５１】
この場合、第１の光スイッチ４１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート４１ｃから出力される。第２の出力ポート４１ｄからは信号光は出力されない。
【００５２】
第２の光スイッチ４２は、第１の入力ポート４２ａで第１の光スイッチ４１の第２の出力ポート４１ｃからの信号光Ｓをそのまま信号光Ｓとして受け取るが、第２の入力ポート４２ｂで制御光を入力しないため、第１の出力ポート４２ｃから信号Ｓがそのまま出力され、第２の出力ポート４２ｄから信号光は出力されない。
【００５３】
第３の光スイッチ４３は、第１の入力ポート４３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート４３ｂから制御光がオフのため、信号光Ｓは第１の出力ポート４３ｃから出力されず、第２の出力ポート４３ｄから信号光Ｓが出力される。この第１の出力ポート４３ｃからの出力信号がこの光ＯＲ回路の演算結果となる。
【００５４】
図５（ｂ）は第１の光スイッチ４１の第２の入力ポート４１ｂに入力される制御光がオフ、第２の光スイッチ４２の第２の入力ポート４２ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【００５５】
この場合、第１の光スイッチ４２では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート４２ｃから出力される。第２の出力ポート４１ｄからは信号光は出力されない。
【００５６】
第２の光スイッチ４２は、第１の入力ポート４２ａで第１の光スイッチ４１の第１の出力ポート４１ｃからの信号光Ｓをそのまま信号光Ｓとして受け取り、第２の入力ポート４２ｂで制御光を入力するため、熱レンズ効果素子が形成されるため、第１の出力ポート４２ｃから信号光が出力されず、第２の出力ポート４２ｄから信号光Ｓが出力される。
【００５７】
第３の光スイッチ４３は、第１の入力ポート４３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート４３ｂから制御光の入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート４３ｃから出力される。第２の出力ポートから信号光は出力されない。この第１の出力ポート４３ｃからの出力信号がこの光ＯＲ回路の演算結果となる。
【００５８】
図５（ｃ）は第１の光スイッチ４１の第１の入力ポート４１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ４２の第２の入力ポート４２ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【００５９】
この場合、第１の光スイッチ４１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート４１ｄから出力される。第２の出力ポート４１ｃからは信号光は出力されない。
【００６０】
第２の光スイッチ４２は、第２の入力ポート４２ｂで制御信号を入力せず、第１の入力ポート４２ａで第１の光スイッチ４１の第１の出力ポート４１ｃからの信号光を受け取らないため、第１および第２の出力ポート４２ｃ、４２ｄから信号光は出力されない。
【００６１】
第３の光スイッチ４３は、第１の入力ポート４３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート４３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート４３ｃから出力され、第２の出力ポート４３ｄからの出力信号はオフとなる。この第１の出力ポート４３ｃからの出力信号がこの光ＯＲ回路の演算結果となる。
【００６２】
図５（ｄ）は第１の光スイッチ４１の第２の入力ポート４１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ４２の第２の入力ポート４２ｂに入力される制御光もオンの場合である。
【００６３】
この場合、第１の光スイッチ４１では熱レンズ効果素子が形成されるため、信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート４１ｄから出力される。第１の出力ポート４１ｃからは信号光は出力されない。
【００６４】
第２の光スイッチ４２は、第２の入力ポート４２ｂで制御光を入力するが、第１の入力ポート４２ａで第１の光スイッチ４１の第１の出力ポート４１ｃから信号光を受け取らないため、第１および第２の出力ポート４２ｃ、４２ｄから信号光は出力されない。
【００６５】
第３の光スイッチ４３は、第１の入力ポート４３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート４３ｂで制御光を受け取らないため、信号光Ｓは第１の出力ポート４３ｃから出力され、第２の出力ポート４３ｄから信号光は出力されない。この第１の出力ポート４３ｃからの出力信号がこの光ＯＲ回路の演算結果となる。
【００６６】
図６は、本発明による光ＮＡＮＤ回路の構成を模式的に示す図である。第１、第２および第３の光スイッチ５１、５２、５３は、それぞれ第１の入力ポート５１ａ、５２ａ、５３ａ；第２の入力ポート５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ；第１の出力ポート５１ｃ、５２ｃ、５３ｃ；第２の出力ポート５１ｄ、５２ｄ、５３ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ５１および第２の光スイッチ５２は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第３の光スイッチ５３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ５１および第２の光スイッチ５２は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第３の光スイッチ５３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【００６７】
この光ＮＡＮＤ回路では、第１の光スイッチ５１の第２の出力ポート５１ｄが第２の光スイッチ５２の入力ポート５２ａに接続され、第２の光スイッチ５２の第２の出力ポート５２ｄが第３の光スイッチ５３の第２の入力ポート５３ｂに接続される。
【００６８】
図６（ａ）は第１および第２光スイッチ５１、５２の第２の入力ポート５１ｂ、５２ｂに入力される制御光がともにオフの場合である。
【００６９】
この場合、第１の光スイッチ５１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート５１ｃから出力される。第２の出力ポート５１ｄから信号光は出力されない。
【００７０】
第２の光スイッチ５２は、第１の入力ポート５２ａでの信号光入力がなく、また第２の入力ポート５２ｂで制御光を入力しないため、第１および第２の出力ポート５２ｃ、５２ｄからの信号出力はない。
【００７１】
第３の光スイッチ５３は、第１の入力ポート５３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート５３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート５３ｃから出力され、第２の出力ポート５３ｄから信号光は出力されない。この第１の出力ポート５３ｃからの出力信号がこの光ＮＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００７２】
図６（ｂ）は第１の光スイッチ５１の第１の入力ポート５１ｂに入力される制御光がオフ、第２の光スイッチ５２の入力ポート５２ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【００７３】
この場合、第１の光スイッチ５１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート５１ｃから出力される。第２の出力ポート５１ｄからは信号光は出力されない。
【００７４】
第２の光スイッチ５２は、第２の入力ポート５２ｂで制御光を入力するが、第１の入力ポート５２ａでの信号光の入力がないため、第１および第２の出力ポート５２ｃ、５２ｄからは信号出力はない。
【００７５】
第３の光スイッチ５３は、第１の入力ポート５３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート５３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート５３ｃから出力され、第２の出力ポート５３ｄから信号光は出力されない。この第１の出力ポート５３ｃからの出力信号がこの光ＮＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００７６】
図６（ｃ）は第１の光スイッチ５１の第２の入力ポート５１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ５２の第２の入力ポート５２ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【００７７】
この場合、第１の光スイッチ５１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート５１ｄから出力する。第２の出力ポート５１ｃから信号光は出力されない。
【００７８】
第２の光スイッチ５２は、第２の入力ポート５２ｂで制御光を入力しないため、第１の入力ポート５２ａで信号光を受け取り、第１の出力ポート５２ｃから信号光が出力され、第２の出力ポート５２ｄから信号光は出力されない。
【００７９】
第３の光スイッチ５３は、第１の入力ポート５３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート５３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート５３ｃから出力され、第２の出力ポート５３ｄから信号光は出力されない。この第１の出力ポート５３ｃからの出力信号がこの光ＮＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００８０】
図６（ｄ）は第１の光スイッチ５１の入力ポート５１ａに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ５２の入力ポート５２ａに入力される制御光もオンの場合である。
【００８１】
この場合、第１の光スイッチ５１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート５１ｄから出力される。第２の出力ポート５１ｃからは信号は出力されない。
【００８２】
第２の光スイッチ５２は、第２の入力ポート５２ｂで制御信号を入力し、第１の入力ポート５２ａで信号光を受け取り、熱レンズ効果素子が形成され、第１の出力ポート５２ｃから信号光は出力されず、第２の出力ポート５２ｄから信号光Ｓが出力される。
【００８３】
第３の光スイッチ５３は、第１の入力ポート５３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート５３ｂで制御光を入力し、熱レンズ効果素子が形成されるため、信号光は第１の出力ポート５３ｃから出力されず、第２の出力ポート５３ｄから信号光Ｓが出力される。この第１の出力ポート５３ｃからの出力信号がこの光ＮＡＮＤ回路の演算結果となる。
【００８４】
図７は、本発明による光ＮＯＲ回路の構成を模式的に示す図である。第１、第２および第３の光スイッチ６１、６２、６３は、それぞれ第１の入力ポート６１ａ、６２ａ、６３ａ；第２の入力ポート６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ；第１の出力ポート６１ｃ、６２ｃ、６３ｃ；第２の出力ポート６１ｄ、６２ｄ、６３ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ６１および第２の光スイッチ６２は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第３の光スイッチ６３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ６１および第２の光スイッチ６２は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第３の光スイッチ６３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【００８５】
この光ＮＯＲ回路では、第１の光スイッチ６１の第１の出力ポート６１ｃが第２の光スイッチ６２の第１の入力ポート６２ａに接続され、第２の光スイッチ６２の第１の出力ポート６２ｃが第３の光スイッチ６３の第２の入力ポート６３ｂに接続される。
【００８６】
図７（ａ）は第１および第２光スイッチ６１、６２の第２の入力ポート６１ｂ、６２ｂに入力される制御光がともにオフの場合である。
【００８７】
この場合、第１の光スイッチ６１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート６１ｃから出力される。第２の出力ポート６１ｄからは信号光は出力されない。
【００８８】
第２の光スイッチ６２は、第１の入力ポート６２ａで第１の光スイッチ６１の第２の出力ポート６１ｃからの信号光を受け取り、第２の入力ポート６２ｂで制御光を入力しないため、第１の出力ポート６２ｃから信号Ｓがそのまま出力され、第２の出力ポート６２ｄから信号光は出力されない。
【００８９】
第３の光スイッチ６３は、第１の入力ポート６３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート６３ｂから第２の光スイッチ６２の第１の出力６２ｃから信号光を制御光として受け取り、熱レンズ効果素子が形成されるため、信号光Ｓは第２の出力ポート６３ｄから出力され、第１の出力ポート６３ｃから信号光は出力されない。この第２の出力ポート６３ｄからの出力信号がこの光ＮＯＲ回路の演算結果となる。
【００９０】
図７（ｂ）は第１の光スイッチ６１の第２の入力ポート６１ｂに入力される制御光がオフ、第２の光スイッチ６２の第２の入力ポート６２ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【００９１】
この場合、第１の光スイッチ６２では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート６２ｃから出力される。第２の出力ポート６１ｄから信号光は出力されない。
【００９２】
第２の光スイッチ６２は、第１の入力ポート６２ａで第１の光スイッチ６１の第１の出力ポート６１ｃから信号光を受け取と、第２の入力ポート６２ｂで制御光を入力するため、熱レンズ効果素子が形成されるため、第２の出力ポート６２ｄから信号光Ｓが出力され、第１の出力ポート６２ｃから信号光は出力されない。
【００９３】
第３の光スイッチ６３は、第１の入力ポート６３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート６３ｂから制御光の入力がないため、信号光Ｓは第１の出力ポート６３ｃから出力され、第２の出力ポート６３ｄから信号光は出力されない。この第２の出力ポート６３ｄからの出力信号がこの光ＮＯＲ回路の演算結果となる。
【００９４】
図７（ｃ）は第１の光スイッチ６１の第１の入力ポート６１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ６２の第２の入力ポート６２ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【００９５】
この場合、第１の光スイッチ６１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート６１ｄから出力される。第１の出力ポート６１ｃからは信号光は出力されない。
【００９６】
第２の光スイッチ６２は、第２の入力ポート６２ｂで制御信号を入力せず、第１の入力ポート６２ａで第１の光スイッチ６１の第２の出力ポート６１ｃからの信号光を受け取らないため、第１および第２の出力ポート６２ｃ、６２ｄから信号光は出力されない。
【００９７】
第３の光スイッチ６３は、第１の入力ポート６３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力するが、第２の入力ポート６３ｂでの入力がないため、信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート６３ｃから出力され、第２の出力ポート６３ｄから出力光は出力されない。この第２の出力ポート４３ｄからの出力信号がこの光ＮＯＲ回路の演算結果となる。
【００９８】
図７（ｄ）は第１の光スイッチ６１の第２の入力ポート６１ｂに入力される制御光がオン、第２の光スイッチ６２の第２の入力ポート６２ｂに入力される制御光もオンの場合である。
【００９９】
この場合、第１の光スイッチ６１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは光路を変えて第２の出力ポート６１ｄから出力される。第１の出力ポート６１ｃからは信号光は出力されない。
【０１００】
第２の光スイッチ６２は、第２の入力ポート６２ｂで制御光を入力するが、第１の入力ポート６２ａで第１の光スイッチ６１の第１の出力ポート６１ｃから信号光を受け取らないため、第１および第２の出力ポート６２ｃ、６２ｄから信号光は出力されない。
【０１０１】
第３の光スイッチ６３は、第１の入力ポート６３ａで１５５０ｎｍの連続光を信号光Ｓとして入力し、第２の入力ポート６３ｂで制御光を受け取らないため、信号光Ｓは第１の出力ポート６３ｃから出力され、第２の出力ポート６３ｄから信号光は出力されない。この第２の出力ポート６３ｄからの出力信号がこの光ＮＯＲ回路の演算結果となる。
【０１０２】
図８は、本発明による光ＮＯＴ回路の構成を模式的に示す図である。第１および第２の光スイッチ７１、７２は、それぞれ第１の入力ポート７１ａ、７２ａ；第２の入力ポート７１ｂ、７２ｂ；第１の出力ポート７１ｃ、７２ｃ；第２の出力ポート７１ｄ、７２ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ７１は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第２の光スイッチ７３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ７１は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第２の光スイッチ７３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【０１０３】
この光ＮＯＴ回路では、第１の光スイッチ７１の第２の出力ポート７１ｄが第２の光スイッチ７２の第２の入力ポート７２ｂに接続される。
【０１０４】
図８（ａ）は第１の光スイッチ７１の第２の入力ポート７１ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【０１０５】
この場合、第１の光スイッチ７１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート７１ｃから出力される。第２の出力ポート７１ｄからは信号は出力されない。
【０１０６】
第２の光スイッチ７２は、第１の入力ポート７２ａで信号光Ｓを入力し、また第２の入力ポート７２ｂで制御光を入力しないため、熱レンズ効果素子は形成されず、第１の出力ポート７２ｃから信号光が出力され、第２の出力ポート７２ｄから信号光は出力されない。
【０１０７】
この第１の出力ポート７２ｃからの出力信号がこの光ＮＯＴ回路の演算結果となる。
【０１０８】
図８（ｂ）は第１の光スイッチ７１の第２の入力ポート７１ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【０１０９】
この場合、第１の光スイッチ７１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは第２の出力ポート７１ｄから出力される。第１の出力ポート７１ｃからは信号光は出力されない。
【０１１０】
第２の光スイッチ７２は、第１の入力ポート７２ａで信号光Ｓを入力し、また第２の入力ポート７２ｂでも制御光を入力するため、熱レンズ効果素子が形成され、第１の出力ポート７２ｃから信号光が出力されず、第２の出力ポート７２ｄから信号光が出力される。
【０１１１】
この第１の出力ポート７２ｃからの出力信号がこの光ＮＯＴ回路の演算結果となる。
【０１１２】
図９は、本発明による光ＮＯＴ回路の別の構成を模式的に示す図である。第１および第２の光スイッチ８１、８２は、それぞれ第１の入力ポート８１ａ、８２ａ；第２の入力ポート８１ｂ、８２ｂ；第１の出力ポート８１ｃ、８２ｃ；第２の出力ポート８１ｄ、８２ｄを有する。ただし、第１の光スイッチ８１は波長６５０ｎｍの光を信号光とするが、第２の光スイッチ８３は波長１５５０ｎｍの光を信号光とし、第１の光スイッチ８１は波長１５５０ｎｍの光を制御光とするが、第２の光スイッチ８３は波長６５０ｎｍの光を制御光とする。
【０１１３】
この光ＮＯＴ回路では、第１の光スイッチ８１の第１の出力ポート８１ｃが第２の光スイッチ８２の第２の入力ポート８２ｂに接続される。
【０１１４】
図９（ａ）は第１の光スイッチ８１の第２の入力ポート８１ｂに入力される制御光がオフの場合である。
【０１１５】
この場合、第１の光スイッチ８１では熱レンズ効果素子が形成されないため信号光Ｓはそのまま第１の出力ポート８１ｃから出力される。第２の出力ポート８１ｄからは信号光は出力されない。
【０１１６】
第２の光スイッチ８２は、第１の入力ポート８２ａで信号光Ｓを入力し、また第２の入力ポート８２ｂで制御光を入力するため、熱レンズ効果素子が形成され、第１の出力ポート８２ｃから信号光は出力されず、第２の出力ポート８２ｄから信号光が出力される。この第１の出力ポート８２ｄからの出力信号がこの光ＮＯＴ回路の演算結果となる。
【０１１７】
図９（ｂ）は第１の光スイッチ８１の第２の入力ポート８１ｂに入力される制御光がオンの場合である。
【０１１８】
この場合、第１の光スイッチ８１では熱レンズ効果素子が形成されるため信号光Ｓは第２の出力ポート８１ｄから出力される。第１の出力ポート８１ｃからは信号光は出力されない。
【０１１９】
第２の光スイッチ８２は、第１の入力ポート８２ａで信号光Ｓを入力し、また第２の入力ポート８２ｂでは制御光を入力しないため、熱レンズ効果素子が形成されず、第１の出力ポート８２ｃから信号光が出力され、第２の出力ポート８２ｄから信号光は出力されない。この第１の出力ポート８２ｄからの出力信号がこの光ＮＯＴ回路の演算結果となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の光論理回路で用いる光制御型光スイッチの構成の説明図である。
【図２】上記光制御型光スイッチに用いる熱レンズ効果素子の説明図である。
【図３】上記熱レンズ効果素子に用いる色素の吸収・透過特性を示す図である。
【図４】本発明による光ＡＮＤ回路の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明による光ＯＲ回路の構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明による光ＮＡＮＤ回路の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明による光ＮＯＲ回路の構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明による光ＮＯＴ回路の構成を模式的に示す図である。
【図９】本発明による光ＮＯＴ回路の別の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１１ 信号光
１２、１４ 入力ポート
１３ 制御光
１５、１６、１９、２１、２４、２６ レンズ
１７ ダイクロイックミラー
１８、２５ ミラー
２０ 熱レンズ効果素子
２２ フィルター
２３ 穴付ミラー
２７、２８ 出力ポート
３１、４１、５１、６１、７１、８１ 第１の光スイッチ
３２、４２、５２、６２、７２、８２ 第２の光スイッチ
３３、４３、５３、６３ 第３の光スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力し、該制御光の入力のオン／オフにより該信号光の出力のオン／オフを制御する方式の光制御型光スイッチを少なくとも２以上接続して論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路。
【請求項２】
信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力する光スイッチと、該光スイッチの信号光とは異なる波長の信号光と該光スイッチの制御光とは異なる波長の制御光を入力する光スイッチを複数組合せることにより論理回路を構成したことを特徴とする請求項１に記載の光論理回路。
【請求項３】
信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力する光スイッチと、該光スイッチの制御光と同じ波長の信号光と該光スイッチの信号光と同じ波長の制御光を入力する光スイッチを複数組合せることにより論理回路を構成したことを特徴とする請求項２に記載の光論理回路。
【請求項４】
前記光スイッチとして２つの入力ポートと２つの出力ポートを有するものを用い、出力ポートと入力ポートの接続の組合せにより所要の論理演算を行う論理回路を構成したことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項に記載の光論理回路。
【請求項５】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、
該第３の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＡＮＤ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項６】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、
該第３の光スイッチの第１の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＯＲ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項７】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、
該第３の光スイッチの第１の出力ポートの光を論理演算結果とするＮＡＮＤ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項８】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、
該第３の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＲ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項９】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチを備え、
該第２の光スイッチの第１の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＴ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項１０】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチを備え、
該第２の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＴ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項１１】
前記光スイッチとして、熱レンズ効果素子を有するものを用いることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光論理回路。
【請求項１２】
前記熱レンズ効果素子が、所定波長のパルス状の信号光とこれとは異なる波長の連続光である制御光とを同軸でかつ収束して入力する信号入力部、および信号光に対し透過性を示し制御光に対し吸収性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の開き角度で出力する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常の開き角度より大きい開き角度で出力する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、熱レンズ効果素子より出射した信号光のうち、通常の開き角度で出力した信号光を第１の出力ポートから出力させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出力した信号光は第２の出力ポートから出力させる信号光選択部を備えることを特徴とする請求項１１に記載の光論理回路。
【請求項１３】
前記信号光選択部が、穴付ミラーであり、通常の開き角度のときは信号光を穴より通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により信号光の光路を変換させることを特徴とする請求項１２に記載の光論理回路。
【請求項１４】
前記熱レンズ効果素子が、所定波長のパルス状の信号光とこれとは異なる波長の連続光である制御光とを同軸でかつ収束して入力する信号入力部、および信号光に対し透過性を示し制御光に対し吸収性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の光路で出力する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常の光路とは異なる光路で出力する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、熱レンズ効果素子より出力した信号光のうち、通常の光路で出力した信号光を第１の出力ポートから出力させ、通常の光路とは異なる光路で出力した信号光は第２の出力ポートから出力させる信号光選択部を備えることを特徴とする請求項１１に記載の光論理回路。
【請求項１】
信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力し、該制御光の入力のオン／オフにより該信号光の出力のオン／オフを制御する方式の光制御型光スイッチを少なくとも２以上接続して論理回路を構成したことを特徴とする光論理回路。
【請求項２】
信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力する光スイッチと、該光スイッチの信号光とは異なる波長の信号光と該光スイッチの制御光とは異なる波長の制御光を入力する光スイッチを複数組合せることにより論理回路を構成したことを特徴とする請求項１に記載の光論理回路。
【請求項３】
信号光とこれとは異なる波長の制御光を入力する光スイッチと、該光スイッチの制御光と同じ波長の信号光と該光スイッチの信号光と同じ波長の制御光を入力する光スイッチを複数組合せることにより論理回路を構成したことを特徴とする請求項２に記載の光論理回路。
【請求項４】
前記光スイッチとして２つの入力ポートと２つの出力ポートを有するものを用い、出力ポートと入力ポートの接続の組合せにより所要の論理演算を行う論理回路を構成したことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項に記載の光論理回路。
【請求項５】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、
該第３の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＡＮＤ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項６】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、
該第３の光スイッチの第１の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＯＲ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項７】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、
該第３の光スイッチの第１の出力ポートの光を論理演算結果とするＮＡＮＤ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項８】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を信号光として入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第２の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第３の光スイッチを備え、
該第３の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＲ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項９】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第１の光スイッチの第２の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチを備え、
該第２の光スイッチの第１の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＴ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項１０】
信号光を入力する第１の入力ポートと制御光を入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第１の光スイッチと、
信号光を入力する第１の入力ポートと該第１の光スイッチの第１の出力ポートからの出力光を制御光として入力する第２の入力ポート、および制御光のオン／オフにより出力が切り替わる第１の出力ポートと第２の出力ポートを有し、制御光がオンのときには第２の出力ポートから信号光を出力光として出力し、制御光がオフのときには第１の出力ポートから信号光を出力光として出力する第２の光スイッチを備え、
該第２の光スイッチの第２の出力ポートの光出力のオン／オフを論理演算結果とするＮＯＴ回路を構成することを特徴とする請求項４に記載の光論理回路。
【請求項１１】
前記光スイッチとして、熱レンズ効果素子を有するものを用いることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光論理回路。
【請求項１２】
前記熱レンズ効果素子が、所定波長のパルス状の信号光とこれとは異なる波長の連続光である制御光とを同軸でかつ収束して入力する信号入力部、および信号光に対し透過性を示し制御光に対し吸収性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の開き角度で出力する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常の開き角度より大きい開き角度で出力する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、熱レンズ効果素子より出射した信号光のうち、通常の開き角度で出力した信号光を第１の出力ポートから出力させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出力した信号光は第２の出力ポートから出力させる信号光選択部を備えることを特徴とする請求項１１に記載の光論理回路。
【請求項１３】
前記信号光選択部が、穴付ミラーであり、通常の開き角度のときは信号光を穴より通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により信号光の光路を変換させることを特徴とする請求項１２に記載の光論理回路。
【請求項１４】
前記熱レンズ効果素子が、所定波長のパルス状の信号光とこれとは異なる波長の連続光である制御光とを同軸でかつ収束して入力する信号入力部、および信号光に対し透過性を示し制御光に対し吸収性を示す波長帯域を持つ光吸収膜を有し、光吸収膜が制御光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、制御光が照射されず熱レンズが形成されない場合は信号光を通常の光路で出力する状態と、制御光が照射されて熱レンズが形成された場合は信号光を通常の光路とは異なる光路で出力する状態とを、制御光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、熱レンズ効果素子より出力した信号光のうち、通常の光路で出力した信号光を第１の出力ポートから出力させ、通常の光路とは異なる光路で出力した信号光は第２の出力ポートから出力させる信号光選択部を備えることを特徴とする請求項１１に記載の光論理回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２６８３１（Ｐ２００８−２６８３１Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０２６１９（Ｐ２００６−２０２６１９）
【出願日】平成１８年７月２５日（２００６．７．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度独立行政法人科学技術振興機構「研究題目「全光データ配信システムの開発」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（０００００２８２０）大日精化工業株式会社 (387)
【出願人】（５０３１８４２３４）株式会社インターエナジー (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２５日（２００６．７．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度独立行政法人科学技術振興機構「研究題目「全光データ配信システムの開発」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（０００００２８２０）大日精化工業株式会社 (387)
【出願人】（５０３１８４２３４）株式会社インターエナジー (20)
【Ｆターム（参考）】
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