JPS6132823A - 光ｎｏｔ回路 - Google Patents
光ｎｏｔ回路Info
- Publication number
- JPS6132823A JPS6132823A JP15641884A JP15641884A JPS6132823A JP S6132823 A JPS6132823 A JP S6132823A JP 15641884 A JP15641884 A JP 15641884A JP 15641884 A JP15641884 A JP 15641884A JP S6132823 A JPS6132823 A JP S6132823A
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- Japan
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- optical
- optical waveguide
- light
- substrate
- light guide
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は光ＮＯＴ回路に関する。
近年、オプトエレクトロニクス技術の進展はめざましく
、光ＩＣの実現も開発課題の１つにあげられている。事
実、光ＩＣの基本とな“る論理回路、たとえば光論理和
（ＯＲ”）回路や光排他的論理和回路が提案されている
。しかしながら、光ＮＯＴ回路は最も基本的な論理回路
であるにもかかわらず、その構造の提案や実験報告はい
まのところ、皆無である。
、光ＩＣの実現も開発課題の１つにあげられている。事
実、光ＩＣの基本とな“る論理回路、たとえば光論理和
（ＯＲ”）回路や光排他的論理和回路が提案されている
。しかしながら、光ＮＯＴ回路は最も基本的な論理回路
であるにもかかわらず、その構造の提案や実験報告はい
まのところ、皆無である。
発明の概要
この発明は、光ＩＣの実現のための最も基本的な論理回
路である光ＮＯＴ回路を提供するものである。
路である光ＮＯＴ回路を提供するものである。
この発明による光ＮＯＴ回路は、電気光学効果をもつ基
板、基板に形成された光信号導入用の第１の先導波路、
基板に形成され、常時、基準光が導入される第２の光導
波路、基板に形成され、第２の先導波路の一部と近接し
た部分を有する第３の光導波路、第１の光導波路を伝播
する光によって励起される光起電力素子、および第２の
光導波路と第３の光導波路との互いに近接した部分に設
けられ、光起電力素子の発生電圧が印加される電極から
なり、第１の光導波路に導入された光信号の光ＮＯＴ論
理を表わす光信号が第３の光導波路から出力されること
を特徴とする。
板、基板に形成された光信号導入用の第１の先導波路、
基板に形成され、常時、基準光が導入される第２の光導
波路、基板に形成され、第２の先導波路の一部と近接し
た部分を有する第３の光導波路、第１の光導波路を伝播
する光によって励起される光起電力素子、および第２の
光導波路と第３の光導波路との互いに近接した部分に設
けられ、光起電力素子の発生電圧が印加される電極から
なり、第１の光導波路に導入された光信号の光ＮＯＴ論
理を表わす光信号が第３の光導波路から出力されること
を特徴とする。
第２の光導波路と第３の光導波路との互いに近接した部
分は方向性結合器を構成しており、一定の条件のもとて
第２の光導波路を伝播する基準光が第３の光導波路に移
行する。この方向性結合器に設けられた電極への電圧の
印加によって第２の光導波路から第３の光導−路への光
の移行を制御することが可能である。第１の光導波路に
光信号が存在しない場合に第２の光導波路の光を第３の
光導波路に移行させ、第１の光導波路に光信号が存在し
この光によって励起された光起電力素子から発生する電
圧が上記方向性結合器の電極に印加された場合に第２の
先導波路の基準光を第３の光導波路に移行させないよう
にすることにより、第３の光導波路からは第１の光導波
ｉに入力した光信号の光ＮＯＴ論理を表わす光信号が得
られる。
分は方向性結合器を構成しており、一定の条件のもとて
第２の光導波路を伝播する基準光が第３の光導波路に移
行する。この方向性結合器に設けられた電極への電圧の
印加によって第２の光導波路から第３の光導−路への光
の移行を制御することが可能である。第１の光導波路に
光信号が存在しない場合に第２の光導波路の光を第３の
光導波路に移行させ、第１の光導波路に光信号が存在し
この光によって励起された光起電力素子から発生する電
圧が上記方向性結合器の電極に印加された場合に第２の
先導波路の基準光を第３の光導波路に移行させないよう
にすることにより、第３の光導波路からは第１の光導波
ｉに入力した光信号の光ＮＯＴ論理を表わす光信号が得
られる。
この発明による光ＮＯＴ回路は一基板上に作成すること
が可能であるから、光ＩＣ実現のための１つの機能素子
となりうる。
が可能であるから、光ＩＣ実現のための１つの機能素子
となりうる。
実施例の説明
まず、光ＮＯＴ論理について説明しておく。
光ＮＯＴ論理は、電気信号のＮＯＴ論理と同じである。
第１図において、入力光信号がＩｉｎで表わされている
。この入力光信号が光Ｎｏ“「論理演算された結果出力
される出力光信号が（ＯＵｔで示されている。光有が論
理値の「１」を表わし、光熱が論理値のｒＯＪを表わし
ている。
。この入力光信号が光Ｎｏ“「論理演算された結果出力
される出力光信号が（ＯＵｔで示されている。光有が論
理値の「１」を表わし、光熱が論理値のｒＯＪを表わし
ている。
入力光信号（ｉｎがｒＯＪの場合に出力光信号ｌ０１１
ｔは「１」となり、入力が「１」の場合に出力は、「Ｏ
」となる。
ｔは「１」となり、入力が「１」の場合に出力は、「Ｏ
」となる。
第２図において、基板（１０）として２カツトＬｉＮｂ
０ａ結晶が用いられ、この基板（１ｏ）上に３つの光導
波路（１１） （１２）および（１３）が形成されて
いる。これらの先導波路の作成はたとえば、基板（１０
）表面全面にＴｉを蒸着またはスパッタし、このＴｉ膜
を利用してＴｉによる導波路パターンをリフトオフ法に
より形成し、さらにこのＴｉを酸素雰囲気中ｉおいて９
７０℃で５時間、基板（１０）内に熱拡散させることに
より行なわれる。
０ａ結晶が用いられ、この基板（１ｏ）上に３つの光導
波路（１１） （１２）および（１３）が形成されて
いる。これらの先導波路の作成はたとえば、基板（１０
）表面全面にＴｉを蒸着またはスパッタし、このＴｉ膜
を利用してＴｉによる導波路パターンをリフトオフ法に
より形成し、さらにこのＴｉを酸素雰囲気中ｉおいて９
７０℃で５時間、基板（１０）内に熱拡散させることに
より行なわれる。
第１の光導波路（１１）は、基板（１０）の一端から基
板（１０）の中央付近まで形成されており、光導波路（
１１）の終端部上には光起電力素子（１５）が作製され
ている。光起電力素子（１５）としてはたとえばＣｄＴ
ｅがよい。光導波路（１１）上にＣｄ Ｔｅを単に蒸着
するだけでも、光導波路（１１）内の光の界分布は光起
電力素子（１５）にも及ぶので、光起電力素子（１５）
からは起電力が発生する。発生する電圧が低い場合には
、先導波路（１１）よりも屈折率の大きな材料による中
間層、たとえばＴｌＯ２膜を光起電力素子（１５〉と光
導波路（１１）との間に介在させるようにするとよい。
板（１０）の中央付近まで形成されており、光導波路（
１１）の終端部上には光起電力素子（１５）が作製され
ている。光起電力素子（１５）としてはたとえばＣｄＴ
ｅがよい。光導波路（１１）上にＣｄ Ｔｅを単に蒸着
するだけでも、光導波路（１１）内の光の界分布は光起
電力素子（１５）にも及ぶので、光起電力素子（１５）
からは起電力が発生する。発生する電圧が低い場合には
、先導波路（１１）よりも屈折率の大きな材料による中
間層、たとえばＴｌＯ２膜を光起電力素子（１５〉と光
導波路（１１）との間に介在させるようにするとよい。
ＴｌＯ２膜はたとえばスパッタにより形成される。さら
に、光起電力索子（１５〉が光導波路（１１）を３０°
程度の角度で上下方向に斜めに横切るように形成するこ
ともできる。また、光導波路（１１）上面の光起電力素
子（１５）と接する箇所にグレーティングを設けるよう
にしてもよい。光起電力素子（１５）は光導波路（１１
）の終端部に形成されているから、光導波路終端での光
の反射、散乱等によって光起電力素子（１５）に感知さ
れる光量は増大し、光起電力素子（１５）からより高い
電圧が得られるであろう。
に、光起電力索子（１５〉が光導波路（１１）を３０°
程度の角度で上下方向に斜めに横切るように形成するこ
ともできる。また、光導波路（１１）上面の光起電力素
子（１５）と接する箇所にグレーティングを設けるよう
にしてもよい。光起電力素子（１５）は光導波路（１１
）の終端部に形成されているから、光導波路終端での光
の反射、散乱等によって光起電力素子（１５）に感知さ
れる光量は増大し、光起電力素子（１５）からより高い
電圧が得られるであろう。
第２図において、第２の光導波路（１２）は基板（１０
）の一端から他端まで形成されている。
）の一端から他端まで形成されている。
第３の光導波路（１３）はその一端部が、第２の光導波
路（１２）の一部に近接しかつ他の部分においては第２
の光導波路（１２）から離れている。
路（１２）の一部に近接しかつ他の部分においては第２
の光導波路（１２）から離れている。
第２の光導波路（１２）と第３の先導波路（１３）との
互いに近接した部分は方向性結合器を構成している。こ
の方向性結合器を構成する光導波路部分上には１対の電
極（１４）が設けられている。この電極（１４）には配
線パターン（１６）によって光起電力素子り１５）の両
端子が接続され、素子（１５）の起電力が電極（１４）
に印加されるようになっている。電極（１４）および配
線パターン（１６）はＡＩを所定のパターンにリフトオ
フすることにより作製される。
互いに近接した部分は方向性結合器を構成している。こ
の方向性結合器を構成する光導波路部分上には１対の電
極（１４）が設けられている。この電極（１４）には配
線パターン（１６）によって光起電力素子り１５）の両
端子が接続され、素子（１５）の起電力が電極（１４）
に印加されるようになっている。電極（１４）および配
線パターン（１６）はＡＩを所定のパターンにリフトオ
フすることにより作製される。
方向性結合器は近接した２本の平行先導波路間で光のパ
ワーのやりとりを生じさせるものである。第４図に方向
性結合器における光パワーの移行の様子が示されている
。印加電圧０の曲線において、相互作用長しの場合に一
方の先導波路（１２）の光の１００％のパワーが他方の
光導波路（１３）に移行する。
ワーのやりとりを生じさせるものである。第４図に方向
性結合器における光パワーの移行の様子が示されている
。印加電圧０の曲線において、相互作用長しの場合に一
方の先導波路（１２）の光の１００％のパワーが他方の
光導波路（１３）に移行する。
ＬｉＮｂ０ａは電気光学効果をもつ結晶であるから、こ
の結晶に電界を印加するとその屈折率が変化する。第３
図は電極（１４）間に電圧Ｖが印加された様子を示して
いる。Ｚカットし１Ｎｌ）０３では電極（１４〉の直下
においてＺ方向に電界Ｅが発生し、光導波路（１２）
（１３）の屈折率が変化するので（＋Δｎ１−八〇）
、先導波路（１２） （１３）を伝播する光の位相速
度（位相定数）が変化する。したがって、これらの光導
波路（１２） （１３）の部分により構成される方向
性結合器の位相整合の度合が変化し、光導波路間を移行
する光パワーが変化する。第４図において、印加電圧■
の曲線で示されているように、光導波路（１２）から光
導波路（１３）に移行した光パワーは再び光導波路（１
２）に戻るようになる。上述の相互作用長りにおいて、
光導波路（１２）から光導波路（１３）に移行した光が
すべて光導波路（１２）に戻ってしまうような印加電圧
■が存在する。この実施例では、光導波路（１２）と（
１３）の相互に近接した部分の長さおよび光起電力素子
（１５）の発生電圧が上述の相互作用長しおよび印加電
圧Ｖに等しいものとする。
の結晶に電界を印加するとその屈折率が変化する。第３
図は電極（１４）間に電圧Ｖが印加された様子を示して
いる。Ｚカットし１Ｎｌ）０３では電極（１４〉の直下
においてＺ方向に電界Ｅが発生し、光導波路（１２）
（１３）の屈折率が変化するので（＋Δｎ１−八〇）
、先導波路（１２） （１３）を伝播する光の位相速
度（位相定数）が変化する。したがって、これらの光導
波路（１２） （１３）の部分により構成される方向
性結合器の位相整合の度合が変化し、光導波路間を移行
する光パワーが変化する。第４図において、印加電圧■
の曲線で示されているように、光導波路（１２）から光
導波路（１３）に移行した光パワーは再び光導波路（１
２）に戻るようになる。上述の相互作用長りにおいて、
光導波路（１２）から光導波路（１３）に移行した光が
すべて光導波路（１２）に戻ってしまうような印加電圧
■が存在する。この実施例では、光導波路（１２）と（
１３）の相互に近接した部分の長さおよび光起電力素子
（１５）の発生電圧が上述の相互作用長しおよび印加電
圧Ｖに等しいものとする。
基板（１０）としてＹカットしＩＮｂｏ３を用いた場合
には、電極（１４）への電圧印加によって方向性結合器
の結合係数を変化させ、同じように２つの光導波路間に
おける光パワーの移行を制御することができる。
には、電極（１４）への電圧印加によって方向性結合器
の結合係数を変化させ、同じように２つの光導波路間に
おける光パワーの移行を制御することができる。
さて、第２図に戻ってこの光ＮＯＴ回路の動作を統一的
に説明する。入力光信号■ｉｎは第１の光導波路（１１
）に導入される。第２の光導波路（１２）には、基準光
Ｌ ｉｎＲが常時入力している。出力光信号ｉ ｏｕｔ
は第３の光導波路（１３）から得られる。
に説明する。入力光信号■ｉｎは第１の光導波路（１１
）に導入される。第２の光導波路（１２）には、基準光
Ｌ ｉｎＲが常時入力している。出力光信号ｉ ｏｕｔ
は第３の光導波路（１３）から得られる。
入力光信号Ｊｉｎが「０」の場合には、光起電力素子（
１５）から起電力は発生しないので、電極（１４）には
電圧は印加されない。したがって、光導波路（１２）を
伝播する光は方向性結合器から光導波路（１３）にその
１００％が移行し、出力光信号（ｏｕｔは「１」となる
。
１５）から起電力は発生しないので、電極（１４）には
電圧は印加されない。したがって、光導波路（１２）を
伝播する光は方向性結合器から光導波路（１３）にその
１００％が移行し、出力光信号（ｏｕｔは「１」となる
。
入力光信号１ｉｎがが「１」の場合には、光導波路（１
１）を伝播する光によって光起電カー素子（１５）に電
圧が発生し、これが電ＩＮ（１４）’に印加される。し
たがって、先導波路（１２）を伝播する光は方向性結合
器において一旦光導波路（１３）に移行するが再び光導
波路（１２）に戻ってくるので出力光信号１ ｏｕｔは
［０１となる。
１）を伝播する光によって光起電カー素子（１５）に電
圧が発生し、これが電ＩＮ（１４）’に印加される。し
たがって、先導波路（１２）を伝播する光は方向性結合
器において一旦光導波路（１３）に移行するが再び光導
波路（１２）に戻ってくるので出力光信号１ ｏｕｔは
［０１となる。
上述の説明においては方向性結合器における光パワーの
移行量を理想的に１００％としているが、もちろん１０
０％である必要はない。なぜなら、先導波路（１３）か
ら出力される光信号Ｉｏｕｔのパワーをレベル弁別して
論理値「１」、「０」を判別すればよいからである。
移行量を理想的に１００％としているが、もちろん１０
０％である必要はない。なぜなら、先導波路（１３）か
ら出力される光信号Ｉｏｕｔのパワーをレベル弁別して
論理値「１」、「０」を判別すればよいからである。
方向性結合器の相互作用長（１、光起電力素子（１５）
の発生電圧を調整することにより、第２の光導波路（１
２）から光ＮＯＴ論理信号を得るようにすることも可能
である。
の発生電圧を調整することにより、第２の光導波路（１
２）から光ＮＯＴ論理信号を得るようにすることも可能
である。
基板（１０）は電界の印加によってその屈折率が変化す
る電気光学効果をもつものであればいかなるものでもよ
い。したがって、各光導波路（１１） （１２）
（１３）もＴ１の熱拡散以外の基板の種類に応じた種々
の技術、材料により作製できる。光起電力素子（１５）
６また、プラズマＣＶＤ法により作製されるａ−８ｉな
ど種々のもので実現できるし、電極（１４）や配線パタ
ーン（１６）もＴｉ等の材料で実現できる。
る電気光学効果をもつものであればいかなるものでもよ
い。したがって、各光導波路（１１） （１２）
（１３）もＴ１の熱拡散以外の基板の種類に応じた種々
の技術、材料により作製できる。光起電力素子（１５）
６また、プラズマＣＶＤ法により作製されるａ−８ｉな
ど種々のもので実現できるし、電極（１４）や配線パタ
ーン（１６）もＴｉ等の材料で実現できる。
第１図は光ＮＯＴ論理演算を示す波形図、第２図はこの
発明の実施例を示す斜視図、第３図は方向性結合器部分
の断面図であって電圧が印加された様子を示す図、第４
図は方向性結合器における相互作用長と出力光強度との
関係を示すグラフである。 （１０）・・・基板、（１１） ＜１２） （１３
）・・・光導波路、（１４）・・・電極、（１５）・・
・光起電力素子。 以上 特許出願人 立石電機 株式会社 ゛外４名 □■藍平４平
発明の実施例を示す斜視図、第３図は方向性結合器部分
の断面図であって電圧が印加された様子を示す図、第４
図は方向性結合器における相互作用長と出力光強度との
関係を示すグラフである。 （１０）・・・基板、（１１） ＜１２） （１３
）・・・光導波路、（１４）・・・電極、（１５）・・
・光起電力素子。 以上 特許出願人 立石電機 株式会社 ゛外４名 □■藍平４平
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電気光学効果をもつ基板、 基板に形成された光信号導入用の第１の光導波路、 基板に形成され、常時、基準光が導入される第２の光導
波路、 基板に形成され、第２の光導波路の一部と近接した部分
を有する第３の光導波路、 第１の光導波路を伝播する光によって励起される光起電
力素子、および 第２の光導波路と第３の光導波路との互いに近接した部
分に設けられ、光起電力素子の発生電圧が印加される電
極、 からなり、第１の光導波路に導入された光信号の光ＮＯ
Ｔ論理を表わす光信号が第３の光導波路から出力される
、 光ＮＯＴ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15641884A JPS6132823A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 光ｎｏｔ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15641884A JPS6132823A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 光ｎｏｔ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6132823A true JPS6132823A (ja) | 1986-02-15 |
Family
ID=15627319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15641884A Pending JPS6132823A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 光ｎｏｔ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6132823A (ja) |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP15641884A patent/JPS6132823A/ja active Pending
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