KR100299641B1 - Optical processor - Google Patents

Abstract

PURPOSE: An optical processor is provided to generate a mixed optical mode by coupling a waveguide to a ring resonator. CONSTITUTION: A non-linear ring resonator(1) comprises first and second semiconductor lasers(3-1,3-2). At least one pair of strip waveguides(2-AB,2-CD) includes an individual optical coupling area(4) with the non-linear ring resonator(1) and is provided with semiconductor lasers(3-1,3-2,3A,3B,3C,3D) on an opposite end. The first and second semiconductor lasers(3-1,3-2) are located on the non-linear ring resonator(1) of an external area in the optical coupling area(4). A control electrode(6) is formed between the individual optical coupling area(4) and the first and second semiconductor lasers(3-1,3-2) on the non-linear ring resonator(1).

Description

광 프로세서Optical processor

제 1 도는 본 발명에 따른 광 프로세서의 개략적인 평면도.1 is a schematic plan view of an optical processor according to the present invention.

제 2 도는 차동 증폭 특성의 임계치 I₀와 동적 영역(dynamic range)의 변화를 설명하는 도시도.2 is a diagram illustrating changes in threshold I ₀ and dynamic range of differential amplification characteristics.

제 3 도는 도시된 증폭 변수의 값에 따라서 메모리에 저장된 값 "5"에 대한 계산 과정을 도시한 도시도.3 is a diagram showing a calculation process for the value " 5 " stored in the memory according to the value of the amplified variable shown.

제 4 도는 본 발명의 다중 안정(multistable) 특성을 이용하여 계산을 수행하는 광 프로세서의 능력을 도시한 도시도.4 illustrates the optical processor's ability to perform calculations using the multistable characteristics of the present invention.

제 5 도는 도합 20까지의 누적 또는 합산과정 및 상기 결과의 저장과정을 도시한 도시도.5 is a diagram showing a cumulative or summation process up to a total of 20 and a process of storing the result.

제 6 도는 광 트랜지스터의 초기 이조(detuning)의 영향을 도시한 도시도.6 shows the effect of initial detuning of a phototransistor.

제 7 도는 θ₀₂의 초기 이조의 영향을 도시한 도시도.7 is a diagram showing the influence of the initial doublet of θ ₀₂ .

제 8 도는 증가하는 d 계수의 함수로써 광학적 쌍안정성 특성에서의 변화를 도시한 도시도.8 shows a change in optical bistable properties as a function of increasing d coefficient.

제 9 도는 전파의 위상차에 대한 커브의 의존도를 도시한 도시도.9 is a diagram showing the dependence of the curve on the phase difference of radio waves.

제 10 도는 제 1 도의 장치의 광접촉들과 그 전극을 도시한 도시도.FIG. 10 shows the optical contacts of the device of FIG. 1 and an electrode thereof. FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *Brief description of the main parts of the drawing

1 : 비선형 공진기 2-AB, 2-CD : 도파관1: nonlinear resonator 2-AB, 2-CD: waveguide

3-1, 3-2, 3A, 3B, 3C, 3D : 레이저3-1, 3-2, 3A, 3B, 3C, 3D: Laser

4 : 결합 영역 6 : 제어전극4: bonding region 6: control electrode

본 발명은 광 프로세서(optical processor)에 관한 것으로, 특히, 광 신호를 증폭(amplification), 컴뮤테이션(commutation), 스위칭(switching) 그리고 연산(computing)하기 위한 광 장치 및 광 논리 장치에서 광 에너지를 처리하는 광 프로세서에 관한 것이다. 본 발명은 산술/논리 단위(arithmetic/logic units)를 포함하는 컴퓨터 회로, 광 도파관 통신 및 데이터 전송시스템을 수반하는 응용에 특히 유용하다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to optical processors, and more particularly to optical energy in optical devices and optical logic devices for amplification, commutation, switching and computing of optical signals. An optical processor for processing. The present invention is particularly useful for applications involving computer circuitry, optical waveguide communication, and data transmission systems, including arithmetic / logic units.

"트랜스패이서(transphasor)"라 불리는 알려진 광 프로세서 장치는 기본적으로 비선형 파브리-페로 간섭계(Fabry-Perot Interferometer; FPI)를 이용한다. Tooley F. A. P. 등에 의해 1983년 11월 Appl. Phys. Lett. 제 43권 9호 807-809쪽에 개재된 "High Gain Signal Amplification in an InSb Transfasor at 77K"에서 기술되어 있는바와 같이, Tooley등에 의하여 이용된 파브리-페로 간섭계는 InSb(인듐/안티모니)반도체 물질을 거울에 의해 경계시킨 공진캐비티를 이용한 광학적 비선형 위상변조기이다. 잘알려진 InSb 물질의 광학적 비선형성을 이용하여, "광에 의한 광(light by light)" 증폭효과는 강력한 펌핑 빔과 데이터를 실은 약한 빔을 InSb 반도체 결정안으로 주입함으로써 얻어진다. 결과적으로, 다른 빔에 의한 한빔의 변조 및 40dB까지의 데이터를 실은 광 신호(Optical Signal; OS) 증폭이 얻어진다. 이러한 트랜스패이서의 장점은 소형화(직경이 200 ㎛이고 길이가 600 ㎛), 높은 비선형성 및 고증폭성이지만, 단점은 외부 펌핑원, 단일 입력 및 단일 채널, 장치의 구조적 특이성에 기인한 복잡한 입/출력빔 그리고 파브리-페로 간섭계와 입력 광신호간의 완전한 주파수 일치의 필요성이다. 이러한 결점 때문에, 트랜스패이서는 실험실 조건에서만 사용되도록 제한 된다.Known optical processor devices, called "transphasor", basically use a non-linear Fabry-Perot Interferometer (FPI). Nov. 1983 by Tooley F. A. P. et al. Appl. Phys. Lett. As described in "High Gain Signal Amplification in an InSb Transfasor at 77K," published on page 43, pp. 9, 807-809, Fabry-Perot interferometers used by Tooley et al. Used InSb (indium / antimony) semiconductor materials. It is an optical nonlinear phase modulator using a resonant cavity bounded by a mirror. Using the well known optical nonlinearity of the InSb material, the "light by light" amplification effect is obtained by injecting a strong pumping beam and a weak beam with data into the InSb semiconductor crystal. As a result, modulation of one beam by another beam and amplification of an optical signal (OS) carrying data up to 40 dB are obtained. The advantages of these transceivers are miniaturization (200 μm in diameter and 600 μm in length), high nonlinearity and high amplification, but the disadvantages are complex mouths due to the external pumping source, single input and single channel, and the structural specificity of the device. It is the necessity of complete frequency matching between the output beam and the Fabry-Perot interferometer and the input optical signal. Because of these drawbacks, the transposer is limited to use only in laboratory conditions.

Lomashevich S. 등에게 1991년 3월 19일 허여된 "광 트랜지스터" 명칭의 미합중국 특허 제 5,001,523 호에 개시된 광 장치는 본 발명의 기술적 특성에 가장 근접하며 본 명세서에 참고문헌으로 인용된다. 미합중국 특허 제 5,001,523 호에 개시된 광 트랜지스터는 다수의 채널에 의한 상이한-주파수 방사광의 선택은 물론 광 신호의 커뮤테이션 및 증폭을 가능하게 한다. 이러한 광 트랜지스터의 장점은 높은 증폭계수, 광 신호의 커뮤테이션 또는 스위칭능력, 소형화 그리고 링공진기(RR)에 기인하는 높은 Q-계수이지만, 결점은, 제한된 채널이용도(channel accessibility), 입력 채널에 대한 낮은 감도 수준 그리고 광 신호 처리에 대한 다단-수준(multi-level) 시스템의 결여(즉, 저장 및 논리의 능력의 부족)이다. 미합중국 특허 제 5,001,523 호에 개시된 광 트랜지스터를 이용한 이러한 유형의 링공진기의 특징은 또한, Marcatili E. A. J. 에 의해 1969년 The Bell System Technical Journal, 제 48 권 제 7 호 2103-2132 쪽에 개재된 논문 "Blends in Optical Dielectric Guides" 및 Woller L. 에 의해 1982년 Elecktronika, 제 26호 3-4 쪽에 개재된 논문 "Important Components of Optical Logical Circuits"에 개시된다.The optical device disclosed in US Pat. No. 5,001,523, entitled “Phototransistor”, issued March 19, 1991 to Lomashevich S. et al., Is closest to the technical features of the present invention and is incorporated herein by reference. The phototransistors disclosed in US Pat. No. 5,001,523 enable the selection of different-frequency radiated light by multiple channels as well as the commutation and amplification of optical signals. The advantages of these phototransistors are high amplification coefficients, high signal-commutation or switching capabilities, miniaturization and high Q-factors due to ring resonators (RR), but the drawback is limited channel accessibility, Low sensitivity level and lack of a multi-level system for optical signal processing (i.e. lack of storage and logic). The characteristics of this type of ring resonator using phototransistors disclosed in U.S. Patent No. 5,001,523 are also described by Marcatili EAJ in the paper `` Blends in Optical, '' published in The Bell System Technical Journal, Vol. 48, No. 7, pp. 2103-2132, 1969. Dielectric Guides "and Woller L., published in the paper" Important Components of Optical Logical Circuits "published in Elecktronika, No. 26, pages 3-4, 1982.

전술하는 관점으로부터, 본 발명의 여러 다른 목적중의 하나의 목적은 입력 광 신호에 의하여 제어가능하며 완전히 엑세스(access) 가능하며 입력 또는 출력 광 에너지를 위한 증가된 수의 광학적 포트 또는 접점(contacts)을 갖는 광 프로세서 및 높은 입력신호 감지수준, 높은 파워의 출력신호와, 연산작용 및 저장 기능은 물론 광 신호의 다단처리(multi-level processing)능력을 갖는 장치를 제공하는데 있다.In view of the foregoing, one of several other objects of the present invention is controllable by an input optical signal and is fully accessible and an increased number of optical ports or contacts for input or output optical energy. An optical processor and a high input signal detection level, a high power output signal, and an operation and storage function as well as a device having a multi-level processing capability of the optical signal.

이러한 목적 및 다른 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 반도체 레이저를 결합 도파관에 도입하여, 결합 영역에서 이들 도파관과 링 공진기를 결합함으로써 결합 영역에 광 모드혼합기를 생성 또는 발생시킨다. 그 결과, 단일 모드 도파관과 링 공진기가 결합지역 위에 제공되는 제어 전극을 갖는 양 모드 혼합기를 생성 혹은 규정한다.In order to achieve these and other objects, the present invention introduces a semiconductor laser into a coupling waveguide and combines these waveguides and a ring resonator in the coupling region to generate or generate an optical mode mixer in the coupling region. As a result, a single mode waveguide and a ring resonator generate or define a bimodal mixer having a control electrode provided above the junction region.

본 발명에 따라, 바람직한 일실시예는 한 개의 비선형 링 공진기 및 공통 기판상에 적어도 한쌍의 띠도파관을 포함하여, 상기 띠도파관 각각은 비선형 공진기와 광 결합하는 영역을 갖고 마주보는 양단부에 반도체 레이저를 구비하며, 상기 비선형 링 공진기내의 상기 광 결합지역의 바깥 지역에 적어도 제 1 및 제 2 반도체 레이저가 위치하며, 상기 광 결합지역 및 제 1 및 제 2 반도체 레이저와 광 결합지역의 사이의 링 공진기상에 제어전극이 위치한다.According to the present invention, a preferred embodiment includes one nonlinear ring resonator and at least one pair of band waveguides on a common substrate, each of the band waveguides having a region for optically coupling the nonlinear resonator with a semiconductor laser at opposite ends thereof. And at least first and second semiconductor lasers located in an area outside of the optical coupling zone in the nonlinear ring resonator, and on the ring resonator between the optical coupling zone and the first and second semiconductor lasers and the optical coupling zone. The control electrode is located at.

본 발명은 레이저를 포함하는 도파관과 링 공진기의 전기적 능동 광학적 쌍갈래 결합 및 광 트랜지스터를 기능적으로 통합 또는 집적함으로써 통합된 광 시스템을 제공하다. 결합 지역안으로 반도체 레이저의 도입함으로써, 즉, 링 공진기와의 결합영역내의 레이저 사이에 위상변조기(phase modulator ; Ph. M)를 갖는 "직접적(direct)" 광 트랜지스터를 제공함에 따라, 다수의 새로운 기능 및 이점들을 제공하는 전기적 능동 광학적 쌍갈래(active optical bifurcation ; BOA) 형태의 혼합기를 생성 또는 발생 시키는 것이다(전기적 능동 광학적 쌍갈래는 Papuchon M., Roy, Am., Ostrowsky D. 에 의해 1977년 8월 Appl. Phys. Lett. 제 31 권 제 4 호 266-267족에 개재된 "Electrically Active Optical Bifurcation"에 더 상세히 개시되어 있다).The present invention provides an integrated optical system by functionally integrating or integrating an optically active optical pairwise coupling of a waveguide comprising a laser and a ring resonator and an optical transistor. The introduction of semiconductor lasers into the coupling zone, ie by providing a "direct" phototransistor with a phase modulator (Ph. M) between the lasers in the coupling zone with the ring resonator, provides a number of new features. And generating or generating a mixer in the form of an electrically active optical bifurcation (BOA), which provides advantages (an electrical active optical bifurcation by Papuchon M., Roy, Am., Ostrowsky D. 8, 1977). ("Electrically Active Optical Bifurcation", published in the month of Appl. Phys. Lett. Vol. 31, No. 4, group 266-267).

본 발명은 BOA/링 광 트랜지스터 구조의 특징인 다중 안정성 효과에 기인한 광 신호의 다단 처리의 실행을 가능케한다. 광 신호는 어떠한 광 접점 또는 포트를 통해서도 입력되어질 수 있으며 출력방사는 입력 광 트랜지스터 및 전기적 능동 광 쌍갈래 결합 구조내에서 방사의 전파 방향 또는 경로에 의하여 결정 되어지는 어떠한 출력 채널에서도 방출될 수 있다. 본 발명은 단일 집적 또는 통합된 광장치를 사용함으로써 증폭, 저장, 입력 광 트랜지스터에 의해 규정되는 어떠한 주파수에서도 증폭된 신호의 재-방사, 스위칭 및 커뮤테이션을 포함하는 광 신호처리를 가능케 한다. 이 기능적 능력들은 이러한 장치에서 발생될 수 있는 일련의 광 신호처리 기능들에 의하여 규정되며 그들의 함수이다. 제 1 (입력) 광 트랜지스터는 증폭에 작용을 하며; 전기적 능동 광학적 쌍갈래 결합 및 링 광 트랜지스터에 의하여 발생하는 다단 메모리는 저장을 수행하며; 결합 도파관 안으로 주입된 두 개의 빔에 의하여 발생되는 C³-레이저의 주절 주파수를 갖는 제 2 출력 광 트랜지스터에 의하여 어떠한 주파수에서도 광 신호의 재-방사(re-radiation)가 이루어진다. 본 발명은 또한 잡음수준(noise level)정도 크기의 저-파워를 갖는 저-파워 광 신호의 처리를 가능하게 하며, 일련의 "예비증폭" 즉, 광 트랜지스터, 때문에 상기 처리가 가능하다. 낮은-세기의 광 신호는 재-동조(re-tuning), 광 신호 선택 및 채널스위칭을 포함하는 장치의 다양한 기능을 제어하는데 사용된다. 이러한 제어 특성은 처리의 초기단계에서의 광 신호의 증폭 및 즉 기능적 셀, 즉 위상변조기, 광 트랜지스터 및 링 광 트랜지스터 고유의 또는 내부적인 특성과 상호 연결된 위상변조기, 광 트랜지스터 및 링 광 트랜지스터의 비-선형성 특성 때문에 가능하다.The present invention enables the execution of multi-stage processing of optical signals due to the multiple stability effects characteristic of the BOA / ring phototransistor structure. The optical signal can be input through any optical contact or port and output radiation can be emitted from any output channel determined by the propagation direction or path of radiation within the input phototransistor and the electrically active optical bipolar coupling structure. The present invention enables optical signal processing including amplification, storage and re-emission, switching and commutation of the amplified signal at any frequency defined by the input phototransistor by using a single integrated or integrated square. These functional capabilities are defined and a function of a series of optical signal processing functions that can occur in such a device. The first (input) phototransistor acts on amplification; The multi-stage memory generated by the electrically active optical dipole coupling and ring phototransistors performs storage; Re-radiation of the optical signal is achieved at any frequency by means of a second output phototransistor with a main frequency of C ³ -laser generated by two beams injected into the coupling waveguide. The present invention also enables the processing of low-power optical signals with low-powers on the order of noise level, which is possible because of a series of " preamplification " Low-intensity optical signals are used to control various functions of the device, including re-tuning, optical signal selection and channel switching. This control characteristic is the amplification of the optical signal in the early stages of processing, i.e. the non-functionality of the phase modulator, phototransistor and ring phototransistor interconnected with the intrinsic or internal characteristics of the functional cell, namely phase modulator, phototransistor and ring phototransistor. This is possible because of the linearity characteristics.

이러한 장점 및 기능적 특성은 광 트랜지스터, 링 공진기 그리고 전기적 능동 광학적 쌍갈래 (BOA) 결합 스위치 영역을 갖는 링 공진기의 구성에 의하여 얻어진다.These advantages and functional characteristics are obtained by the construction of a phototransistor, a ring resonator and a ring resonator having an electrically active optical bifurcated (BOA) coupled switch region.

광 트랜지스터는 기본적으로 적절한 장치 특성 및 전극에 인가된 제어 신호의 선택에 따라 광 신호의 증폭 또는 기억 및 광신호의 컴뮤테이션/통신을 가능하게 한다. 광 트랜지스터의 기능과 특성은 Lomashevich S.A. 등에 의해 1991년 Journal of Applied Spectroscopy 제 55 권 제 3 호 485-490 쪽에 개재된 "Concept of Optical Transistor" 및 Morozov, E.P. 등에 의해 "Optical Transistor"로 명칭된 USSR 발명자증번호 제 1225386 호에 더 상세하게 개시되어 있다.Phototransistors basically enable amplification or storage of optical signals and commutation / communication of optical signals depending on appropriate device characteristics and selection of control signals applied to the electrodes. The function and characteristics of phototransistors are found in Lomashevich S.A. Et al., "Concept of Optical Transistor" and Morozov, E.P., 1991, published in Journal of Applied Spectroscopy, Vol. 55, No. 3, pages 485-490. And US Pat. No. 1225386, entitled " Optical Transistor "

본 발명에서, 광 트랜지스터(optical transistor ; OT)는 레이저들 사이에 위치하는 위상변조기인 도파관 및 두 개의 레이저 의하여 규정되어 광 쌍안정성 모드에서 제 1 차 일련의 비-선형 증폭작용을 한다. 광 신호가 광 트랜지스터의 위상변조기로 들어가고 광 세기가 어떤 임계치를 초과할 때 (예를 들면, 레이저 방사의 증가, 공진으로의 위상변조기의 조정 또는 전계 세기의 변화에 따르는 굴절률의 변화 때문에), 물질의 비-선형 특성 때문에 광 트랜지스터의 반-반사(anti-reflection) 또는 포화가 이루어져 공진까지 동조된다. 의존도 n=n_o+ n₂I_p이고(여기서 n_o은 무광도 굴절률, n₂는 비-선형 계수이며 I_p는 공진기 내에서의 세기), I_p의 임계치가 되면 까지 가수의 영향이 중요하게 되며, 시스템은 자동적으로 공진상태를 향하여 동조되기 시작하고, 상기 과정은 급격하게 혹은 눈사태(avalanche-like)방식이 발생하여 매우 가파른 특성이 실현되어, 따라서 광신호처리의 초기 혹은 처음 단계에서 요구되는 증폭계수가 제공된다.In the present invention, an optical transistor (OT) is defined by a waveguide and two lasers, which are phase modulators positioned between lasers, to perform a first series of non-linear amplification in optical bistable mode. When the optical signal enters the phase modulator of the phototransistor and the light intensity exceeds a certain threshold (for example, due to a change in refractive index due to an increase in laser radiation, adjustment of the phase modulator to resonance or change in electric field intensity), Because of its non-linear nature, anti-reflection or saturation of the phototransistor is achieved and tuned to resonance. Dependence n = n _o + n ₂ I _p (where n _o is the matte refractive index, n ₂ is the non-linear coefficient and I _p is the intensity in the resonator), and the influence of mantissa is important until the threshold of I _p The system automatically starts to tune towards the resonant state, and the process takes place either abruptly or in an avalanche-like manner, resulting in a very steep characteristic, thus requiring it at the initial or initial stage of optical signal processing. Amplification factor is provided.

광 트랜지스터는 (a) 위상변조기의 전기적 동조 또는 (b) 위상변조기에서 링 공진기로 전파되는 광 방사의 어떤 부분에 결합되는 제어 광 신호에 의해 링 공진기와의 결합 소자로 또한 사용된다. 예를 들면, 다른 광 회로에서의 병렬 처리를 위하여 증폭된 광 신호는 광 트랜지스터의 출력 거울에서 방출될 수 있다.The phototransistor is also used as a coupling element with the ring resonator by (a) electrical tuning of the phase modulator or (b) a control light signal coupled to any part of the light radiation propagating from the phase modulator to the ring resonator. For example, an amplified optical signal for parallel processing in another optical circuit can be emitted from the output mirror of the phototransistor.

위상변조기는 집적된 방사의 세기에 의존하는 비-선형 파브리-페로 간섭계 광로인 내부-공진기(in-resonator)로 작동한다. 위상변조기는 큰 공진기의 광학적 길이를 변화시키고 또한 그것의 임계전류의 변화를 일으키는 Q-계수를 변화시킨다. 이러한 재-동조는 장치가 발생 임계치를 통과하여 레이징 또는 레이저 모드를 얻게한다.The phase modulator acts as an in-resonator, which is a non-linear Fabry-Perot interferometer light path that depends on the intensity of the integrated radiation. The phase modulator changes the optical length of a large resonator and also changes the Q-factor, causing a change in its critical current. This re-tuning allows the device to pass the generation threshold to obtain a laser or laser mode.

광 트랜지스터 개념에 따르면, 일련의 제 1 증폭(즉, 위상변조기에 의한)은 기본적으로 부합 기능을 실현한다. 즉, 입력 신호와 공진 주파수가 정확히 일치하지 않아도 시스템 전체의 이러한 응답을 갖는 것을 가능하게 한다. 입력 신호 i의 영향하에 위상변조기에서 증폭된 신호는, I-G₁i가 되며 귀환 회로(feedback circuit)를 통과하여 반도체 레이저 증폭기(semiconductor laser amplifier ; SLA)에서 증폭되면 I-G₀₁G₁i가 되고, 광 트랜지스터 공진기의 굴절률이 변화하여 최종적으로 광 트랜지스터는 아래함수로 주어진다.According to the phototransistor concept, a series of first amplifications (i.e., by a phase modulator) basically realize a matching function. That is, it is possible to have such a response throughout the system even if the input signal and the resonant frequency do not exactly match. The signal amplified by the phase modulator under the influence of the input signal i becomes IG ₁ i and passes through a feedback circuit and amplified by a semiconductor laser amplifier (SLA) to IG ₀₁ G ₁ i, The refractive index of the transistor resonator changes and finally the phototransistor is given by the following function.

(1) (One)

여기서,는 광 트랜지스터here, Phototransistor

투과특성,Transmission characteristics,

G₀₁; 광 트랜지스터의 내부증폭 이득계수G ₀₁ ; Internal Amplifier Gain Factor for Phototransistor

G₁; G₁=3/(3-θ₁ ²)인 위상변조기의 이득계수G ₁ ; Gain Coefficient of Phase Modulator with G ₁ = 3 / (3-θ ₁ ² )

θ₀₁; 광 트랜지스터의 이조 위상각θ ₀₁ ; Duplex Phase Angle of Phototransistor

θ₁; 위상변조기의 이조 위상각θ ₁ ; Two Phase Phase Angle of Phase Modulator

광 트랜지스터 개념의 부가적인 개시는 Lomashevich S. A. 등에 의해 1991년 Journal of Applied Spectroscopy 제 55 권 제 3 호 485-490쪽에 기재된 "Concept of Optical Transistor"에 개시되어 있다.Further disclosure of the phototransistor concept is described by Lomashevich S. A. et al. In the "Concept of Optical Transistor" described in 1991 Journal of Applied Spectroscopy, Vol. 55, No. 3, pages 485-490.

반도체 레이저 증폭기로도 작용하는 능동 레이저 소자 및 분기기(directional coupler)인 부합소자를 갖는 링 공진기 또한 광 트랜지스터를 나탸내며 (참고문헌 미합중국 특허 제 5,001,523 호를 인용하여 상기 개시된 것 처럼), 상기 참고문헌에는 색인 "1"이 색인 "2"인 것을 제외하면 입력 신호 I와 출력 신호 I 사이의 관계는 식(1)과 동일하게 표현된다. 본 발명에서 이득계수 G는 전기적 능동 광학적 쌍갈래 결합(BOA)에서 링 공진기 안으로 투과 수준을 나타낸다.Ring resonators with active laser elements that also act as semiconductor laser amplifiers and matching elements that are directional couplers also represent phototransistors (as disclosed above by citing US Patent No. 5,001,523). The relationship between the input signal I and the output signal I is expressed in the same manner as in equation (1) except that the index "1" is the index "2". In the present invention, the gain factor G represents the level of transmission into the ring resonator at the electrically active optical two-way coupling (BOA).

링 공진기와 전기적 능동 쌍갈래 결합(BOA) 스위치의 구성은 이들 소자의 각각에서 발견되지 않는 새로운 기능적 특성을 제공한다. 즉, 새로운 특성은 전기적 능동 쌍갈래 결합(BOA) 스위치 또는 링 공진기내에서 발견할 수 없다. 개시된 발명에서, 전기적 능동 쌍갈래 결합 소자는 광 트랜지스터(OT)와 링 광 트랜지스터(rOT)를 결합시킨다.The configuration of the ring resonator and the electrically active bi-coupled (BOA) switch provides new functional properties not found in each of these devices. In other words, no new features can be found in electrically active bi-coupled coupling (BOA) switches or ring resonators. In the disclosed invention, an electrically active dipole coupling element couples a phototransistor OT and a ring phototransistor rOT.

결합 영역내에서 두 개의 단일 또는 단일-모드 광 도파관을 하나의 양-모드 도파관으로 결합 또는 통합하는 전기적 능동 쌍갈래 형태(BOA)의 컴뮤테이터 또는 스위치에서의 광 쌍안정성 연구는 Andreev V.M. 등에 의해 1984년 Tekhnicheski Srdestva Svyazi, seria: Tekhn. Prov. Svyazi, Vypusk 6, 115-121쪽에 개재된 "Optical Bistable Commutating Device with Electronic Feedback"에 더 상세히 개시되어 있다.Optical bistable studies in electrically active bipolar form (BOA) commutators or switches that combine or integrate two single or single-mode optical waveguides into one bi-modal waveguide in the binding region are described in Andreev V.M. 1984 Tekhnicheski Srdestva Svyazi, seria: Tekhn. Prov. See “Optical Bistable Commutating Device with Electronic Feedback”, Svyazi, Vypusk 6, pages 115-121.

매개 변수들의 계산은 입력신호를 혼합기의 고유 모드(natural mode)로 분해하는 것에 기초한다. 혼합기의 출력신호는 상이한 전파 상수를 갖는 혼합기의 모드들 사이의 간섭의 결과이다. 궁극적으로, 이것은 길이 L인 혼합기의 출력 I₁(L), I₂(L) 세기 및 입력 I₁(0)세기 사이의 관계 및, 귀환 회로에서의 증폭계수 G₀₂에 대한 전파 상수의 변화의 의존도 △β = △β₀+△G₀₂I₂(L)를 가져온다. 즉, 링 공진기에서,The calculation of the parameters is based on decomposing the input signal into the natural mode of the mixer. The output signal of the mixer is the result of the interference between the modes of the mixer with different propagation constants. Ultimately, this is due to the relationship between the output I ₁ (L), I ₂ (L) strength and input I ₁ (0) strength of the mixer of length L and the change of the propagation constant for the amplification factor G ₀₂ in the feedback circuit. Dependencies Δβ = Δβ ₀ + ΔG ₀₂ I ₂ (L). That is, in a ring resonator,

(2)(2)

여기서, 변수 d는 최대 허용 가능한 감결합(decoupling) 수준을 나타내며 분해 요인들에 의하여 규정된다.Here, the variable d represents the maximum allowable decoupling level and is defined by the decomposition factors.

고려중인 경우에서는, (2)식중 두 번째 식이 중요하다: I₁(0)=i 및 L=1로 가정하여 두 번째 식을 변환함으로써, 링 공진기내에서 전기적 능동 광학적 쌍갈래 (BOA)로부터 링 공진기 안으로의 추정된 이득 요인 G₂는 다음과 같다.In the case under consideration, the second of (2) equations is important: by converting the second equation assuming I ₁ (0) = i and L = 1, the ring from the electrically active optical bifurcation (BOA) in the ring resonator The estimated gain factor G ₂ into the resonator is

(3) (3)

상기 광 트랜지스터 식(1) 및 식(3)의 이득요인의 조합으로 다음 식을 얻는다:The following formula is obtained by combining the gain factors of the phototransistor equations (1) and (3):

개시된 장치를 단일 또는 집적 어셈블리로 간주하여, 광 신호의 입력세기(i) 및 출력세기(I) 사이의 의존도는 다음에 의하여 나타내어진다:Considering the disclosed device as a single or integrated assembly, the dependence between the input intensity (i) and the output intensity (I) of the optical signal is represented by:

여기서,here,

τ₁= 1+=광 트랜지스터의 투과율(transmission)τ ₁ = 1+ = Transmission of phototransistor

그리고And

=링 광 트랜지스터의 투과율이다. = Transmittance of the ring phototransistor.

식 (5)에 따라서 아래에 도시된 도면으로부터 명백한 것처럼, 상기 표현된 식(1-5)는 상기 개시된 광 프로세서의 기능적 능력을 완전하게 정의한다.As is apparent from the figure shown below according to equation (5), the expressed equation (1-5) completely defines the functional capability of the disclosed optical processor.

본 발명의 다른 목적들과 본 발명 응용의 추가 범위는 유사부분 장치들이 유사 참조문자에 의하여 표시된 첨부도면에 관련하여 기술되는 다음의 상세한 설명으로부터 명백해진다.Other objects of the present invention and further scope of the present application are evident from the following detailed description, in which like-part devices are described with reference to the accompanying drawings, which are designated by like reference characters.

제 1 도에, 본 발명에 따른 광 프로세서(OP)를 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 광 프로세서는 광로내에 제 1 레이저(3-1) 및 제 2 레이저(3-2)를 갖는 비선형 링 공진기(1)를 포함한다. 상기 레이저 (3-1) 및 (3-2) 각각은 각각 한 쌍의 거울(8)로 경계되어 있다. 한쌍의 도파관(2)은 링 공진기(1)의 맞은 편에 위치한다. 도파관(2-AB)은 링 공진기(1)의 왼편에 위치하고, 다른 도파관(2-CD)은 링 공진기(1)의 오른편에 위치하여 도파관(2-AB)의 반대편에 위치한다. 레이저(3A) 및 (3B)는 도파관 (2-AB)의 종단부(terminal ends)에 위치하고, 같은 방식으로, 레이저 (3C) 및 (3D)는 도파관(2-CD)의 종단부에 위치한다. 상기 도파관(2-AB) 및 (2-CD)는 전기적 능동 광학적 쌍갈래(4)를 통하여 각각의 단부사이의 중간위치에서 링공진기(1)와 광학적으로 결합되어 있다. 전기적 능동 광학적 쌍갈래 결합은 상술한 Papuchon 등에 의해 개시되어 있다. 두 개의 도파관(2) 각각의 두 개의 레이저(3) 및 각각의 거울(9)에 의해 경계되어지는 위상변조기(5)는 광 트랜지스터를 형성한다. 제 10 도와 관련하여 더 상세하게 기술되는 전기적 접점은 레이저(3), 결합 지역(4) 그리고 결합 지역(4)과 레이저(3-1) 및 (3-2)사이에 개재하는 링 공진기(1)의 선택된 부분위의 상단부에서 형성된다. 제 1 도에서, 링 공진기(1)의 곡선 단면과 관련된 상기 전극들은 참조문자 (6)으로 표시된다. 입력 광 신호 i는 바람직하게 위상변조기(5)의 E 및 F 지역 또는 어떠한 광 포트 혹은 두 개의 도파관 단부의 접점, 즉 도파관(2-AB)의 포트(A) 및/혹은 (B) 또는 도파관(2-CD)의 포트(C) 및/혹은 (D), 으로 입력되거나 들어가는 것이 바람직하다. 광 방사는 I_a, I_b, I_c, I_d의 값으로 표현되어 있는 바와같이 출력단 A, B, C, D로부터 추출된다. 광 트랜지스터의 레이저(3)는 거울(7)에 의하여, 링 공진기(1)의 레이저(3-1) 및 (3-2)는 거울(8)에 의하여, 각각의 위상변조기(5)는 거울(9)에 의하여 경계되거나 제한된다.1 schematically shows an optical processor OP according to the invention. As shown, the optical processor includes a nonlinear ring resonator 1 having a first laser 3-1 and a second laser 3-2 in the optical path. Each of the lasers 3-1 and 3-2 is bounded by a pair of mirrors 8, respectively. The pair of waveguides 2 is located opposite the ring resonator 1. The waveguide 2-AB is located on the left side of the ring resonator 1, and the other waveguide 2-CD is located on the right side of the ring resonator 1 and located opposite the waveguide 2-AB. Lasers 3A and 3B are located at the terminal ends of waveguide 2-AB, and in the same way, lasers 3C and 3D are located at the ends of waveguide 2-CD. . The waveguides 2-AB and 2-CD are optically coupled to the ring resonator 1 at intermediate positions between their ends via an electrically active optical bifurcation 4. Electrically active optical two-way coupling is disclosed by Papuchon et al., Supra. The phase modulator 5 bounded by two lasers 3 and two mirrors 9 of each of the two waveguides 2 forms a phototransistor. The electrical contacts described in more detail in connection with the tenth degree are the laser resonator 1 interposed between the laser 3, the coupling zone 4 and the coupling zone 4 and the lasers 3-1 and 3-2. At the top of the selected portion In FIG. 1, the electrodes associated with the curved cross section of the ring resonator 1 are indicated by the reference letter 6. The input optical signal i is preferably at the E and F regions of the phase modulator 5 or at any optical port or contact of the two waveguide ends, ie the ports A and / or B of the waveguide 2-AB or the waveguide ( It is preferred to enter or enter port (C) and / or (D), of 2-CD). Light emission is extracted from the outputs A, B, C, D as represented by the values of I _a , I _b , I _c , I _d . The laser 3 of the phototransistor is mirrored by the mirror 7, the lasers 3-1 and 3-2 of the ring resonator 1 are mirrored by the mirror 8, and each phase modulator 5 is mirrored. It is bounded or restricted by (9).

제 2-9도는 상기 식(5)의 매개변수의 다양한 값에 대한 제 1 도의 구조의 특징을 도시하며, 여기에서 "i"는 입력 세기이고, "I"는 출력 세기이며 I₀는 펌핑 세기이다.2-9 show the characteristics of the structure of FIG. 1 for various values of the parameters of equation (5), wherein "i" is input strength, "I" is output strength and I ₀ is pumping strength to be.

제 2 도는 수평축 상의 원점의 오른쪽에 도시된 펌핑강도 I₀와 함께 수직축 상의 출력 세기 I 및 수평축상의 입력강도 i를 도시한다. 제 2 도는 위상변조기의 초기 이조변수 θ₁에 따르는 차동 증폭기 특성의 동적영역 및 임계치(threshold) I₀의 변화를 도시한다. 제 2 도는, θ₁=1.732, θ₁=1.7315, θ₁=1.731 그리고 θ₁=1.7305의 θ₁값에 대응하는 네 개의 곡선을 도시한다.2 shows the output intensity I on the vertical axis and the input intensity i on the horizontal axis together with the pumping intensity I ₀ shown to the right of the origin on the horizontal axis. FIG. 2 shows the dynamic range of the characteristic of the differential amplifier and the change of threshold I ₀ according to the initial _half -variable θ ₁ of the phase modulator. FIG. 2 shows four curves corresponding to θ ₁ values of θ ₁ = 1.732, θ ₁ = 1.7315, θ ₁ = 1.731 and θ ₁ = 1.7305.

제 3 도는 메모리에 저장된 값이 "5"인 경우의 계산 과정을 도시한다. 제 3 도에서, G₀₁=1, G₀₁=100 그리고 θ₀₂=5이다.3 shows a calculation process when the value stored in the memory is "5". In FIG. 3, G ₀₁ = 1, G ₀₁ = 100 and θ ₀₂ = 5.

제 4 도는 11 unit의 합을 구하기 위한 G₀₁=1, G₀₂=100 (제 3 도의 경우처럼) 그러나 θ₀₂=10에서 개시된 광 장치의 다중 안정성 특성을 이용하여 계산을 수해하기위한 프로세서의 능력을 도시한다. 값 "5"가 축적된 제 3 도와 비교할 때, 가산영역 또는 부피(volume)는 제 4 도에서 확장되어 있으며, 이것은 매개변수 θ₀₂가 5에서 10으로 증가한 것에 기능적으로 연결 또는 관련된다.4 shows the ability of the processor to solve calculations using the multiple stability characteristics of the optical device disclosed at θ ₀₂ = 10, as G ₀₁ = 1, G ₀₂ = 100 (as in the case of FIG. 3) to sum 11 units. To show. Compared to the third degree in which the value "5" is accumulated, the addition area or volume is expanded in FIG. 4, which is functionally linked or related to the increase of the parameter θ ₀₂ from 5 to 10.

제 5 도는 20까지의 합산 과정 및 그 수를 저장하는 과정을 도시한다. 제 4 도에 도시된 것보다 더 큰 수의 합산을 취하기 위한 능력은 제 4 도에서의 G₀₂계수 값 100이 250까지 증가한 것과 기능적으로 연결 또는 연관된다. 광 프로세서가 이들 수를 메모리에 보유하는 능력은 명백하다.5 shows a process of adding up to 20 and storing the numbers thereof. The ability to take a larger number of sums than shown in FIG. 4 is functionally linked or associated with an increase in the G ₀₂ coefficient value 100 in FIG. 4 by 250. FIG. The ability of the optical processor to hold these numbers in memory is obvious.

제 2 도 및 제 6-9 도는 초기 부분 특성에 관한 것이고 특성 및 그들 특성배열 구성에 대한 다양한 변수의 영향을 도시한다. 제 6 도는 θ₀₁=0.5, 1.1, 2.5인 광 트랜지스터의 초기이조 θ₀₁의 영향을 도시한다. 제 7 도는 G₀₁=10이고 G₀₂=100인 경우 θ₀₂=0.5, 1.1, 1.5, 1.7인 초기이조 θ₀₂의 영향을 도시한다. 제 8 도는 d=1.1, 1.2, 1.5, d=2.5로 증가하는 함수로써 광학적 쌍안정성 특성의 변화를 도시한다(G₀₁과 G₀₂는 동일한 값 즉, G₀₁=G₀₂=100이다). 제 9 도에서는, 가변 변수 △β₀가 △β₀=7, 8, 9인 경우의 모드 전파의 위상차에 대한 곡선의 의존도가 도시된다.2 and 6-9 relate to initial partial characteristics and illustrate the effect of various variables on the characteristics and their arrangement of characteristics. 6 shows the influence of the initial ear θ ₀₁ of the photo transistor with θ ₀₁ = 0.5, 1.1, 2.5. 7 shows the influence of the initial duplex θ _{02 with} θ ₀₂ = 0.5, 1.1, 1.5, and 1.7 when G ₀₁ = 10 and G ₀₂ = 100. 8 shows the change in optical bistable properties as a function of increasing d = 1.1, 1.2, 1.5, d = 2.5 (G ₀₁ and G ₀₂ are the same value, that is, G ₀₁ = G ₀₂ = 100). In Fig. 9, the dependence of the curve on the phase difference of mode propagation when the variable variable Δβ ₀ is Δβ ₀ = 7, 8, 9 is shown.

제 10 도는 접점들과 대응되는 전극을 도시한다. 여기서 전류에 의해 제어되는 전극(전류제어전극)은 심볼(symbol) "J"로, 전압에 의해 제어되는 전극(전압제어전극)은 심볼 "U"로 표시되어 있다. 도시된 바와같이, 전류제어전극(J3-1) 및 (J3-2)는 링 공진기(1)의 레이저(3-1) 및 (3-2)위에 위치하여 전압제어전극(U4-1) 및 (U4-2)는 링 공진기(1)와 제 1 도파관(2-AB) 및 제 2 도파관(2-CD)사이의 결합 지역상에 위치한다. 전압제어전극 (U6-1), (U6-2), (U6-3) 그리고 (U6-4)는 전극 (U4-1) 및 (U4-2)의 하부의 결합지역(4)과 두 개의 레이저(3-1)과 (3-2)사이에 개재하는 링 공진기(1)의 해당 부분상에 위치한다. 전류제어전극은 도파관 (2-AB) 및 (2-CD)의 종단부(terminal ends)에 위치하여 도파관 (2-AB)에 대하여 (J-A) 및 (J-B)로 표시되고 도파관 (2-CD)에 대해서는 (J-C) 및 (J-D)로 표시된다. 마지막으로, 위상변조기(5)를 제어하기 위한 전극들은 각각의 도파관위의 두개의 도파관의 종단부에 위치한 전극 및 결합 지역을 제어하는 전극 (U4-1) 및 (U4-2) 사이에 장착되어 있다. 제 10 도에서 위상변조기 제어전극들은 U5-A, U5-B, U5-C 그리고 U5-D로 도시된다. 제 10 도에서, J₁은 광 트랜지스터 레이저 펌핑 전류를 나타내며, J₂는 링 광 트랜지스터 레이저 펌핑 전류를 나타낸다.10 shows an electrode corresponding to the contacts. Here, the electrode controlled by the current (current control electrode) is denoted by symbol "J", and the electrode controlled by voltage (voltage controlled electrode) is denoted by symbol "U". As shown, the current control electrodes J3-1 and J3-2 are located on the lasers 3-1 and 3-2 of the ring resonator 1, so that the voltage control electrodes U4-1 and U4-2 is located on the coupling region between the ring resonator 1 and the first waveguide 2-AB and the second waveguide 2-CD. The voltage control electrodes U6-1, U6-2, U6-3 and U6-4 are connected to the coupling region 4 at the bottom of the electrodes U4-1 and U4-2 and two It is located on the corresponding part of the ring resonator 1 interposed between the lasers 3-1 and 3-2. The current control electrode is located at the terminal ends of the waveguides (2-AB) and (2-CD), labeled (JA) and (JB) for the waveguide (2-AB) and the waveguide (2-CD). Are represented by (JC) and (JD). Finally, the electrodes for controlling the phase modulator 5 are mounted between the electrodes located at the ends of the two waveguides on each waveguide and the electrodes U4-1 and U4-2 for controlling the bonding region. have. In FIG. 10, phase modulator control electrodes are shown as U5-A, U5-B, U5-C and U5-D. In FIG. 10, J ₁ represents a photo transistor laser pumping current and J ₂ represents a ring photo transistor laser pumping current.

전압 (U₁)은 전기적 능동 광학적 쌍갈래 (BOA) 결합의 제어 및 제 1 도의 전극 (U4) 아래에 위치한 도파관의 굴절률(refractory indices)의 제어에 영향을 준다. 전압 (U₂)은 위상변조기의 이조를 제어하고, 전압(U₃)은 링 공전기의 이조를 제어한다.The voltage U ₁ influences the control of the electrically active optical bifurcation (BOA) coupling and the control of the refractive index indices of the waveguide located below the electrode U4 of FIG. 1. The voltage U ₂ controls _two pairs of phase modulators, and the voltage U ₃ controls two pairs of ring revolutions.

광학적 쌍안정성(optical bistability ; OB)의 영향은 굴절률이 매질내의 광 에너지의 세기에 따르고 그의 함수, 즉 n=n₀+ n₂I_p, 이며 그리고 그 시스템내에 귀환이 있는 경우 명확해 진다. 개시된 장치에서, 전체로써의 시스템(분산적인 또는 흡수적이며, 비선형성 그리고 귀환 형태로 작동하는 링 공진기와 동일한 물질로 만들어진)은 물론 그것의 각각의 소자(즉, 귀환이 외곽 거울이나 링 공진기 각각에 의하여 제공되는 선형 광 트랜지스터 A-B, C-D 그리고 링 광 트랜지스터) 모두가 상기 조건에 부합된다. 또한 Bystrov, Yu, L. 등에 의해 1992년 Elektrosvyazj 제 1 호 22-25쪽에 개재된 "Optical Transistor as a New Functional Element of 패네 Technique"을 참조하시오. 입력 광 트랜지스터에서 발생되는 입력 방사에 대한 시스템의 초기 반응이 지연(stalling)에 따라서 일어나고, 결과적으로 시간적으로 빠르게(10^-13초 정도) 그리고 매우 급격한 특성을 갖고 발생하는 것은 상기 개시된 장치의 작동에 중요하다. 더욱이, 출력 신호의 형성은 또한 광학적 쌍안정성 모드에서 작동하는 시스템에 의해 영향을 받는다. 일련의 예비증폭, 증폭 그리고 파워증폭은 시스템에서의 출력신호를 연속적으로 형성하게 하는 단순화된 방법이다. 도파관 (2-AB) 및 (2-CD)와 광 접속 상태에 있는 링 공진기(1)가 강력하게 결합되어 있을 때, 링 공진기는 자체내로 광 에너지를 펌프하여, 이격된 도파관과 관련된 비-정규적 또는 비-주기적 요동을 평탄하게 하며, 역으로 본 시스템에 특이하며 광 프로세서의 특성 및 출력 데이터의 형태를 변화시킬 수 있는 매개변수들에 의하여 규정되는 효과를 증대시킨다.The effect of optical bistability (OB) is evident when the refractive index depends on the intensity of light energy in the medium and its function, ie n = n ₀ + n ₂ I _p , and there is feedback in the system. In the disclosed apparatus, the system as a whole (made of the same material as the ring resonator, which is distributed or absorbent, operating in a nonlinear and feedback form), as well as its respective elements (i.e., the feedback is each an outer mirror or ring resonator) All linear phototransistors AB, CD and ring phototransistors provided by < RTI ID = 0.0 > See also, “Optical Transistor as a New Functional Element of Fane Technique,” by Bystrov, Yu, L. et al., 1992, pages 22-25 of Elektrosvyazj No. 1. The initial response of the system to the input radiation generated in the input phototransistor occurs as a staling, and consequently, occurs rapidly in time (about 10 ^-13 seconds) and with very steep characteristics, depending on the operation of the device disclosed above. It is important. Moreover, the formation of the output signal is also affected by the system operating in optical bistable mode. A series of preamplifications, amplifications, and power amplifications are a simplified way to continuously form output signals in a system. When the ring resonators 1 in optical connection with the waveguides 2-AB and 2-CD are strongly coupled, the ring resonator pumps optical energy into itself, which is non-normal associated with spaced waveguides. Or flatten the non-periodic fluctuations and conversely increase the effect defined by the parameters that are specific to the system and that can change the characteristics of the optical processor and the shape of the output data.

광 신호의 입력 세기 i 그리고 출력 세기 I를 기능적으로 상호 관련 혹은 연결시키는 식 (5)로부터 G₁=3/(3-θ₁ ²), G₀₁, G₀₂, θ₀₁, θ₀₂, d 그리고 △β₀의 7가지 매개변수는 원칙적으로 광 프로세서의 특성을 변화시키거나 또는 그것의 특성에 영향을 줄 수 있다는 것을 알 수 있다.G ₁ = 3 / (3-θ ₁ ² ), G ₀₁ , G ₀₂ , θ ₀₁ , θ ₀₂ , d from equation (5) which functionally correlates or connects the input intensity i and the output intensity I of the optical signal. It can be seen that the seven parameters of Δβ ₀ can, in principle, change or affect the characteristics of the optical processor.

매개변수 G₁은 위상변조기의 이득계수이며, 이것은 내부 광 트랜지스터 공진기의 초기 이조변수 θ₁에 따르는 함수이며 위상변조기에 인가된 전압에 의하여 변화된다. 매개변수 G₁은 반응 임계치와 특성의 동적 영역에 영향을 준다(제 2 도). 상술하면 θ₁이 증가함에 따라서, 즉, θ₁이 3의 제곱근()의 제한된 값에 수렴할 때, 펌핑 세기 I₀는 감소한다.The parameter G ₁ is the gain factor of the phase modulator, which is a function according to the initial dichotomy variable θ ₁ of the internal phototransistor resonator and is changed by the voltage applied to the phase modulator. The parameter G ₁ influences the response threshold and the dynamic range of the properties (Figure 2). In other words, as θ ₁ increases, that is, θ ₁ becomes the square root of 3 ( When converging to the limited value of), the pumping intensity I ₀ decreases.

변수 G₀₁은 광 트랜지스터의 내부(inner) 또는 고유(intrinsic) 증폭 계수이다. 개시된 장치에서, 매개변수 G₀₁의 영향은 "순수(pure)" 광 트랜지스터의 경우만큼 강하지는 않다. G₀₁의 변화가 클 경우에만 광 쌍안정성의 임계치 I₀의 감소 및 특성의 변환이 일어난다. 위상변조기의 제어를 위해 레이저의 펌핑 전류(J₁)나 전압(U₂)을 사용하여 G₀₁를 변화시킴으로써 광 트랜지스터의 미세한 조정, 즉, 광 신호처리단계의 제 1 차 캐스캐이드(cascade),을 할 수 있다.The variable G ₀₁ is the inner or intrinsic amplification coefficient of the phototransistor. In the disclosed apparatus, the influence of the parameter G ₀₁ is not as strong as in the case of "pure" photo transistors. Only when the change in G ₀₁ is large, the threshold I ₀ of optical bistable stability and a change in characteristics occur. Fine tuning of the phototransistor, i.e., the first cascade of the optical signal processing step, by varying G ₀₁ using the pumping current J ₁ or voltage U ₂ of the laser for control of the phase modulator ,can do.

매개변수 G₀₂는 전기적 능동 광학적 쌍갈래 결합 (BOA)과 링 공진기에 의하여 구성되는 광 쌍안정성 셀 귀환회로 및 링 광 트랜지스터의 내부 또는 고유 증폭 계수이다. 제 3-5 도에서 도시된 바와 같이 매개변수 G₀₂는 i=f(I)에 대한 쌍안정성 암(arms)을 가지며 링 공진기내의 레이저 펑핑전류 및 공진상태로 링 공진기를 동조하기 위한 링 공진기 전극에 대한 전압 (U₃)와 함께 증가한다. G₀₂가 증가함에 따라, 전 시스템의 응답도는 증가한다.The parameter G ₀₂ is the internal or intrinsic amplification factor of the optical bistable cell feedback circuit and the ring phototransistor, which are constituted by an electrically active optical two-way coupling (BOA) and a ring resonator. As shown in FIGS. 3-5, the parameter G ₀₂ has bistable arms for i = f (I) and a ring resonator electrode for tuning the ring resonator to the resonant state and the laser popping current in the ring resonator. Increases with voltage (U ₃ ) for. As G ₀₂ increases, the responsiveness of the entire system increases.

매개변수 θ₀₁은 광 트랜지스터 초기 이조값이다. 출력 매개변수들에 대해 영향을 주는 특성은 θ₁과 같으며(제 6 도), 이는 상기 매개변수 둘다 궁극적으로 광 트랜지스터의 동조를 변화 시키기 때문이다. 제한된 값이 없기 때문에(제 6 도) θ₀₁의 영향도는 θ₁의 영향도 보다 적으며, 이것이 이 더 넓은 영역에서 변하며 장치의 특성 및 출력 매개변수들을 완만하게 변화시킬 수 있는 이유이다. 도파관 내의 레이저(3A, 3B, 3C, 3D)에 대한 전류(J1) 및/또는 위상변조기 제어전극상의 전압 (U₂)을 변화함으로써 θ₀₁조정된다.The parameter θ ₀₁ is the initial transistor value of the photo transistor. The characteristic that affects the output parameters is equal to θ ₁ (FIG. 6), since both of these parameters ultimately change the tuning of the phototransistor. Since there is no limited value (FIG. 6), the influence of θ ₀₁ is less than that of θ ₁ , which is why it changes in this wider range and can slowly change the characteristics and output parameters of the device. Θ _{01 is} adjusted by varying the current J1 and / or the voltage U ₂ on the phase modulator control electrode for the lasers 3A, 3B, 3C, 3D in the waveguide.

변수 θ₀₂는 링 광 트랜지스터 및 전체 시스템의 초기 이조값이며, 공진 상태를 정의하고 광 프로세서 공진의 날카로움을 특징짓는 계수이다. θ₀₂은 넓은 영역에 걸쳐서 변하고 다중 안정성에 영향을 준다. d-계수와 함께, θ₀₂은 장치특성의 형태와, 히스테리시스루프(hysteresis loop)면적 그리고 광 펌핑 I₀의 수준을 제어한다. θ₀₂은 장치 제작시 규정되며, 링 공진기 전극상의 전압(U₃) 및 링 광 트랜지스터 레이저내의 주입수준, 즉, 전류 (J₂)인, 에 의하여 제어 및 변화된다.The variable θ ₀₂ is the initial half value of the ring phototransistor and the overall system, and is a coefficient defining the resonance state and characterizing the sharpness of the optical processor resonance. θ ₀₂ varies over a wide range and affects multiple stability. Along with the d-factor, θ ₀₂ controls the shape of the device characteristics, the hysteresis loop area and the level of optical pumping I ₀ . θ ₀₂ is specified at the time of device fabrication and is controlled and varied by the voltage U ₃ on the ring resonator electrode and the injection level in the ring phototransistor laser, i.e., current J ₂ .

변수 d는 전기적 능동 광학적 양갈래 결합(BOA) 구조의 근접 채널에서의 게이팅 수준을 정의하는 계수이며, 이는 스위칭 또는 컴뮤테이션 장치의 가장 중요한 변수이다. d=(c₁ ⁴)+c₂ ⁴)/(c₁ ²c₂ ²)이며, 여기서 c₁과 c₂는 파형 프로필(profile)을 혼합기 모드로 분해하는 것에 대한 계수이다. 상기 계수들의 대한 부가적인 내용은 Andreev, V. M. 등에 의해 1984년 Teknicheskie Sredstva Svyazi, seria: Tekhn. Prev. Svyazi, Vypu나 6, 115-121쪽에 개시된 "Optical Bistable Commutating Device with Electronic Feedback"에 상세히 개시된다. 개시된 장치에서, d-계수는 장치의 작동, 즉, 특성의 형태와 히스테리시스의 폭과 면적을 전적으로 결정한다(제 8 도). 값 "1"이 제한된 값이며, d가 1에 가까울수록, 시스템은 다른 변수들의 어떠한 값에 상관없이 넓은 히스테리시스를 갖는 광 쌍안정성을 나타낸다. 즉, d가 1에 접근할 때 (d--> 1) 단지 히스테리시스 루프는 변화될 수 있지만 차동 이득 곡선으로 변환될 수는 없다. d-계수는 BOA 전극상에 인가된 전압에 의하여 제어되며, 큰 d 값(d>5)은 차동 이득의 정상특성(steady characteristic)을 나타낸다. 따라서, 히스테리시스 주기(메모리) 혹은 차동 이득 곡선이 실현되는 d-계수 값의 영역이 있다. 동조가 전체 시스템에 그다지 큰 영향을 주지 않는다는 것이 중요하다. 이는 굴절률 변화는 오직 BOA 영역내에서만 일어나고, 다른 매개변수들이 고정되었을 경우 d 값은 전 장치 모두에 영향을 주기 때문이다. 즉, d-계수는 다른 매개 변수에 약하게 결합되어 있다.The variable d is a coefficient defining the level of gating in the near channel of the electrically active optical two-way coupling (BOA) structure, which is the most important variable of the switching or commutation device. d = (c ₁ ⁴ ) + c ₂ ⁴ ) / (c ₁ ² c ₂ ² ), where c ₁ and c ₂ are the coefficients for decomposing the waveform profile into the mixer mode. Additional details on these coefficients are provided by Andreev, VM et al., 1984 in Teknicheskie Sredstva Svyazi, seria: Tekhn. Prev. Svyazi, Vypu or 6, "Optical Bistable Commutating Device with Electronic Feedback" disclosed on pages 115-121. In the disclosed apparatus, the d-factor entirely determines the operation of the apparatus, i.e. the shape and width and area of hysteresis of the characteristic (Fig. 8). The value "1" is a limited value, and the closer d is to 1, the system exhibits optical bistable with broad hysteresis regardless of any value of other variables. That is, when d approaches 1 (d-> 1) only the hysteresis loop can be changed but not converted to a differential gain curve. The d-coefficient is controlled by the voltage applied on the BOA electrode, with a large d value (d> 5) representing the steady characteristic of the differential gain. Thus, there is an area of d-coefficient values in which hysteresis periods (memory) or differential gain curves are realized. It is important that tuning does not have a significant impact on the overall system. This is because the refractive index change only occurs in the BOA region, and the d value affects all devices when the other parameters are fixed. That is, the d-factor is weakly bound to other parameters.

변수 △β₀는 도파관과 혼합기내의 모드 전파 상수의 차이이며 기본적으로 이 값의 증가에 따라 펌핑수준 값이 감소(감도를 증가)하여, 특성의 형태는 변화되지 않는다. △β₀는 도파관과 전기적 능동 광학적 쌍갈래 결합(BOA)의 전극위의 전압, 즉, U₁과 U₂값에 의하여 제어된다(제 9,10 도).The variable Δβ ₀ is the difference between the mode propagation constants in the waveguide and the mixer and basically the pumping level value decreases (increased sensitivity) as the value increases, so that the shape of the characteristic does not change. [Delta] [beta] ₀ is controlled by the voltage on the electrode of the waveguide and the electrically active optical two-way coupling (BOA), i.e. U ₁ and U ₂ values (FIGS. 9, 10).

영이 아닌 d 및 △β₀에 대해 시스템내에서의 광 쌍안정성 구현은 장치의 실제 칫수와 모드 위상의 정확한 일치도 완전한 채널 분리도 가능하지 않은 실제 시스템에서 이들 특성을 실현하는 것이 가능하다는 것을 입증한다는 사실에 주목해야 한다. 상기 기술된 매개변수들에 대한 인가된 전압 및/또는 전류사이의 관계는 표(1)에 요약되어 있으며 여기서 왼쪽 열은 매개변수를, 오른쪽 열은 전압 변수(U) 그리고 가운데 열은 전류 변수(J)를 나타낸다.The fact that optical bistable stability in the system for nonzero d and Δβ ₀ demonstrates that it is possible to realize these characteristics in a real system where neither the exact dimension of the device's actual dimension and the mode phase nor complete channel separation is possible. It should be noted that The relationship between the applied voltage and / or current for the parameters described above is summarized in Table (1), where the left column is the parameter, the right column is the voltage variable (U) and the middle column is the current variable ( J).

[표 I]TABLE I

상기 개시된 장치를 작동하기 위하여, 실제적으로 전시스템의 공진기인 링 공진기 내에서의 광 박사의 세기가 링 공진기 물질에서 비-선형 효과의 세기의 임계치를 초과하지 않도록 전류치 (J₁) 및 (J₂)(제 1, 10도)가 레이저에 대하여 선택된다. 초기에 공진기는 공진상태로부터 이조된 상태에 있으며, 이는 출력 세기의 "가장 낮은" 상태가 된다. 광 세기가 임계치를 초과할 때 (즉, 레이저 방사의 증가, 또는 공진상태로의 위상변조기의 조정, 또는 위상변조기의 영역과 링 공진기내에서 전계의 세기 변화에 기인한 굴절률의 변화로 인하여), 물질의 비-선형 특성 때문에 위상변조기와 링 공진기의 반-반사 또는 포화상태가 이루어진다. 즉, 공진상태로 동조된다. 의존도가 n=n₀+n₂I_p이면, I_p의 임계치를 얻어지면 갓수(the addend)의 영향이 중요하게 되며, 시스템은 자동적으로 공진상태로 동조되기 시작하며, 이 과정은 링 공진기내에서 높은 Q-계수, 거울들에 의하여 제공되는 광 트랜지스터 및 진동 모드와 귀환 회로에서의 높은 G-계수 사이의 강한 결합에 기인한 BOA-스위치내에서의 귀환에 의하여 급격하게 폭발적인 (avalanche-like)방식으로 진행된다. 방사는 공진 방향으로 광로 nL(L은 링 공진기의 원주의 길이 혹은 거울 (A-B)와 (C-D)사이의 거리)이 변화하며, 내부 필드 I_p가 증가하여, 이에따라 굴절률의 변화를 야기시키고, 광로 nL을 증가 시키며, 그리고 상기 시스템은 빠르게 공전 상태로 이동한다. 이러한 프로세스중, Ip의 증가는 광 주입에 기인한 레이저내의 광 필드(optical field)의 증가, 캐리어 밀도의 감소, 유도방사의 모드로 레이저를 반전(upset)시키는 레이저 영역에서의 굴절률 증가를 유발하며, 이것은 다시, 상기 시스템에서 광 파워의 더 큰 증대를 유발한다.In order to operate the device disclosed above, the current values J ₁ and (J ₂ ) so that the intensity of the light doctor in a ring resonator, which is actually the resonator of the entire system, does not exceed the threshold of the intensity of the non-linear effect in the ring resonator material. (First, 10 degrees) is selected for the laser. Initially, the resonator is disassembled from the resonant state, which is the "lowest" state of the output strength. When the light intensity exceeds the threshold (i.e. due to an increase in laser radiation, or adjustment of the phase modulator to a resonance state, or a change in refractive index due to a change in the intensity of the electric field in the region of the phase modulator and in the ring resonator), The non-linear nature of the material results in a semi-reflective or saturated state of the phase modulator and the ring resonator. That is, they are tuned in a resonance state. If the dependence is n = n ₀ + n ₂ I _p , once the threshold of I _p is obtained, the influence of the addend becomes important, and the system automatically starts to tune into the resonance state, which is a process in the ring resonator. At high Q-factor, phototransistor provided by mirrors and abruptly explosive by feedback in BOA-switch due to strong coupling between vibration mode and high G-factor in feedback circuit In a way. Radiation changes the optical path nL (L is the length of the circumference of the ring resonator or the distance between the mirrors (AB) and (CD)) in the resonant direction, and the internal field I _p increases, thereby causing a change in the refractive index, increases nL, and the system moves quickly to idle. During this process, an increase in Ip causes an increase in the optical field in the laser due to light injection, a decrease in carrier density, and an increase in the refractive index in the laser region that upsets the laser in the mode of guided radiation. This, in turn, causes a greater increase in optical power in the system.

초기 상태에서, 패브리-페로 간섭계 및 링 공진기는 이조되고, 레이저의 집적된 파워는 비선형 효과를 일으키기 위한 임계치를 초과하기에 충분하지 않으나, 결합 모드의 광 쌍안정성 캐스캐이드로 광 트랜지스터 및 결합영역(제 1 도)에서 증폭되는 외부로부터의 광 신호의 값은 링 공진기 및 전체로서의 시스템의 특성변화의 상기 기술한 과정을 초래하기에 충분하여 궁극적으로 시스템은 "최고의(highest)" 광-세기 상태로 변이한다. 도파관-링 공진기 어레이(array)가 광학적으로 쌍안정성이며 링 공진기를 통해서 귀환하기 때문에, 입력신호의 에너지펌핑인 시스템 반응(입력 교란)의 초기단계에서부터 출력신호의 형성이 지연(stalling) 및 급격한 변화특성에 의하여 셀프-매칭(self-matching) 주기로 결정되어진다. 신호의 쌍안정성 지연으로 인하여 링 공진기 및 상기 기술된 결과를 초래하는 다른 셀에서 광 세기의 급격한 증가를 유발하며, 이러한 세기의 증가는 셀 도파관-공진기에 의하여 펌핑세기의 증가로 인식된다. 즉, 이러한 과정은 가속적으로 "최고의" 상태로 반전된다. 굴절률(BOA 영역에서의 "n"의 값이 계수와 모드의 결합 정도로 결정한다) 변화에 기인한 셀 도파관-공진기의 광 결합의 증대 때문에 이 영향은 자활(self-sustaining)이 되고 내부-공진기(in-resonator)세기가 증가하는 방향으로 가속 또는 증가된다.In the initial state, the Fabry-Perot interferometer and the ring resonator are disassembled, and the integrated power of the laser is not enough to exceed the threshold for causing the nonlinear effect, but with the optical bistable cascade in coupled mode, The value of the optical signal from the outside that is amplified in FIG. 1 is sufficient to result in the above described process of characteristic change of the ring resonator and the system as a whole so that the system is ultimately in the "highest" light-intensity state. Variation Since the waveguide-ring resonator array is optically bistable and feedback through the ring resonator, the formation of the output signal is delayed and changes rapidly from the initial stage of system response (input disturbance), which is the energy pumping of the input signal. The characteristic is determined by the self-matching period. The bistable delay of the signal causes a sharp increase in light intensity in the ring resonator and other cells resulting in the above-described results, which increase is perceived by the cell waveguide-resonator as an increase in pumping intensity. In other words, this process is rapidly reversed to the "best" state. This effect is self-sustaining due to the increased light coupling of the cell waveguide-resonator due to the change in refractive index (the value of "n" in the BOA region determines the degree of coupling between the modulus and the mode). in-resonator) Accelerates or increases in the direction of increasing strength.

상기 개시된 장치는 동작 특성을 적절하게 제어함으로써 저장장치 또는 광 "트라이오드(triod)"로 사용될 수 있다. 고 감도 영역에서 특성의 초기 부분은 고려된 경우(제 2, 6-9도)에 유용하며, 전극을 통한 전기적 조정, 즉 표 (I)에 나타난바와 같이 광 트랜지스터와 링 공진기의 전계를 변화시키거나 레이저의 전류값을 조정에 의하여 재동조(retuning)가 실행된다.The disclosed device can be used as storage or optical “triod” by appropriately controlling operating characteristics. The initial part of the characteristic in the high sensitivity range is useful in the case considered (2nd, 6-9 degrees), and it is possible to change the electric field of the phototransistor and the ring resonator as shown in Table (I), which is useful for the electrical adjustment through the electrode. Or retuning is performed by adjusting the current value of the laser.

광 파워의 급격한 증가는 40dB까지의 높은 값의 증폭 계수를 설명한다. 작동의 지연 메카니즘을 갖는 장치에서, 특성의 실제적 가파름(steepness)은 기본적 프로세스, 즉, 물질의 완화(relaxation)(10^-12에서 10^-13초 까지의 시간의 크기를 가진), 에너지의 분산 그리고 공진기내에서의 광 필드의 요동 및 실제 공진기의 불안정성에 의하여 제한된다.The sharp increase in optical power accounts for the high amplification factor of up to 40 dB. In a device with a delay mechanism of operation, the actual steepness of the properties is a fundamental process: relaxation of matter (with a time scale from 10 ^-12 to 10 ^-13 seconds), dispersion of energy and It is limited by the fluctuations of the light field in the resonator and the instability of the actual resonator.

"프로세서" 모드의 구현은 상응하는 매개변수들의 값을 가진 제 3-5 도 곡선의 다중-안정성 영역에서 작동함으로써 얻어진다.An implementation of the "processor" mode is obtained by operating in the multi-stability region of the FIG. 3-5 curve with the values of the corresponding parameters.

따라서, E 또는 F 광 포트나 접점으로 들어가는 입력 광 신호 i는 광 트랜지스터내의 거울(9)로 제한 되어진 위상변조기의 공진 위상변조기의 반-반사 및 포화를 일으켜 위상변조기를 공진상태로 동조시키며, 그 결과, 광 트랜지스터의 공진상태로의 동조, 광 트랜지스터 레이저 방사의 증가, 광 트랜지스터와 전기적 능동 광학적 쌍갈래 (BOA) 영역내에서 광 필드의 증가, 궁극적으로 링 공진기 매체내에서 비-선형 효과를 초기화 하는 링 공진기 양방향(시계 방향과 반 시계방향)으로의 에너지의 펌핑, 링 공진기의 공진 상태로의 재동조, 링 광 트랜지스터 레이저의 레이저 생성 모드로의 스위칭, G₀₂으로 발생되는 곱하기 예비-증폭값의 G₀₂배로의 광 신호의 증폭; 그다음 링 공진기 내부에서의 광 필드의 보다 큰 증가가 일어나며, 상기 교란은 귀환 회로를 경우하여 BOA와 링 트랜지스터로 돌아가며, 이러한 일련의 과정들이 반복하여 이루어진다. 결과적으로, 출력포트 A, B, C 그리고 D 어느 것에서도 증폭된 신호 I가 방사된다.Thus, the input optical signal i entering the E or F optical port or contact causes the anti-reflection and saturation of the resonant phase modulator of the phase modulator limited to the mirror 9 in the phototransistor to tune the phase modulator in resonance. As a result, tuning of the phototransistor to the resonant state, increase of the phototransistor laser radiation, increase of the optical field in the phototransistor and electrically active optical bifurcation (BOA) region, and ultimately initiating non-linear effects in the ring resonator medium Pumping energy into the ring resonator in both directions (clockwise and counterclockwise), retuning the ring resonator to the resonant state, switching the ring phototransistor laser to the laser generation mode, and multiplying pre-amplification generated by G ₀₂ Amplification of the optical signal by G ₀₂ times; A larger increase in the light field inside the ring resonator then takes place, and the disturbance returns to the BOA and the ring transistor in the case of a feedback circuit, and this series of steps is repeated. As a result, amplified signal I is emitted from any of output ports A, B, C and D.

계산 모드에서 (제 3-5 도), 입력 펄스의 저장은 광 트랜지스터의 예비 증폭에 따라 발생하여 시스템이 다음 광 세기 상태나 등급까지 도달할 때까지 지속된다.In the calculation mode (Figs. 3-5), the storage of the input pulses occurs following the preamplification of the phototransistors and lasts until the system reaches the next light intensity state or class.

상기 장치를 제작하는데 사용되는 전형적인 물질은 3성분시스템(예, GaAlAs), 4 성분시스템(예, InGaAsP) 및 고체용액(solid solutions)을 포함하며, 그 성분은 광 방사의 겹쳐진 파장 영역에 따라 결정된다. 상기 광 프로세서를 제조하기 위한 방법은 액상 에피택시(epitaxy), 기상 에피택시, MOCVD(Metal-Oxide Chemical Vapor Deposition) 및 모스하이드레이트(moshydrate) 분자-빔 에피택시(molecular-beam epitaxy)를 포함한다. 하이브리드(hybrid) 형태의 광 프로세서 능동 셀의 설계 및 구조는 상기 기술한 기법을 이용하여 제작되어 인듐-베이스(In-based) 땜납을 이용하여 링 공진기와 도파관의 식각창(etched-window)내에 설치된다.Typical materials used to fabricate the device include three component systems (e.g. GaAlAs), four component systems (e.g. InGaAsP) and solid solutions, the components of which are determined according to the overlapping wavelength range of light emission. do. Methods for making such optical processors include liquid phase epitaxy, gas phase epitaxy, metal-oxide chemical vapor deposition (MOCVD), and moshydrate molecular-beam epitaxy. The design and construction of a hybrid type optical processor active cell is fabricated using the technique described above and installed in an etched-window of the ring resonator and waveguide using in-based solder. do.

집적-광(integrated-optical) 형태로, 다음의 구조가 제안된다. 레이저는 이중 헤테로구조(geterostructure)를 가지며 가장 간단한 형태로 능동층이 링 공진기와 도파관상에 분포되게 생성된다. 능동층의 수직 방향으로의 형성은 헤테로접합의 성장과 함께 이루어진다. 평면방향(planar-wise)으로의 능동 층은 프로세서 소자의 형태를 따르는 접점패드(pads)의 크기에 의하여 제한된다. 다른 방법으로, 소자 크기의 제한은 잠긴 마스크드(immersed masked)헤테로 구조내에 좁은 능동결합층을 제작함으로써 이루어질 수 있다. 집적-광 형태에서, 거울들은 화학식각을 수반하는 리쏘그라피 프로세스를 이용하여 분배귀환(distributed feedback ; DFB) 형태나 분배브래그거울(distributed Bragg mirrors ; DBM)과 같은 형태로 제작된다. 상기 고려된 디자인은 양자-크기 (quantum-sized) 구조를 이용함으로써 실행 가능하다.In the form of integrated-optical, the following structure is proposed. The laser has a double heterostructure and in the simplest form an active layer is created with distribution on the ring resonator and waveguide. Formation of the active layer in the vertical direction takes place with the growth of the heterojunction. The planar-wise active layer is limited by the size of the contact pads along the form of the processor element. Alternatively, limitation of device size can be achieved by fabricating a narrow active coupling layer in an immersed masked heterostructure. In the integrated-light form, the mirrors are fabricated in the form of distributed feedback (DFB) or distributed Bragg mirrors (DBM) using lithography processes involving chemical angles. The contemplated design is feasible by using a quantum-sized structure.

개시된 장치는, 광 임펄스(impulse)에 따른 논리동작 및 계산의 수행 가능성 및 다단 모드에서의 저장을 특징으로 한다. 관계 i=f(I)에 의하여 결정되며 바람직하게 장치전극을 통한 전기적인 제어에 따른 매개변수들을 이용한 광 프로세서의 다양한 기능을 제어 가능성 등의 주요한 장점을 갖는다. 입력 광 신호가 광 트랜지스터의 위상변조기에 주입되는 방법은 광 신호 주파수와 광 트랜지스터의 동조 주파수의 정확한 일치를 피할 수 있게 한다. 높은 증폭 계수(40dB이상), 높은 응답도 그리고 비-정규 요동의 억압이 이루어진다. 완전한 이용도(accessibility), 네 개의 광 출력 그리고 마지막으로 증폭과 함께 광 신호의 컴뮤테이팅이나 스위칭을 할 수 있는 가능성은 같은 방식으로 얻어진다.The disclosed apparatus is characterized by the ability to perform logic operations and calculations according to optical impulses and storage in a multistage mode. It is determined by the relationship i = f (I) and preferably has major advantages such as controllability of various functions of the optical processor using parameters according to electrical control through the device electrodes. The manner in which the input optical signal is injected into the phase modulator of the phototransistor allows to avoid the exact coincidence of the optical signal frequency and the tuning frequency of the phototransistor. High amplification factor (above 40dB), high responsiveness and suppression of non-normal fluctuations are achieved. With full accessibility, four light outputs and finally amplification, the possibility of commuting or switching the optical signal is obtained in the same way.

당 업자들에게 명백한 바와같이, 청구항 및 청구항에 균등한 것에 규정된 본 발명의 사상 및 범주에 벗어나지 않고 본 발명의 개시된 광 프로세서에 많은 변화와 수정이 이루어질 수 있다.As will be apparent to those skilled in the art, many variations and modifications may be made to the disclosed optical processor of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the claims and equivalents to the claims.

Claims (1)

공통 기판상의 비-선형 링 공진기 및 각각이 상기 비선형 링 공진기와의 광 결합영역을 구비하며, 마주보는 단부에 반도체 레이저를 구비하는 적어도 한쌍의 띠(strip) 도파관;At least a pair of strip waveguides each having a non-linear ring resonator on a common substrate and an optical coupling region with the non-linear ring resonator, each having a semiconductor laser at opposite ends thereof; 상기 광 결합 영역의 바깥 영역의 상기 비선형 링 공진기에 위치하는 적어도 제 1 및 제 2 반도체 레이저 및At least first and second semiconductor lasers positioned in the nonlinear ring resonator in an area outside the light coupling region; 상기 광 결합영역과, 상기 제 1 및 제 2 반도체 레이저 상기 광 결합영역 사이의 상기 링 공진기상에 위치하는 제어전극을 포함하는 광 프로세서.And a control electrode positioned on the ring resonator between the optical coupling region and the optical coupling region of the first and second semiconductor lasers.