シフトレジスタ型光メモリ装置
【課題】光信号を電気信号に変換することなく一時的に記憶する光バッファメモリにおいて、簡便な構成でシフトレジスタ機能を実現する。
【解決手段】複数個の双安定半導体レーザがｍ×ｎの行列状に配置されたレーザアレイを用いる。最終列の双安定半導体レーザを除く双安定半導体レーザの出力光がレーザアレイにおいて一方に隣接する列の双安定半導体レーザに垂直に入力されるように光路を形成する。これにより、双安定半導体レーザに記録された情報を順に隣の列に送ることができる。光路内には光が逆方向に戻ることを防止するために光アイソレータを配置する。さらに光路内に配置される空間光変調器によって、光の情報を隣の列に移すタイミングを制御する。光学系としてはミラーアレイやハーフミラーを組み合わせたものを好適に利用することができる。
【解決手段】複数個の双安定半導体レーザがｍ×ｎの行列状に配置されたレーザアレイを用いる。最終列の双安定半導体レーザを除く双安定半導体レーザの出力光がレーザアレイにおいて一方に隣接する列の双安定半導体レーザに垂直に入力されるように光路を形成する。これにより、双安定半導体レーザに記録された情報を順に隣の列に送ることができる。光路内には光が逆方向に戻ることを防止するために光アイソレータを配置する。さらに光路内に配置される空間光変調器によって、光の情報を隣の列に移すタイミングを制御する。光学系としてはミラーアレイやハーフミラーを組み合わせたものを好適に利用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を電気信号に変換することなく一時的に記憶する光バッファメモリに関する。詳細には、双安定半導体レーザを用いた光バッファメモリにおいて、シフトレジスタ機能を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の光ファイバ通信では、光信号を電気信号に変換することなく一時的に記憶することができるバッファメモリが求められている。例えば、将来的には光信号のままＩＰ（Internet Protocol）パケットの経路制御を行うフォトニックパケットネットワークが実現することが見込まれているが、フォトニックＩＰルータにおいて出力ポートの衝突を回避するためには、光ＩＰパケットを一時的に保持する必要がある。すなわち、フォトニックＩＰルータにおいて光バッファメモリが必要とされる。
光信号を電気信号に変換することなく一時的に記憶する方法として、従来からファイバ遅延線を用いた光バッファメモリが知られている。しかし、読み出しの細かなタイミング制御が困難であるという問題があった。
【０００３】
そこで、この問題を解決することを目的として、双安定半導体レーザを用いた光バッファメモリが開発、開示された（例えば非特許文献１参照）。しかしこれには、ビット数が多くなると光入出力部が複雑になるという問題があった。そこで、これを解決する手法としてシフトレジスタ構成を有する光バッファメモリが開発された。例えば非特許文献２には、双安定半導体レーザを用いたシフトレジスタ機能付き光バッファメモリとして、個別の双安定半導体レーザ、光アイソレータ、光ゲート、偏光子を用いた構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開2003-337355号公報（[0049]−[0056]、図6、図7）
【非特許文献１】森, 佐藤, 河口,“偏光双安定面発光半導体レーザを用いた2ビット光バッファメモリ”，2006年電子情報通信学会ソサイエティ大会, C-3-28, p.150, 2006.
【非特許文献２】H. Kawaguchi, T. Mori, Y. Sato and Y. Yamayoshi, "Optical buffer memory using polarization-bistable vertical-cavity surface-emitting lasers", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 45, no. 34, p. L894, 2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、シフトレジスタ機能付き光バッファメモリにおいて、上記のように双安定半導体レーザや光ゲート等を個別の素子で構成した場合、多ビットのデータを記録するために多数の素子が必要となり、全体が大規模な構成になるといった問題があった。
【０００６】
そこで、多数の偏光双安定面発光半導体レーザを２次元アレイ状に集積化し、空間的に並列に光を入出力する構成が案出された。特許文献１には、こういった双安定半導体レーザを２次元平面上に集積化したレーザアレイを用いたシフトレジスタ機能付き光バッファメモリの例が示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１において開示されているような従来の２次元レーザアレイを用いた光バッファメモリでは、レーザの出力光を別のレーザに転送する際に、逆方向への光の伝搬を防ぐために斜めに光を入射する必要があり、光入力効率の低下が問題となっていた。一方、光入力効率の高めるためには垂直光を入射することが望ましいが、逆方向への光の伝搬を防ぐためには光アイソレータを使用する必要がある。しかし、双方向の光が交錯しているため光アイソレータを挿入することは構造上困難であった。さらにまた、反射器で光を集光するために幾何学的形状が制限されるといった問題も存在していた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上のような問題を解決するために成された本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置は、
時系列信号として入力される光信号を各双安定半導体レーザに１ビットずつ記録し、記録された光信号を所定のタイミングで時系列信号として読み出す光メモリ装置において、
a)複数個の双安定半導体レーザがｍ×ｎの行列状に配置されたレーザアレイと、
b)最終列の双安定半導体レーザを除く双安定半導体レーザの出力光がレーザアレイにおいて一方に隣接する列の双安定半導体レーザに垂直に入力されるように光路を形成するシフトレジスタ光学系と、
c)前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に、順方向の出力光のみが通過するように配置される光アイソレータと、
d)前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に配置される空間光変調器と、
を備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のシフトレジスタ型光メモリ装置では、前記シフトレジスタ光学系を、
少なくともｎ−１個の互いに平行なミラー要素から成り、各ミラー要素は前記レーザアレイにおける最終列の双安定半導体レーザを除く各列の双安定半導体レーザからの出力光に対応するミラーアレイと、
複数の平面ミラーと、
ハーフミラーと、
から構成するのが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置によれば、以下に挙げるような優れた効果が得られる。
・双安定半導体レーザが２次元アレイ状に集積化されたレーザアレイを用いることにより、簡単な構成で多ビットのデータを記録／再生可能である。
・シフトレジスタ光学系により、双安定半導体レーザの出力光が隣接する列の双安定半導体レーザに順次入力される構成が実現される。これによって、簡単な構成で光メモリ装置にシフトレジスタ機能を付与することができる。
・双安定半導体レーザに入力光が垂直に入力されるように光路が形成されているため、高い光入力効率が得られる。またこれにより、双安定半導体レーザ間の間隔を狭めることができるから、双安定半導体レーザの一層の高集積化が可能となる。
・光路上に光アイソレータを配置することにより、隣接する双安定半導体レーザに光を入射する際に隣接する双安定半導体レーザの出力光が逆方向に伝搬してしまうという問題を回避することができる。
・光アイソレータや空間光変調器などを個別に設ける必要が無く、全体的に簡便な構成であるため、低コスト化を図ることができる。動作電力も小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置１の全体構成図である。シフトレジスタ型光メモリ装置１は、入力光変換部２と、第一レンズアレイ３、第二レンズアレイ４、第三レンズアレイ９と、複数個の双安定半導体レーザがｍ×ｎの行列状に配置されたレーザアレイ５、光アイソレータ６、空間光変調器７、偏光子８、光変調器アレイ１０、出力光変換部１１、ミラーアレイ２０、第一平面ミラー２１、第二平面ミラー２２、ハーフミラー２３を含んでいる。
【００１２】
レーザアレイ５には、複数個の双安定半導体レーザがｍ×ｎの行列状に配置されている。図１では左右方向を行、奥行き方向を列とし、４×４の行列状に合計１６個の双安定レーザが配置されているものとする。なお、以下では、図１において一番左の列を１列目とし、次いで２列目、…と呼ぶ。また、一番手前の行を１行目とし、次いで２行目、…と呼ぶ。また、本明細書では「双安定レーザ」を適宜「レーザ」と略称する。
従来知られているように（例えば非特許文献２参照）、双安定半導体レーザは外部からの光入力が無い場合にはレーザの発振偏光を保持し、外部から光が入力されるとレーザの発振偏光が切り替わるという特性を有している。従って0゜偏光と90゜偏光の光により、二値情報を扱う光メモリとして利用することが可能である。
【００１３】
図１に示す例では、ミラーアレイ２０、第一平面ミラー２１、第二平面ミラー２２、ハーフミラー２３によってシフトレジスタ光学系が構成されている。シフトレジスタ光学系によって、レーザアレイ５において最終列の双安定半導体レーザを除く双安定半導体レーザの出力光が、レーザアレイ５において一方に隣接する列の双安定半導体レーザに垂直に入力されるように光路が形成されている。基本的にこれらミラーアレイ２０、第一平面ミラー２１、第二平面ミラー２２、ハーフミラー２３は、いずれも光の進行方向を９０°回転させる。また、ハーフミラー２３は、光を一部透過し、一部反射させる。
【００１４】
ミラーアレイ２０は、ｎ−１個（図１の例では４−１＝３個）の互いに平行なミラー要素（第一ミラー要素２０−１、第二ミラー要素２０−２、第三ミラー要素２０−３）から成り、各ミラー要素はレーザアレイ５の各列の双安定半導体レーザからの出力光を受け、それを反射させる。すなわち、第一ミラー要素２０−１は１列目を構成する双安定半導体レーザからの出力光のみを反射させ、第二ミラー要素２０−２は２列目の双安定半導体レーザからの出力光のみを反射させ、第三ミラー要素２０−３は３列目の双安定半導体レーザからの出力光を反射させる。また、ミラーアレイ２０は、図１において下方向からの光を左方向に反射させるが、第一ミラー要素２０−１よりも第二ミラー要素２０−２の方が上に配置されており、第二ミラー要素２０−２よりも第三ミラー要素２０−３の方が上に配置されている。このミラー要素の配置により、ある列のレーザからの出力光が順次、隣接する列のレーザに垂直に入力される。
【００１５】
このシフトレジスタ型光メモリ装置１には入力信号光、セット光、リセット光の三種類の光信号が入力される。入力信号光は、ディジタルデータで変調された光信号である。セット光は入力信号光の記録すべきビットを示す光パルスであり、リセット光はレーザの偏光をリセットするための光パルスである。入力信号光とセット光は90゜偏光、リセット光を0゜偏光にして入力光変換部に入力される。
【００１６】
入力光変換部２の構成の一例を図２に示す。入力光変換部２は、時系列信号として入力される光信号を１ビットずつ時間遅延を付けて空間的に分離するための装置である。ここでは簡単のため、４ビット分の信号（注入光ａ〜ｄ）のみを考える。入力信号光は、まず光分波器ａで２つに分けられ、一方は２ビット分の時間遅延を持った光遅延器ａに入力される。それぞれの光は光分波器ｂと光分波器ｃでさらに２つに分けられ、一方は１ビット分の時間遅延を持った光遅延器ｂと光遅延器ｃに入力される。これより、入力信号光は４つに分岐され、注入光ｄに対して注入光ｃ、注入光ｂ、注入光ａはそれぞれ１ビット、２ビット、３ビットの時間遅延を持つ。一方、セット光とリセット光は光合波器ｅで合波された後、光分波器ｄ、光分波器ｅ、光分波器ｆで４つに分岐され、それぞれ光合波器ａ、光合波器ｂ、光合波器ｃ、光合波器ｄにより入力信号光と合波される。
図２に示す入力光変換部２は全て平面光回路(Planar Lightwave Circuit；PLC)によって構成しているが、これに限られるものではなく、図３に示すように光ファイバカプラにより光分波器と光合波器を、光ファイバ遅延線により光遅延器を構成することも可能である。またPLCと光ファイバを併用することも可能である。
【００１７】
入力光変換部２から出力される注入光ａ、注入光ｂ、注入光ｃ、注入光ｄは、第一レンズアレイ３によって平行光とされる。次にミラーアレイ２０のミラーの無い部分を通過またはミラーアレイを避けて通過し、第一平面ミラー２１、平面ミラー２２、ハーフミラー２３で反射し、第二レンズアレイ４により集光されレーザアレイ５の１列目のレーザに入力される。注入光ａ、注入光ｂ、注入光ｃ、注入光ｄがそれぞれレーザアレイの１列目の１行目、２行目、３行目、４行目のレーザに入力される。
【００１８】
レーザアレイの各列に記録されたデータ（0°偏光または90°偏光）を次の列にシフトさせる方法について説明する。
レーザアレイの１列目のレーザの出力光は第二レンズアレイ４によって平行光となり、ハーフミラー２３を通過し、光アイソレータ６を下から上に通過し、空間光変調器７に入力される。光アイソレータ６は、一方向に光を通過し逆方向の光は通過しない素子である。この場合は矢印のように図１の下から上方向（順方向）に光が通過するように配置されている。本明細書では、光が進行すべき向きを順方向と呼ぶ。
空間光変調器７は、面内の一部分のみ光のオン／オフ（透過／阻止）が制御可能な素子である。例えばレーザアレイ５における１列目のレーザからの出力光だけを透過させ、他の列からの出力光は透過させず阻止するといった制御が可能である。空間光変調器７としては液晶を用いたものや磁気光学効果を用いたものを利用できる。
レーザアレイ５の１列目に相当する部分の空間光変調器７をオンにすると、１列目のレーザの出力光は空間光変調器７を通過し、ミラーアレイ２０のミラーで反射し、第一平面ミラー２１、第二平面ミラー２２、ハーフミラー２３でそれぞれ９０°回転するように反射し、第二レンズアレイ４により集光され、レーザアレイ５の２列目のレーザに上書き入力される。同様に、２列目のレーザの出力光は３列目のレーザに入力され、３列目のレーザの出力光は４列目のレーザに入力される。ここで、例えば３列目のレーザの出力光がハーフミラー２３で左側に反射し、図１の矢印と逆方向に伝搬する光は、光アイソレータ６に対して上方向から入力されるので光アイソレータ６を通過せず、２列目のレーザに入力されることは無い。
【００１９】
最終列（本実施例では４列目）に記録されたデータを出力する方法について説明する。
４列目のレーザの出力光は第二レンズアレイ４によって平行光となり、ハーフミラー２３、光アイソレータ６、空間光変調器７を通過し（光アイソレータ６、空間光変調器７を避けて通ってもよい）、ミラーアレイ２０のミラーの無い部分を通過またはミラーアレイ２０を避けて通過し、偏光子８に入力される。偏光子８は、特定の方向の偏光成分のみを通過する素子であり、ここでは90゜偏光の光を通過し、0゜偏光の光は通過しないように配置する。これにより、４列目のレーザの発振偏光が90゜の場合のみ偏光子８を通過して第三レンズアレイ９で集光され、光変調器アレイ１０に入力される。
【００２０】
光変調器アレイ１０と出力光変換部１１の構成を図４に示す。レーザアレイの４列目の１行目、２行目、３行目、４行目のレーザの出力光がそれぞれレーザ出力光ａ、レーザ出力光ｂ、レーザ出力光ｃ、レーザ出力光ｄである。各レーザ出力光はそれぞれ光変調器ａ、光変調器ｂ、光変調器ｃ、光変調器ｄに入力されて強度変調される。光変調器としては、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)結晶を用いたマッハツェンダ型光変調器や、半導体を用いた電界吸収型光変調器などを好適に使用することができる。光変調器アレイ１０からの出力光は出力光変換部１１に入力される。光変調器出力光ｂ、光変調器出力光ｄは、それぞれ１ビット分の時間遅延を持った光遅延器ａ、光遅延器ｂに入力され、光合波器ａ、光合波器ｂにより光変調器出力光ａ、光変調器出力光ｃと合波され、後者は２ビット分の時間遅延を持った光遅延器ｃに入力され、前者と後者が光合波器ｃで合波され出力信号光として出力される。これより、光変調器出力光ａ、光変調器出力光ｂ、光変調器出力光ｃ、光変調器出力光ｄの順に時系列にパルスが並んだ出力信号光が得られる。図４では４つの光変調器と出力光変換部をPLCに集積化した構成としているが、これに限られるものではなく、図５に示すように個別の光変調器と光ファイバカプラによる光合波器と光ファイバ遅延線による光遅延器とで構成することも可能であり、またPLCと光ファイバを併用することも可能である。
【００２１】
以上の実施例では、４行４列のレーザアレイを用いた場合について述べたが、これに限られるものではなく、任意の行数、列数のレーザアレイを使用することが可能であり、また必ずしも行数と列数が等しい必要は無い。具体的には、ｍ行ｎ列のレーザアレイを使用してｍ×ｎビットの光バッファメモリを構成する場合、入力光変換部２をｍ分岐、第一レンズアレイ３のレンズ数をｍ、第二レンズアレイ４のレンズ数をｍ×ｎ、空間光変調器７の分割数をｎ、ミラーアレイのミラー数をｎ−１、第三レンズアレイ９のレンズ数をｍ、光変調器アレイ１０の光変調器数をｍ、出力光変換部をｍ合波とすれば良い。
【００２２】
一般に、空間光変調器は高速な変調が困難である。このため本実施例では、空間光変調器７とは別に高速な光変調器である光変調器アレイ１０を用意して４列目のレーザの出力光の変調を行なっている。これにより、内部の光転送よりも高速な変調信号を出力することが出来る。もし出力信号光の変調速度が空間光変調器７の速度以下で良い場合は、光変調器アレイ１０を省略して空間光変調器７の４列目で出力光の変調を行なうことも可能である。
【００２３】
出力信号光にはなるべく大きな光パワーが求められており、光変調器アレイ１０や出力光変換部１１に光損失があるため、高いレーザ出力光パワーが求められる。一方、低消費電力化のためにはなるべく小さな光パワーでレーザを動作させてレーザの消費電力を抑える必要がある。そこで、外部に光を出力するレーザ（本実施例では４列目のレーザ）の光パワーを大きく設定し、それ以外のレーザは内部の光転送に必要なだけの小さな光パワーに設定することにより、高い出力信号光パワーと低消費電力動作を両立することが出来る。
【００２４】
また、一般に半導体レーザは、光パワーを大きくするとより高速な動作が可能となる。よって、高速な入力信号を記録するためには、レーザの光パワーを大きくする必要がある。一方、低消費電力化のためにはなるべく小さな光パワーでレーザを動作させてレーザの消費電力を抑える必要がある。そこで、入力信号を記録する１列目のレーザの光パワーを大きく設定し、内部の光転送は入力信号の１／ｍの低速で良いため、それ以外のレーザは小さな光パワーに設定することにより、高速な入力信号の記録と低消費電力動作を両立することが出来る。また、入力信号を記録するレーザと外部に光を出力するレーザを大きな光パワーに設定し、それ以外のレーザは小さな光パワーに設定することも可能である。
光パワーを大きくするためにはレーザの注入電流を大きくすればよい。
【００２５】
本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置では、同一波長の注入光が１列目のレーザに入力されるため、１列目を構成する各レーザの波長は注入光の波長に合わせる必要がある。そして、１列目のレーザの出力光が２列目のレーザに入力され、同様にして最終列まで繰り返されるため、結局全てのレーザの波長を注入光の波長に合わせる必要がある。しかし、完全に均一なレーザアレイを作製することは難しく、実際のレーザアレイでは個々のレーザの波長に僅かなずれが発生する。そこで、半導体レーザは温度によって波長が変わることを利用し、図６(a)に示すように各レーザの近傍にヒータを配置して各レーザの温度を調整して波長の調整を行なうとよい。レーザアレイ中の近傍のレーザの波長ずれが少なく緩やかに波長が変化している場合は、図６(b)に示すようにヒータの数をレーザの数より少なく(例えばレーザ４個に対してヒータ１個程度)することが可能である。ヒータとしては、抵抗の他に半導体のｐｎ接合によるダイオードを用いることも可能である。
【００２６】
次に、図７のタイミングチャートを用いてシフトレジスタ機能付き光バッファメモリの動作を説明する。入力信号光は、b0からb15までの１６ビットのデータで変調された光信号である。入力信号光は、入力光変換部の光遅延器によって遅延入力信号光ａ、ｂ、ｃ、ｄのように１ビットずつタイミングの異なる信号に変換され、セット光およびリセット光と合波されて注入光ａ、ｂ、ｃ、ｄのようになる。注入光ａは入力信号光のb0とセット光のタイミングが一致しており、同様に注入光ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ入力信号光のb1、b2、b3とセット光のタイミングが一致している。レーザへの入力光パワーを、入力信号光とセット光のそれぞれはレーザの偏光スイッチング閾値よりも低く、かつ入力信号光とセット光が合波された場合はレーザの偏光スイッチング閾値よりも高くなるように設定しておく。注入光ａ、ｂ、ｃ、ｄをレーザアレイの１列目の１、２、３、４行目のレーザに入力すると、まず最初のリセット光により１列目の全てのレーザの発振偏光が0°にリセットされ、次に入力信号光とセット光が同時にレーザに入力された時のみレーザの発振偏光が90°に切り替わる。これにより、入力信号光のb0、b1、b2、b3がそれぞれ１列目の１、２、３、４行目のレーザの発振偏光状態として記録される。つまり、b0が“1”の場合は１列１行目のレーザが90°偏光、b0が“0”の場合は0°偏光となる。
【００２７】
注入光が無い場合はこれらの発振偏光が保持されるので、１列目のレーザ出力はb0-3に相当する偏光で発振を続ける。空間光変調器７の１列目をオンにすると、１列目のレーザの出力光が２列目のレーザに入力され、１列目のレーザの発振偏光状態が２列目のレーザに転送される。これより、２列目のレーザ出力がb0-3に相当する発振偏光となる。転送後は、１列目のレーザに次のデータb4-7を記録する。同様にして、空間光変調器７の２列目をオンにすると、３列目のレーザ出力がb0-3に相当する発振偏光となり、空間光変調器７の３列目をオンにすると、４列目のレーザ出力がb0-3に相当する発振偏光となる。偏光子８により４列目のレーザ出力の90°偏光成分を抽出し、光変調器によりパルス化すると、b0-3に対応した光変調器出力光が得られる。そして出力光変換部の光遅延器によって遅延光変調器出力光ａ、ｂ、ｃ、ｄのように１ビットずつタイミングの異なる信号に変換され、合波されて入力信号光と同じビットパターンb0、b1、b2、b3の出力信号光となる。同様にしてb4からb15が記録／再生される。
【００２８】
以上の説明では光バッファメモリに記録可能なビット数が１６ビットで入力信号光のビット数も１６ビットの場合について述べた。もし入力信号光のビット数が光バッファメモリに記録可能なビット数よりも多い場合は、セット光と入力信号光が同時にレーザに入力された時に記録される原理上、光バッファメモリに記録可能なビット数のみを抽出して記録する機能を併せ持っている。よって、光スイッチ等で記録可能なビット数のみを切り出すといった処理は不要である。また、逆に入力信号光のビット数が光バッファメモリに記録可能なビット数よりも少ない場合は、自動的に残りのビットは“0”が記録再生されるので問題は無い。
以上の実施例では、データの“1”を90°偏光、データの“0”を0°偏光に割り当てたが、これに限られるものではなく、逆にデータの“1”を0°偏光に割り当てても同様に光バッファメモリとして動作可能であることは言うまでもない。
【００２９】
[消去後書込方式]
双安定半導体レーザに記録されたデータを他の双安定半導体レーザに転送するシフトレジスタ機能を実現する方法として、二つの方式が考えられる。一つは既に述べた上書き方式で、もう一つが消去後書込方式である。
消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置では、レーザアレイの一列目以外の双安定半導体レーザにリセット光を入力するリセット光入力部を更に設け、また、前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に偏光子を設ける。
好適には、上述した上書き方式におけるミラーアレイのミラー要素をハーフミラーとし、さらに、レーザアレイの一列目以外の双安定半導体レーザにリセット光を入力するリセット光入力部を備え、該リセット光入力部から出力されるリセット光の光路が、ハーフミラーである各ミラー要素を透過することにより、前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路に重ね合されるようにするとよい。
【００３０】
以下、この消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置の例について説明する。
図８は、本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置１の他の構成（消去後書込方式）の全体構成図である。入力光変換部２に入力される第一リセット光は上書き方式のリセット光と同じである。第一空間光変調器３１は上書き方式の空間光変調器７と同様の機能を持つが、90°偏光の光に対してのみ変調されるもので良い。光アイソレータ６は上書き方式の光アイソレータと同様の機能を持つが、90°偏光の光に対してのみ逆方向の伝搬を阻止するもので良い。入力信号光、セット光、入力光変換部２、第一レンズアレイ３、第一平面ミラー２１、第二平面ミラー２２、ハーフミラー２３、第二レンズアレイ４、レーザアレイ５、第三レンズアレイ９、光変調器アレイ１０、出力光変換部１１、出力信号光は、図１に示した上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置と同一である。
また、入力信号光、セット光、第一リセット光が入力光変換部２に入力され、入力光変換部２から出力される注入光ａ、注入光ｂ、注入光ｃ、注入光ｄがレーザアレイ５の１列目のレーザに入力されるところまでは上述した上書き方式と同じである。
【００３１】
なお、図８では注入光ａ、注入光ｂ、注入光ｃ、注入光ｄが第二空間光変調器３２を通過しているが、第二空間光変調器３２の注入光ａ、注入光ｂ、注入光ｃ、注入光ｄに対応する部分は常に透過状態としておく。第二リセット光は0°偏光の連続光である。光ファイバの端面から出射された第二リセット光はある角度で広がり、レンズ３３によって平行光にされる。図８では第二リセット光の伝搬をレーザアレイ５の各レーザに第二リセット光分波部４３対応した線で描いているが、実際には光が連続的に広がって伝搬する。第二空間光変調器３２は、図１１(a)に示すようにレーザアレイの列に対応する部分毎に光の透過／阻止が制御可能な素子であり、0°偏光の光に対してのみ変調されるもので良い。第二空間光変調器３２の１列目（注入光ａ〜ｄ）に対応する部分は、２列目等と同様の変調器を設け常に透過状態にする、または変調器を設けずに透明な領域とする。もしくは注入光が第二空間光変調器３２を避けて伝搬するように第二空間光変調器３２を配置することもできる。これにより、注入光ａから注入光ｄがレーザの１列目に入力される。
【００３２】
ハーフミラーアレイ３０は、互いに平行な複数のハーフミラーであるハーフミラー要素３０−１、第二ハーフミラー要素３０−２、第三ハーフミラー要素３０−３から成り、その配置は上述した上書き方式のミラーアレイ２０と同様である。第二空間光変調器３２を透過した第二リセット光は、ハーフミラーアレイ３０のハーフミラー要素を透過し、第一平面ミラー２１および第二平面ミラー２２で反射した後、ハーフミラー２３で反射し、第二レンズアレイ４で集光されてレーザアレイ５の１列目以外のレーザに入力される。
【００３３】
レーザアレイ５のレーザの出力光は、レンズアレイ４で平行光となり、ハーフミラー２３を通過し、偏光子８に入力される。偏光子８は、90°偏光の光を通過し、0°偏光の光を阻止する素子である。よって、レーザの発振偏光が90°の場合にレーザ出力光が偏光子８を通過し、光アイソレータ６を下から上の方向に通過し、第一空間光変調器３１でレーザアレイ５の列毎に透過/阻止が制御される。レーザの発振偏光が0°の場合は、偏光子８で光が阻止されて光アイソレータや第一空間光変調器３１に入力されないので、光アイソレータ６と第一空間光変調器３１は90°偏光の光に対してのみ機能すれば良く、0°偏光と90°偏光の両方に対して機能する必要がある上書き方式と比べて、光アイソレータ６と第一空間光変調器３１の構成を簡略化することができる。このように、光アイソレータおよび空間光変調器は、偏光子８を通過する偏光状態の光のみに作用するようにすればよい。
【００３４】
第一空間光変調器３１を通過した光は、ハーフミラーアレイ３０のハーフミラー要素で反射し、第一平面ミラー２１および第二平面ミラー２２で反射し、次いでハーフミラー２３で反射し、第二レンズアレイ４で集光されてレーザアレイ５において隣接する右側の列の双安定半導体レーザに入力される。レーザの出力光が隣接する一方のレーザに入力される構造は上書き方式と同様である。図８の矢印と逆方向に伝搬する光は、90°偏光の場合は光アイソレータ６を通過せず、0°偏光の場合は偏光子８を通過しないので、逆方向に光が伝搬してレーザに入力されることは無い。最終列である４列目のレーザの出力光は第二レンズアレイ４によって平行光となり、ハーフミラー２３、偏光子８、光アイソレータ６、第一空間光変調器３１を通過し、ハーフミラーアレイ３０のハーフミラー要素の無い部分を通過またはハーフミラーアレイ３０を避けて通過し、第三レンズアレイ９で集光され光変調器アレイ１０に入力される。これより、４列目のレーザの発振偏光が90°の場合のみ、偏光子８を通過して光変調器アレイ１０に入力される。
【００３５】
消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置においても上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置の場合と同様に、入力光変換部２をPLCまたは光ファイバ、もしくは両者の組合せで構成することや、光変調器アレイ１０と出力光変換部１１をPLCまたは光ファイバもしくは両者の組合せで構成することが可能である。また、本実施例は４行４列のレーザアレイ５を用いた場合について述べたが、これに限られるものではなく、任意の行数、列数のレーザアレイを使用することがもちろん可能である。
【００３６】
また、消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置でも、第一空間光変調器３１とは別に高速な光変調器である光変調器アレイ１０を設けることにより、内部の光転送よりも高速な変調信号を出力するようにしている。もし出力信号光の変調速度が第一空間光変調器３１の速度以下で良い場合は、光変調器アレイ１０を省略し、第一空間光変調器３１の４列目で出力光の変調を行なうことも可能である。
さらに、消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置においても、上述した上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置の場合と同様に、入力信号を記録する１列目のレーザの光パワーを大きく設定し、それ以外のレーザは小さな光パワーに設定してもよい。入力信号を記録する列のレーザと外部に光を出力する列のレーザを大きな光パワーに設定し、それ以外のレーザは小さな光パワーに設定してももちろんよい。
さらにまた、上書き方式の場合と同様に、図６に示すようにレーザアレイ５においてヒータを設けることもできる。
【００３７】
また、入力信号光のビット数が光バッファメモリに記録可能なビット数よりも多い場合および少ない場合においても、上書き方式と同様に問題無い。また上記の実施例では、データの“1”を90°偏光、データの“0”を0°偏光に割り当てたが、これに限られるものではなく、逆にデータの“1”を0°偏光に割り当て、第一リセット光および第二リセット光を90°偏光としても同様に光バッファメモリとして動作させることが可能である。
【００３８】
上記では第二リセット光を各レーザに分配する方法として、図８に示すように光ファイバから出射されて広がった光をレンズ３３で平行光にする方法を示したが、第二リセット光をレーザの数（ｎ×ｍ個）に合わせて分岐する方法もある。図９は１つの光を４行４列に分岐させるために設けられるリセット光分波部の構成例であり、図９(a)は上面図、図９(b)は側面図である。このリセット光分波部は、第二空間光変調器３２およびレンズ３３に替えてシフトレジスタ型光メモリ装置に設けられるものであり、第一リセット光分波部４１、リセット光分波用レンズアレイ４２、第二リセット光分波部４３とから構成される。
第一リセット光分波部４１は、光分波器４１−ａ、４１−ｂ、４１−ｃの三つの光分波器を備えており、入力された第二リセット光を４つ（リセット光ｒｓ−ａ、リセット光ｒｓ−ｂ、リセット光ｒｓ−ｃ、リセット光ｒｓ−ｄ）に分波する。
リセット光分波用レンズアレイ４２は、第一リセット光分波部４１の後段（光の進行方向）に設けられ、第一リセット光分波部４１によって分波された光をそれぞれ平行光にする。
【００３９】
第二リセット光分波部４３は図９(b)に示すようにリセット光分波用レンズアレイ４２のさらに後段に設けられ、３つのハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２、ＨＭ３、および３つのミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３を備えている。これらのミラー及びハーフミラーは図９(a)に示されるように、全て第一リセット光分波部４１によって分波された光を全て反射させることができる長さ（図９(a)においては上下方向の長さ）を有しており、いずれも入力されるリセット光の進行方向に対して45°の傾きをもつように配置されている。
ハーフミラーＨＭ１はリセット光分波用レンズアレイ４２より入力される第二リセット光の進行方向に設けられる。ここでは図９(b)を参照しつつ第一リセット光分波部４１によって４つに分波された第二リセット光の一つであるリセット光ｒｓ−ａを例にとって考える。
【００４０】
ハーフミラーＨＭ１の後方にはハーフミラーＨＭ２が設けられる。入力されたリセット光ｒｓ−ａは、ハーフミラーＨＭ１において半分が透過してリセット光ｒｓ−ａ１となって後方（図９(b)においては左方）に進行し、半分が反射してリセット光ｒｓ−ａ２となって下方に進む。
リセット光ｒｓ−ａ１は次にハーフミラーＨＭ２において半分が透過してリセット光ｒｓ−ａ３として後方に進み、半分が反射してリセット光ｒｓ−ａ４となって下方に進む。
ハーフミラーＨＭ２の下方にはミラーＭ２が設けられており、ハーフミラーＨＭ２を透過せずに反射したリセット光ｒｓ−ａ４はこのミラーＭ２で反射して、上記リセット光ｒｓ−ａ３の下方を後段に向かって進行する。
また、ハーフミラーＨＭ１の下方にはミラーＭ１が設けられており、ハーフミラーＨＭ１を透過せずに反射したリセット光ｒｓ−ａ２はこのミラーＭ１によって後方に向かうように進行し、ミラーＭ１の後方に設けられているハーフミラーＨＭ３に到達する。リセット光ｒｓ−ａ２はこのハーフミラーＨＭ３において半分が透過してリセット光ｒｓ−ａ５となって後段に進む。ハーフミラーＨＭ３において透過せずに反射した光はリセット光ｒｓ−ａ６として下方に進むが、ハーフミラーＨＭ３の下方に設けられているミラーＭ３によって左方に反射し、後段に進む。
ハーフミラーＨＭ２とミラーM2の間隔とハーフミラーＨＭ３とミラーＭ３の間隔を等しくし、ハーフミラーＨＭ１とミラーＭ１の間隔をハーフミラーＭＨ２とミラーＭ２の間隔の２倍にすることにより、入力されたリセット光ｒｓ−ａが1/4ずつ分波された光であるリセット光ｒｓ−ａ３、ｒｓ−ａ４、ｒｓ−ａ５、ｒｓ−ａ６もまた、それぞれ等間隔となって後段に送られる。
このようにして、リセット分波部により、一つの光が４×４＝１６に分波される。
【００４１】
図１３に示すタイミングチャートを用いて消去後書込み方式の動作を説明する。入力信号光から１列目のレーザ出力までは、上述した上書き方式の場合（図７）と同様である。１列目から２列目にデータを転送する場合は、まず第二空間光変調器３２の２列目をオンにして「２列目のリセット光」に示すように0°偏光のリセット光を２列目のレーザに入力し、２列目のレーザ出力を0°偏光にリセットする。その後、第一空間光変調器３１の１列目をオンにして「１列目の空間光変調器出力」に示すように１列目のレーザが90°偏光の場合のみ90°偏光の光を２列目のレーザに入力する。これより、１列目の各レーザが90°偏光の場合にのみ２列目の各レーザの発振偏光が90°に切り替わる。結果的に、１列目のレーザの発振偏光状態が２列目のレーザに転送されることになる。転送後は、１列目に次のデータを記録する。同様にして、２列目のデータを３列目に転送し、３列目のデータを４列目に転送する。偏光子８により４列目のレーザ出力の90°偏光成分を抽出し、光変調器アレイ１０によりパルス化し、出力光変換部１１により遅延を付加して合波すると、上書き方式の場合と同様に記録されたデータが再生される。
【００４２】
［連続的にデータを記録する方法］
図１０(a)は空間変調器のレーザアレイの列に対応した分割例（独立動作可能な箇所を示す例）を示しており、上述した上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置及び消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置の両者に適用可能である。しかし、この構成では、最初の一列分のデータを一列目のレーザに記録し、転送を行った後でなければ次の新たな一列分のデータを一列目に記録することができないため、最初の一列分のデータと次の一列分のデータを記録する間に、記録ができない時間が存在してしまう。この問題を解決して連続的にデータを記録するためには、空間光変調器において、レーザアレイ上の双安定半導体レーザの各列の出力光に対応する箇所（一列）を複数の箇所（ブロック）に分割するとよい。これによって、一列分のデータを全て記録完了する前に、既に記録したブロック分のデータを転送して次のデータの記録に備えることができるようになる。図１０(b)は、一列を前半と後半の二つのブロックに分割する例である。この場合は、データを前半、後半の順に４列目まで転送する。この他、図１０(c)に示すように１列目のみ分割し、２列目以降は分割しないようにしてもよい。
【００４３】
まず、図１に示すような全体構成を有する上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置において連続的にデータを記録する方法について、図１４のタイミングチャートを参照しつつ説明する。なお、空間光変調器７は、図１０(c)に示した例のように４列に分割されており、そのうち１列目はさらに二分割されているものとする。
入力信号光は、時間的に連続したb0からb15までの16ビットのデータで変調された光信号である。入力光変換部を例えば図１２に示す例のように変更することにより、前半(注入光ａと注入光ｂ)と後半(注入光ｃと注入光ｄ)のセット光とリセット光のタイミングをそれぞれ２ビット分異なるようにする。そして入力信号光に対しては、注入光ａと注入光ｃが１ビット遅延、注入光ｂと注入光ｄが遅延なしとなり、遅延入力信号光ａ、ｂ、ｃ、ｄに示すタイミングとなる。これより、注入光ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ入力信号光のb0、b1、b2、b3とセット光のタイミングが一致し、注入光ｃ、ｄは注入光ａ、ｂよりもセット光とリセット光のタイミングが２ビット分遅れている。注入光ａ、ｂ、ｃ、ｄをそれぞれレーザアレイの１列目の１、２、３、４行目のレーザに入力すると、１列目の前半にb0とb1が記録され、２ビット分の時間だけ遅れて１列目の後半にb2とb3が記録される。空間光変調器の１列目の前半をオンにすると、１列目の前半のレーザの出力光が２列目の前半のレーザに入力され、１列目の前半のレーザの発振偏光状態が２列目の前半のレーザに転送され、２列目の前半のレーザ出力がb0-1に相当する発振偏光となる。その後、１列目の前半がリセットされ、次のデータ(b4とb5)が１列目の前半に記録される。２ビット分の時間だけ遅れて空間光変調器の１列目の後半をオンにすると、同様にして２列目の後半のレーザ出力がb2-3に相当する発振偏光となる。その後、１列目の後半がリセットされ、次のデータ(b6とb7)が１列目の後半に記録される。２列目のレーザにb0-1とb2-3が共存する時間内に空間光変調器の２列目をオンにすると、b0-1とb2-3が同時に３列目のレーザに転送され、３列目のレーザ出力がb0-3に相当する発振偏光となる。空間光変調器の３列目をオンにすると、４列目のレーザ出力がb0-3に相当する発振偏光となる。４列目にb0-3、３列目にb4-7、２列目にb8-11、１列目にb12-15が記録された状態で、再生までの時間待ちを行なう。再生時には、図１４に示すように以降のデータについての転送を順次行なうと、４列目のレーザ出力は４ビットの時間間隔でb4-7、b8-11、b12-15の順に切り替わる。偏光子８により４列目のレーザ出力の90°偏光成分を抽出し、光変調器によりパルス化し、出力光変換部の光遅延器によって遅延光変調器出力光ａ、ｂ、ｃ、ｄのように１ビットずつタイミングの異なる信号に変換され、合波されて、入力信号光と同様の連続したb0からb15が再生される。
【００４４】
以上のように空間光変調器の１列を前半と後半に分割しタイミングをずらして動作させることにより、連続的にデータを記録することが出来る。ここでは１列を前半と後半の２つに均等に分割したが、これに限られるものではなく、行数が多い場合は３分割以上に分割することも可能であり、不均等に分割することも可能である。また、上記の例では２列目以降は分割せずに転送したが、これに限られるものではなく、空間光変調器の全列を分割して最終列まで分割して転送してもよい。
【００４５】
次に、図８に示すような全体構成を有する消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置において連続的にデータを記録する方法について、図１５のタイミングチャートを参照しつつ説明する。第一空間光変調器３１は図１０(c)に示した例のように４列に分割されており、そのうち１列目はさらに二分割されているものとする。
この場合もまた、上述した上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置において連続的にデータを記録する場合と同様に、入力光変換部２を図１２のように変更する。そして、入力信号光の入力から１列目のレーザ出力までは、上記の上書き方式と同様の動作を行う。
【００４６】
１列目から２列目にデータを転送する場合は、まず第二空間光変調器３２の２列目をオンにして「２列目のリセット光」に示すように0°偏光のリセット光を２列目のレーザに入力し、２列目のレーザ出力を0°偏光にリセットする。その後、第一空間光変調器３１の１列目の前半をオンにして「１列目の前半の空間光変調器出力」に示すように１列目の前半のレーザが90°偏光の場合のみ90°偏光の光を２列目のレーザの前半に入力する。その後、第一空間光変調器３１の１列目の後半をオンにして「１列目の後半の空間光変調器出力」に示すように１列目の後半のレーザが90°偏光の場合のみ90°偏光の光を２列目のレーザの後半に入力する。これにより、１列目の各レーザが90°偏光の場合のみ２列目の各レーザの発振偏光が90°に切り替わる。結果的に、１列目のレーザの発振偏光状態が２列目のレーザに転送されることになる。データを２列目から３列目に転送する場合は、第二空間光変調器３２の３列目をオンにして「３列目のリセット光」に示すように0°偏光のリセット光を３列目のレーザに入力し、３列目のレーザ出力を0°偏光にリセットする。その後、第一空間光変調器３１の２列目をオンにして「２列目の空間光変調器出力」に示すように２列目のレーザが90°偏光の場合のみ90°偏光の光を３列目のレーザに入力し、２列目のレーザの発振偏光状態が３列目のレーザに転送される。同様にして４列目まで転送し、以降のデータについても図１５のタイミングチャートに示すように順次転送を行なうと、４列目のレーザ出力は４ビットの時間間隔でb4-7、b8-11、b12-15の順に切り替わる。偏光子８により４列目のレーザ出力の90°偏光成分を抽出し、光変調器によりパルス化し、出力光変換部により遅延を付加して合波すると、連続したb0からb15のデータが再生される。
【００４７】
以上のように、第一空間光変調器３１の１列を前半と後半に分割し、タイミングをずらして動作させることにより、連続したデータを記録することが出来る。本実施例では１列を前半と後半の２つに均等に分割したが、もちろんこれに限られるものではなく、行数が多い場合は３分割以上に分割することも可能であり、不均等に分割することも可能である。また、図１１(c)に示すように第二空間光変調器３２の２列目を分割し、２列目のレーザのリセットを前半と後半に分割して行なうことも可能である。さらに、図１０(b)に示すように第一空間光変調器３１の全列を分割し、図１１(b)に示すように第二空間光変調器３２の全列を分割して、４列目まで前半、後半の順に分割してリセット、転送を行なうことも可能である。
【００４８】
以上、本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置について具体例を挙げつつ説明を行ったが、これらは例に過ぎないことは明らかである。即ち、本発明の精神内において適宜改良や変更を行ったとしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置１の全体構成図。
【図２】入力光変換部の構成の一例を示す図。
【図３】入力光変換部の構成の他の例を示す図。
【図４】光変調器アレイ及び出力光変換部の構成例を示す図。
【図５】光変調器アレイ及び出力光変換部の他の構成例を示す図。
【図６】レーザアレイにヒータを設ける場合の構成例。
【図７】本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置の動作を示すタイミングチャート。
【図８】本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置１の他の構成の全体構成図。
【図９】１つの光を４行４列に分岐させるために設けられるリセット光分波部の構成例であり、(a)上面図、(b)側面図。
【図１０】空間光変調器の分割例を示す図であり、(a)レーザアレイの列に対応した分割例、(b)一列を二つのブロックに分割する例、(c)１列目のみ分割する例。
【図１１】第二空間光変調器の分割例を示す図であり、(a)レーザアレイの列に対応した分割例、(b)一列を二つのブロックに分割する例、(c)１列目のみ分割する例。
【図１２】入力光変換部の他の構成例を示す図。
【図１３】消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置の動作を説明するタイミングチャート。
【図１４】上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置において連続的にデータを記録する場合のタイミングチャートの例。
【図１５】消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置において連続的にデータを記録する場合のタイミングチャートの例。
【符号の説明】
【００５０】
１…シフトレジスタ型光メモリ装置
２…入力光変換部
３…第一レンズアレイ
４…第二レンズアレイ
５…レーザアレイ
６…光アイソレータ
７…空間光変調器
８…偏光子
９…第三レンズアレイ
１０…光変調器アレイ
１１…出力光変換部
２０…ミラーアレイ
２０−１…第一ミラー要素
２０−２…第二ミラー要素
２０−３…第三ミラー要素
２１…第一平面ミラー
２２…第二平面ミラー
２３…ハーフミラー
３０…ハーフミラーアレイ
３０−１…第一ハーフミラー要素
３０−２…第二ハーフミラー要素
３０−３…第三ハーフミラー要素
３１…第一空間光変調器
３２…第二空間光変調器
３３…レンズ
４１…第一リセット光分波部
４２…リセット光分波用レンズアレイ
４３…第二リセット光分波部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を電気信号に変換することなく一時的に記憶する光バッファメモリに関する。詳細には、双安定半導体レーザを用いた光バッファメモリにおいて、シフトレジスタ機能を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の光ファイバ通信では、光信号を電気信号に変換することなく一時的に記憶することができるバッファメモリが求められている。例えば、将来的には光信号のままＩＰ（Internet Protocol）パケットの経路制御を行うフォトニックパケットネットワークが実現することが見込まれているが、フォトニックＩＰルータにおいて出力ポートの衝突を回避するためには、光ＩＰパケットを一時的に保持する必要がある。すなわち、フォトニックＩＰルータにおいて光バッファメモリが必要とされる。
光信号を電気信号に変換することなく一時的に記憶する方法として、従来からファイバ遅延線を用いた光バッファメモリが知られている。しかし、読み出しの細かなタイミング制御が困難であるという問題があった。
【０００３】
そこで、この問題を解決することを目的として、双安定半導体レーザを用いた光バッファメモリが開発、開示された（例えば非特許文献１参照）。しかしこれには、ビット数が多くなると光入出力部が複雑になるという問題があった。そこで、これを解決する手法としてシフトレジスタ構成を有する光バッファメモリが開発された。例えば非特許文献２には、双安定半導体レーザを用いたシフトレジスタ機能付き光バッファメモリとして、個別の双安定半導体レーザ、光アイソレータ、光ゲート、偏光子を用いた構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開2003-337355号公報（[0049]−[0056]、図6、図7）
【非特許文献１】森, 佐藤, 河口,“偏光双安定面発光半導体レーザを用いた2ビット光バッファメモリ”，2006年電子情報通信学会ソサイエティ大会, C-3-28, p.150, 2006.
【非特許文献２】H. Kawaguchi, T. Mori, Y. Sato and Y. Yamayoshi, "Optical buffer memory using polarization-bistable vertical-cavity surface-emitting lasers", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 45, no. 34, p. L894, 2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、シフトレジスタ機能付き光バッファメモリにおいて、上記のように双安定半導体レーザや光ゲート等を個別の素子で構成した場合、多ビットのデータを記録するために多数の素子が必要となり、全体が大規模な構成になるといった問題があった。
【０００６】
そこで、多数の偏光双安定面発光半導体レーザを２次元アレイ状に集積化し、空間的に並列に光を入出力する構成が案出された。特許文献１には、こういった双安定半導体レーザを２次元平面上に集積化したレーザアレイを用いたシフトレジスタ機能付き光バッファメモリの例が示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１において開示されているような従来の２次元レーザアレイを用いた光バッファメモリでは、レーザの出力光を別のレーザに転送する際に、逆方向への光の伝搬を防ぐために斜めに光を入射する必要があり、光入力効率の低下が問題となっていた。一方、光入力効率の高めるためには垂直光を入射することが望ましいが、逆方向への光の伝搬を防ぐためには光アイソレータを使用する必要がある。しかし、双方向の光が交錯しているため光アイソレータを挿入することは構造上困難であった。さらにまた、反射器で光を集光するために幾何学的形状が制限されるといった問題も存在していた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上のような問題を解決するために成された本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置は、
時系列信号として入力される光信号を各双安定半導体レーザに１ビットずつ記録し、記録された光信号を所定のタイミングで時系列信号として読み出す光メモリ装置において、
a)複数個の双安定半導体レーザがｍ×ｎの行列状に配置されたレーザアレイと、
b)最終列の双安定半導体レーザを除く双安定半導体レーザの出力光がレーザアレイにおいて一方に隣接する列の双安定半導体レーザに垂直に入力されるように光路を形成するシフトレジスタ光学系と、
c)前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に、順方向の出力光のみが通過するように配置される光アイソレータと、
d)前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に配置される空間光変調器と、
を備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のシフトレジスタ型光メモリ装置では、前記シフトレジスタ光学系を、
少なくともｎ−１個の互いに平行なミラー要素から成り、各ミラー要素は前記レーザアレイにおける最終列の双安定半導体レーザを除く各列の双安定半導体レーザからの出力光に対応するミラーアレイと、
複数の平面ミラーと、
ハーフミラーと、
から構成するのが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置によれば、以下に挙げるような優れた効果が得られる。
・双安定半導体レーザが２次元アレイ状に集積化されたレーザアレイを用いることにより、簡単な構成で多ビットのデータを記録／再生可能である。
・シフトレジスタ光学系により、双安定半導体レーザの出力光が隣接する列の双安定半導体レーザに順次入力される構成が実現される。これによって、簡単な構成で光メモリ装置にシフトレジスタ機能を付与することができる。
・双安定半導体レーザに入力光が垂直に入力されるように光路が形成されているため、高い光入力効率が得られる。またこれにより、双安定半導体レーザ間の間隔を狭めることができるから、双安定半導体レーザの一層の高集積化が可能となる。
・光路上に光アイソレータを配置することにより、隣接する双安定半導体レーザに光を入射する際に隣接する双安定半導体レーザの出力光が逆方向に伝搬してしまうという問題を回避することができる。
・光アイソレータや空間光変調器などを個別に設ける必要が無く、全体的に簡便な構成であるため、低コスト化を図ることができる。動作電力も小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置１の全体構成図である。シフトレジスタ型光メモリ装置１は、入力光変換部２と、第一レンズアレイ３、第二レンズアレイ４、第三レンズアレイ９と、複数個の双安定半導体レーザがｍ×ｎの行列状に配置されたレーザアレイ５、光アイソレータ６、空間光変調器７、偏光子８、光変調器アレイ１０、出力光変換部１１、ミラーアレイ２０、第一平面ミラー２１、第二平面ミラー２２、ハーフミラー２３を含んでいる。
【００１２】
レーザアレイ５には、複数個の双安定半導体レーザがｍ×ｎの行列状に配置されている。図１では左右方向を行、奥行き方向を列とし、４×４の行列状に合計１６個の双安定レーザが配置されているものとする。なお、以下では、図１において一番左の列を１列目とし、次いで２列目、…と呼ぶ。また、一番手前の行を１行目とし、次いで２行目、…と呼ぶ。また、本明細書では「双安定レーザ」を適宜「レーザ」と略称する。
従来知られているように（例えば非特許文献２参照）、双安定半導体レーザは外部からの光入力が無い場合にはレーザの発振偏光を保持し、外部から光が入力されるとレーザの発振偏光が切り替わるという特性を有している。従って0゜偏光と90゜偏光の光により、二値情報を扱う光メモリとして利用することが可能である。
【００１３】
図１に示す例では、ミラーアレイ２０、第一平面ミラー２１、第二平面ミラー２２、ハーフミラー２３によってシフトレジスタ光学系が構成されている。シフトレジスタ光学系によって、レーザアレイ５において最終列の双安定半導体レーザを除く双安定半導体レーザの出力光が、レーザアレイ５において一方に隣接する列の双安定半導体レーザに垂直に入力されるように光路が形成されている。基本的にこれらミラーアレイ２０、第一平面ミラー２１、第二平面ミラー２２、ハーフミラー２３は、いずれも光の進行方向を９０°回転させる。また、ハーフミラー２３は、光を一部透過し、一部反射させる。
【００１４】
ミラーアレイ２０は、ｎ−１個（図１の例では４−１＝３個）の互いに平行なミラー要素（第一ミラー要素２０−１、第二ミラー要素２０−２、第三ミラー要素２０−３）から成り、各ミラー要素はレーザアレイ５の各列の双安定半導体レーザからの出力光を受け、それを反射させる。すなわち、第一ミラー要素２０−１は１列目を構成する双安定半導体レーザからの出力光のみを反射させ、第二ミラー要素２０−２は２列目の双安定半導体レーザからの出力光のみを反射させ、第三ミラー要素２０−３は３列目の双安定半導体レーザからの出力光を反射させる。また、ミラーアレイ２０は、図１において下方向からの光を左方向に反射させるが、第一ミラー要素２０−１よりも第二ミラー要素２０−２の方が上に配置されており、第二ミラー要素２０−２よりも第三ミラー要素２０−３の方が上に配置されている。このミラー要素の配置により、ある列のレーザからの出力光が順次、隣接する列のレーザに垂直に入力される。
【００１５】
このシフトレジスタ型光メモリ装置１には入力信号光、セット光、リセット光の三種類の光信号が入力される。入力信号光は、ディジタルデータで変調された光信号である。セット光は入力信号光の記録すべきビットを示す光パルスであり、リセット光はレーザの偏光をリセットするための光パルスである。入力信号光とセット光は90゜偏光、リセット光を0゜偏光にして入力光変換部に入力される。
【００１６】
入力光変換部２の構成の一例を図２に示す。入力光変換部２は、時系列信号として入力される光信号を１ビットずつ時間遅延を付けて空間的に分離するための装置である。ここでは簡単のため、４ビット分の信号（注入光ａ〜ｄ）のみを考える。入力信号光は、まず光分波器ａで２つに分けられ、一方は２ビット分の時間遅延を持った光遅延器ａに入力される。それぞれの光は光分波器ｂと光分波器ｃでさらに２つに分けられ、一方は１ビット分の時間遅延を持った光遅延器ｂと光遅延器ｃに入力される。これより、入力信号光は４つに分岐され、注入光ｄに対して注入光ｃ、注入光ｂ、注入光ａはそれぞれ１ビット、２ビット、３ビットの時間遅延を持つ。一方、セット光とリセット光は光合波器ｅで合波された後、光分波器ｄ、光分波器ｅ、光分波器ｆで４つに分岐され、それぞれ光合波器ａ、光合波器ｂ、光合波器ｃ、光合波器ｄにより入力信号光と合波される。
図２に示す入力光変換部２は全て平面光回路(Planar Lightwave Circuit；PLC)によって構成しているが、これに限られるものではなく、図３に示すように光ファイバカプラにより光分波器と光合波器を、光ファイバ遅延線により光遅延器を構成することも可能である。またPLCと光ファイバを併用することも可能である。
【００１７】
入力光変換部２から出力される注入光ａ、注入光ｂ、注入光ｃ、注入光ｄは、第一レンズアレイ３によって平行光とされる。次にミラーアレイ２０のミラーの無い部分を通過またはミラーアレイを避けて通過し、第一平面ミラー２１、平面ミラー２２、ハーフミラー２３で反射し、第二レンズアレイ４により集光されレーザアレイ５の１列目のレーザに入力される。注入光ａ、注入光ｂ、注入光ｃ、注入光ｄがそれぞれレーザアレイの１列目の１行目、２行目、３行目、４行目のレーザに入力される。
【００１８】
レーザアレイの各列に記録されたデータ（0°偏光または90°偏光）を次の列にシフトさせる方法について説明する。
レーザアレイの１列目のレーザの出力光は第二レンズアレイ４によって平行光となり、ハーフミラー２３を通過し、光アイソレータ６を下から上に通過し、空間光変調器７に入力される。光アイソレータ６は、一方向に光を通過し逆方向の光は通過しない素子である。この場合は矢印のように図１の下から上方向（順方向）に光が通過するように配置されている。本明細書では、光が進行すべき向きを順方向と呼ぶ。
空間光変調器７は、面内の一部分のみ光のオン／オフ（透過／阻止）が制御可能な素子である。例えばレーザアレイ５における１列目のレーザからの出力光だけを透過させ、他の列からの出力光は透過させず阻止するといった制御が可能である。空間光変調器７としては液晶を用いたものや磁気光学効果を用いたものを利用できる。
レーザアレイ５の１列目に相当する部分の空間光変調器７をオンにすると、１列目のレーザの出力光は空間光変調器７を通過し、ミラーアレイ２０のミラーで反射し、第一平面ミラー２１、第二平面ミラー２２、ハーフミラー２３でそれぞれ９０°回転するように反射し、第二レンズアレイ４により集光され、レーザアレイ５の２列目のレーザに上書き入力される。同様に、２列目のレーザの出力光は３列目のレーザに入力され、３列目のレーザの出力光は４列目のレーザに入力される。ここで、例えば３列目のレーザの出力光がハーフミラー２３で左側に反射し、図１の矢印と逆方向に伝搬する光は、光アイソレータ６に対して上方向から入力されるので光アイソレータ６を通過せず、２列目のレーザに入力されることは無い。
【００１９】
最終列（本実施例では４列目）に記録されたデータを出力する方法について説明する。
４列目のレーザの出力光は第二レンズアレイ４によって平行光となり、ハーフミラー２３、光アイソレータ６、空間光変調器７を通過し（光アイソレータ６、空間光変調器７を避けて通ってもよい）、ミラーアレイ２０のミラーの無い部分を通過またはミラーアレイ２０を避けて通過し、偏光子８に入力される。偏光子８は、特定の方向の偏光成分のみを通過する素子であり、ここでは90゜偏光の光を通過し、0゜偏光の光は通過しないように配置する。これにより、４列目のレーザの発振偏光が90゜の場合のみ偏光子８を通過して第三レンズアレイ９で集光され、光変調器アレイ１０に入力される。
【００２０】
光変調器アレイ１０と出力光変換部１１の構成を図４に示す。レーザアレイの４列目の１行目、２行目、３行目、４行目のレーザの出力光がそれぞれレーザ出力光ａ、レーザ出力光ｂ、レーザ出力光ｃ、レーザ出力光ｄである。各レーザ出力光はそれぞれ光変調器ａ、光変調器ｂ、光変調器ｃ、光変調器ｄに入力されて強度変調される。光変調器としては、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)結晶を用いたマッハツェンダ型光変調器や、半導体を用いた電界吸収型光変調器などを好適に使用することができる。光変調器アレイ１０からの出力光は出力光変換部１１に入力される。光変調器出力光ｂ、光変調器出力光ｄは、それぞれ１ビット分の時間遅延を持った光遅延器ａ、光遅延器ｂに入力され、光合波器ａ、光合波器ｂにより光変調器出力光ａ、光変調器出力光ｃと合波され、後者は２ビット分の時間遅延を持った光遅延器ｃに入力され、前者と後者が光合波器ｃで合波され出力信号光として出力される。これより、光変調器出力光ａ、光変調器出力光ｂ、光変調器出力光ｃ、光変調器出力光ｄの順に時系列にパルスが並んだ出力信号光が得られる。図４では４つの光変調器と出力光変換部をPLCに集積化した構成としているが、これに限られるものではなく、図５に示すように個別の光変調器と光ファイバカプラによる光合波器と光ファイバ遅延線による光遅延器とで構成することも可能であり、またPLCと光ファイバを併用することも可能である。
【００２１】
以上の実施例では、４行４列のレーザアレイを用いた場合について述べたが、これに限られるものではなく、任意の行数、列数のレーザアレイを使用することが可能であり、また必ずしも行数と列数が等しい必要は無い。具体的には、ｍ行ｎ列のレーザアレイを使用してｍ×ｎビットの光バッファメモリを構成する場合、入力光変換部２をｍ分岐、第一レンズアレイ３のレンズ数をｍ、第二レンズアレイ４のレンズ数をｍ×ｎ、空間光変調器７の分割数をｎ、ミラーアレイのミラー数をｎ−１、第三レンズアレイ９のレンズ数をｍ、光変調器アレイ１０の光変調器数をｍ、出力光変換部をｍ合波とすれば良い。
【００２２】
一般に、空間光変調器は高速な変調が困難である。このため本実施例では、空間光変調器７とは別に高速な光変調器である光変調器アレイ１０を用意して４列目のレーザの出力光の変調を行なっている。これにより、内部の光転送よりも高速な変調信号を出力することが出来る。もし出力信号光の変調速度が空間光変調器７の速度以下で良い場合は、光変調器アレイ１０を省略して空間光変調器７の４列目で出力光の変調を行なうことも可能である。
【００２３】
出力信号光にはなるべく大きな光パワーが求められており、光変調器アレイ１０や出力光変換部１１に光損失があるため、高いレーザ出力光パワーが求められる。一方、低消費電力化のためにはなるべく小さな光パワーでレーザを動作させてレーザの消費電力を抑える必要がある。そこで、外部に光を出力するレーザ（本実施例では４列目のレーザ）の光パワーを大きく設定し、それ以外のレーザは内部の光転送に必要なだけの小さな光パワーに設定することにより、高い出力信号光パワーと低消費電力動作を両立することが出来る。
【００２４】
また、一般に半導体レーザは、光パワーを大きくするとより高速な動作が可能となる。よって、高速な入力信号を記録するためには、レーザの光パワーを大きくする必要がある。一方、低消費電力化のためにはなるべく小さな光パワーでレーザを動作させてレーザの消費電力を抑える必要がある。そこで、入力信号を記録する１列目のレーザの光パワーを大きく設定し、内部の光転送は入力信号の１／ｍの低速で良いため、それ以外のレーザは小さな光パワーに設定することにより、高速な入力信号の記録と低消費電力動作を両立することが出来る。また、入力信号を記録するレーザと外部に光を出力するレーザを大きな光パワーに設定し、それ以外のレーザは小さな光パワーに設定することも可能である。
光パワーを大きくするためにはレーザの注入電流を大きくすればよい。
【００２５】
本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置では、同一波長の注入光が１列目のレーザに入力されるため、１列目を構成する各レーザの波長は注入光の波長に合わせる必要がある。そして、１列目のレーザの出力光が２列目のレーザに入力され、同様にして最終列まで繰り返されるため、結局全てのレーザの波長を注入光の波長に合わせる必要がある。しかし、完全に均一なレーザアレイを作製することは難しく、実際のレーザアレイでは個々のレーザの波長に僅かなずれが発生する。そこで、半導体レーザは温度によって波長が変わることを利用し、図６(a)に示すように各レーザの近傍にヒータを配置して各レーザの温度を調整して波長の調整を行なうとよい。レーザアレイ中の近傍のレーザの波長ずれが少なく緩やかに波長が変化している場合は、図６(b)に示すようにヒータの数をレーザの数より少なく(例えばレーザ４個に対してヒータ１個程度)することが可能である。ヒータとしては、抵抗の他に半導体のｐｎ接合によるダイオードを用いることも可能である。
【００２６】
次に、図７のタイミングチャートを用いてシフトレジスタ機能付き光バッファメモリの動作を説明する。入力信号光は、b0からb15までの１６ビットのデータで変調された光信号である。入力信号光は、入力光変換部の光遅延器によって遅延入力信号光ａ、ｂ、ｃ、ｄのように１ビットずつタイミングの異なる信号に変換され、セット光およびリセット光と合波されて注入光ａ、ｂ、ｃ、ｄのようになる。注入光ａは入力信号光のb0とセット光のタイミングが一致しており、同様に注入光ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ入力信号光のb1、b2、b3とセット光のタイミングが一致している。レーザへの入力光パワーを、入力信号光とセット光のそれぞれはレーザの偏光スイッチング閾値よりも低く、かつ入力信号光とセット光が合波された場合はレーザの偏光スイッチング閾値よりも高くなるように設定しておく。注入光ａ、ｂ、ｃ、ｄをレーザアレイの１列目の１、２、３、４行目のレーザに入力すると、まず最初のリセット光により１列目の全てのレーザの発振偏光が0°にリセットされ、次に入力信号光とセット光が同時にレーザに入力された時のみレーザの発振偏光が90°に切り替わる。これにより、入力信号光のb0、b1、b2、b3がそれぞれ１列目の１、２、３、４行目のレーザの発振偏光状態として記録される。つまり、b0が“1”の場合は１列１行目のレーザが90°偏光、b0が“0”の場合は0°偏光となる。
【００２７】
注入光が無い場合はこれらの発振偏光が保持されるので、１列目のレーザ出力はb0-3に相当する偏光で発振を続ける。空間光変調器７の１列目をオンにすると、１列目のレーザの出力光が２列目のレーザに入力され、１列目のレーザの発振偏光状態が２列目のレーザに転送される。これより、２列目のレーザ出力がb0-3に相当する発振偏光となる。転送後は、１列目のレーザに次のデータb4-7を記録する。同様にして、空間光変調器７の２列目をオンにすると、３列目のレーザ出力がb0-3に相当する発振偏光となり、空間光変調器７の３列目をオンにすると、４列目のレーザ出力がb0-3に相当する発振偏光となる。偏光子８により４列目のレーザ出力の90°偏光成分を抽出し、光変調器によりパルス化すると、b0-3に対応した光変調器出力光が得られる。そして出力光変換部の光遅延器によって遅延光変調器出力光ａ、ｂ、ｃ、ｄのように１ビットずつタイミングの異なる信号に変換され、合波されて入力信号光と同じビットパターンb0、b1、b2、b3の出力信号光となる。同様にしてb4からb15が記録／再生される。
【００２８】
以上の説明では光バッファメモリに記録可能なビット数が１６ビットで入力信号光のビット数も１６ビットの場合について述べた。もし入力信号光のビット数が光バッファメモリに記録可能なビット数よりも多い場合は、セット光と入力信号光が同時にレーザに入力された時に記録される原理上、光バッファメモリに記録可能なビット数のみを抽出して記録する機能を併せ持っている。よって、光スイッチ等で記録可能なビット数のみを切り出すといった処理は不要である。また、逆に入力信号光のビット数が光バッファメモリに記録可能なビット数よりも少ない場合は、自動的に残りのビットは“0”が記録再生されるので問題は無い。
以上の実施例では、データの“1”を90°偏光、データの“0”を0°偏光に割り当てたが、これに限られるものではなく、逆にデータの“1”を0°偏光に割り当てても同様に光バッファメモリとして動作可能であることは言うまでもない。
【００２９】
[消去後書込方式]
双安定半導体レーザに記録されたデータを他の双安定半導体レーザに転送するシフトレジスタ機能を実現する方法として、二つの方式が考えられる。一つは既に述べた上書き方式で、もう一つが消去後書込方式である。
消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置では、レーザアレイの一列目以外の双安定半導体レーザにリセット光を入力するリセット光入力部を更に設け、また、前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に偏光子を設ける。
好適には、上述した上書き方式におけるミラーアレイのミラー要素をハーフミラーとし、さらに、レーザアレイの一列目以外の双安定半導体レーザにリセット光を入力するリセット光入力部を備え、該リセット光入力部から出力されるリセット光の光路が、ハーフミラーである各ミラー要素を透過することにより、前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路に重ね合されるようにするとよい。
【００３０】
以下、この消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置の例について説明する。
図８は、本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置１の他の構成（消去後書込方式）の全体構成図である。入力光変換部２に入力される第一リセット光は上書き方式のリセット光と同じである。第一空間光変調器３１は上書き方式の空間光変調器７と同様の機能を持つが、90°偏光の光に対してのみ変調されるもので良い。光アイソレータ６は上書き方式の光アイソレータと同様の機能を持つが、90°偏光の光に対してのみ逆方向の伝搬を阻止するもので良い。入力信号光、セット光、入力光変換部２、第一レンズアレイ３、第一平面ミラー２１、第二平面ミラー２２、ハーフミラー２３、第二レンズアレイ４、レーザアレイ５、第三レンズアレイ９、光変調器アレイ１０、出力光変換部１１、出力信号光は、図１に示した上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置と同一である。
また、入力信号光、セット光、第一リセット光が入力光変換部２に入力され、入力光変換部２から出力される注入光ａ、注入光ｂ、注入光ｃ、注入光ｄがレーザアレイ５の１列目のレーザに入力されるところまでは上述した上書き方式と同じである。
【００３１】
なお、図８では注入光ａ、注入光ｂ、注入光ｃ、注入光ｄが第二空間光変調器３２を通過しているが、第二空間光変調器３２の注入光ａ、注入光ｂ、注入光ｃ、注入光ｄに対応する部分は常に透過状態としておく。第二リセット光は0°偏光の連続光である。光ファイバの端面から出射された第二リセット光はある角度で広がり、レンズ３３によって平行光にされる。図８では第二リセット光の伝搬をレーザアレイ５の各レーザに第二リセット光分波部４３対応した線で描いているが、実際には光が連続的に広がって伝搬する。第二空間光変調器３２は、図１１(a)に示すようにレーザアレイの列に対応する部分毎に光の透過／阻止が制御可能な素子であり、0°偏光の光に対してのみ変調されるもので良い。第二空間光変調器３２の１列目（注入光ａ〜ｄ）に対応する部分は、２列目等と同様の変調器を設け常に透過状態にする、または変調器を設けずに透明な領域とする。もしくは注入光が第二空間光変調器３２を避けて伝搬するように第二空間光変調器３２を配置することもできる。これにより、注入光ａから注入光ｄがレーザの１列目に入力される。
【００３２】
ハーフミラーアレイ３０は、互いに平行な複数のハーフミラーであるハーフミラー要素３０−１、第二ハーフミラー要素３０−２、第三ハーフミラー要素３０−３から成り、その配置は上述した上書き方式のミラーアレイ２０と同様である。第二空間光変調器３２を透過した第二リセット光は、ハーフミラーアレイ３０のハーフミラー要素を透過し、第一平面ミラー２１および第二平面ミラー２２で反射した後、ハーフミラー２３で反射し、第二レンズアレイ４で集光されてレーザアレイ５の１列目以外のレーザに入力される。
【００３３】
レーザアレイ５のレーザの出力光は、レンズアレイ４で平行光となり、ハーフミラー２３を通過し、偏光子８に入力される。偏光子８は、90°偏光の光を通過し、0°偏光の光を阻止する素子である。よって、レーザの発振偏光が90°の場合にレーザ出力光が偏光子８を通過し、光アイソレータ６を下から上の方向に通過し、第一空間光変調器３１でレーザアレイ５の列毎に透過/阻止が制御される。レーザの発振偏光が0°の場合は、偏光子８で光が阻止されて光アイソレータや第一空間光変調器３１に入力されないので、光アイソレータ６と第一空間光変調器３１は90°偏光の光に対してのみ機能すれば良く、0°偏光と90°偏光の両方に対して機能する必要がある上書き方式と比べて、光アイソレータ６と第一空間光変調器３１の構成を簡略化することができる。このように、光アイソレータおよび空間光変調器は、偏光子８を通過する偏光状態の光のみに作用するようにすればよい。
【００３４】
第一空間光変調器３１を通過した光は、ハーフミラーアレイ３０のハーフミラー要素で反射し、第一平面ミラー２１および第二平面ミラー２２で反射し、次いでハーフミラー２３で反射し、第二レンズアレイ４で集光されてレーザアレイ５において隣接する右側の列の双安定半導体レーザに入力される。レーザの出力光が隣接する一方のレーザに入力される構造は上書き方式と同様である。図８の矢印と逆方向に伝搬する光は、90°偏光の場合は光アイソレータ６を通過せず、0°偏光の場合は偏光子８を通過しないので、逆方向に光が伝搬してレーザに入力されることは無い。最終列である４列目のレーザの出力光は第二レンズアレイ４によって平行光となり、ハーフミラー２３、偏光子８、光アイソレータ６、第一空間光変調器３１を通過し、ハーフミラーアレイ３０のハーフミラー要素の無い部分を通過またはハーフミラーアレイ３０を避けて通過し、第三レンズアレイ９で集光され光変調器アレイ１０に入力される。これより、４列目のレーザの発振偏光が90°の場合のみ、偏光子８を通過して光変調器アレイ１０に入力される。
【００３５】
消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置においても上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置の場合と同様に、入力光変換部２をPLCまたは光ファイバ、もしくは両者の組合せで構成することや、光変調器アレイ１０と出力光変換部１１をPLCまたは光ファイバもしくは両者の組合せで構成することが可能である。また、本実施例は４行４列のレーザアレイ５を用いた場合について述べたが、これに限られるものではなく、任意の行数、列数のレーザアレイを使用することがもちろん可能である。
【００３６】
また、消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置でも、第一空間光変調器３１とは別に高速な光変調器である光変調器アレイ１０を設けることにより、内部の光転送よりも高速な変調信号を出力するようにしている。もし出力信号光の変調速度が第一空間光変調器３１の速度以下で良い場合は、光変調器アレイ１０を省略し、第一空間光変調器３１の４列目で出力光の変調を行なうことも可能である。
さらに、消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置においても、上述した上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置の場合と同様に、入力信号を記録する１列目のレーザの光パワーを大きく設定し、それ以外のレーザは小さな光パワーに設定してもよい。入力信号を記録する列のレーザと外部に光を出力する列のレーザを大きな光パワーに設定し、それ以外のレーザは小さな光パワーに設定してももちろんよい。
さらにまた、上書き方式の場合と同様に、図６に示すようにレーザアレイ５においてヒータを設けることもできる。
【００３７】
また、入力信号光のビット数が光バッファメモリに記録可能なビット数よりも多い場合および少ない場合においても、上書き方式と同様に問題無い。また上記の実施例では、データの“1”を90°偏光、データの“0”を0°偏光に割り当てたが、これに限られるものではなく、逆にデータの“1”を0°偏光に割り当て、第一リセット光および第二リセット光を90°偏光としても同様に光バッファメモリとして動作させることが可能である。
【００３８】
上記では第二リセット光を各レーザに分配する方法として、図８に示すように光ファイバから出射されて広がった光をレンズ３３で平行光にする方法を示したが、第二リセット光をレーザの数（ｎ×ｍ個）に合わせて分岐する方法もある。図９は１つの光を４行４列に分岐させるために設けられるリセット光分波部の構成例であり、図９(a)は上面図、図９(b)は側面図である。このリセット光分波部は、第二空間光変調器３２およびレンズ３３に替えてシフトレジスタ型光メモリ装置に設けられるものであり、第一リセット光分波部４１、リセット光分波用レンズアレイ４２、第二リセット光分波部４３とから構成される。
第一リセット光分波部４１は、光分波器４１−ａ、４１−ｂ、４１−ｃの三つの光分波器を備えており、入力された第二リセット光を４つ（リセット光ｒｓ−ａ、リセット光ｒｓ−ｂ、リセット光ｒｓ−ｃ、リセット光ｒｓ−ｄ）に分波する。
リセット光分波用レンズアレイ４２は、第一リセット光分波部４１の後段（光の進行方向）に設けられ、第一リセット光分波部４１によって分波された光をそれぞれ平行光にする。
【００３９】
第二リセット光分波部４３は図９(b)に示すようにリセット光分波用レンズアレイ４２のさらに後段に設けられ、３つのハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２、ＨＭ３、および３つのミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３を備えている。これらのミラー及びハーフミラーは図９(a)に示されるように、全て第一リセット光分波部４１によって分波された光を全て反射させることができる長さ（図９(a)においては上下方向の長さ）を有しており、いずれも入力されるリセット光の進行方向に対して45°の傾きをもつように配置されている。
ハーフミラーＨＭ１はリセット光分波用レンズアレイ４２より入力される第二リセット光の進行方向に設けられる。ここでは図９(b)を参照しつつ第一リセット光分波部４１によって４つに分波された第二リセット光の一つであるリセット光ｒｓ−ａを例にとって考える。
【００４０】
ハーフミラーＨＭ１の後方にはハーフミラーＨＭ２が設けられる。入力されたリセット光ｒｓ−ａは、ハーフミラーＨＭ１において半分が透過してリセット光ｒｓ−ａ１となって後方（図９(b)においては左方）に進行し、半分が反射してリセット光ｒｓ−ａ２となって下方に進む。
リセット光ｒｓ−ａ１は次にハーフミラーＨＭ２において半分が透過してリセット光ｒｓ−ａ３として後方に進み、半分が反射してリセット光ｒｓ−ａ４となって下方に進む。
ハーフミラーＨＭ２の下方にはミラーＭ２が設けられており、ハーフミラーＨＭ２を透過せずに反射したリセット光ｒｓ−ａ４はこのミラーＭ２で反射して、上記リセット光ｒｓ−ａ３の下方を後段に向かって進行する。
また、ハーフミラーＨＭ１の下方にはミラーＭ１が設けられており、ハーフミラーＨＭ１を透過せずに反射したリセット光ｒｓ−ａ２はこのミラーＭ１によって後方に向かうように進行し、ミラーＭ１の後方に設けられているハーフミラーＨＭ３に到達する。リセット光ｒｓ−ａ２はこのハーフミラーＨＭ３において半分が透過してリセット光ｒｓ−ａ５となって後段に進む。ハーフミラーＨＭ３において透過せずに反射した光はリセット光ｒｓ−ａ６として下方に進むが、ハーフミラーＨＭ３の下方に設けられているミラーＭ３によって左方に反射し、後段に進む。
ハーフミラーＨＭ２とミラーM2の間隔とハーフミラーＨＭ３とミラーＭ３の間隔を等しくし、ハーフミラーＨＭ１とミラーＭ１の間隔をハーフミラーＭＨ２とミラーＭ２の間隔の２倍にすることにより、入力されたリセット光ｒｓ−ａが1/4ずつ分波された光であるリセット光ｒｓ−ａ３、ｒｓ−ａ４、ｒｓ−ａ５、ｒｓ−ａ６もまた、それぞれ等間隔となって後段に送られる。
このようにして、リセット分波部により、一つの光が４×４＝１６に分波される。
【００４１】
図１３に示すタイミングチャートを用いて消去後書込み方式の動作を説明する。入力信号光から１列目のレーザ出力までは、上述した上書き方式の場合（図７）と同様である。１列目から２列目にデータを転送する場合は、まず第二空間光変調器３２の２列目をオンにして「２列目のリセット光」に示すように0°偏光のリセット光を２列目のレーザに入力し、２列目のレーザ出力を0°偏光にリセットする。その後、第一空間光変調器３１の１列目をオンにして「１列目の空間光変調器出力」に示すように１列目のレーザが90°偏光の場合のみ90°偏光の光を２列目のレーザに入力する。これより、１列目の各レーザが90°偏光の場合にのみ２列目の各レーザの発振偏光が90°に切り替わる。結果的に、１列目のレーザの発振偏光状態が２列目のレーザに転送されることになる。転送後は、１列目に次のデータを記録する。同様にして、２列目のデータを３列目に転送し、３列目のデータを４列目に転送する。偏光子８により４列目のレーザ出力の90°偏光成分を抽出し、光変調器アレイ１０によりパルス化し、出力光変換部１１により遅延を付加して合波すると、上書き方式の場合と同様に記録されたデータが再生される。
【００４２】
［連続的にデータを記録する方法］
図１０(a)は空間変調器のレーザアレイの列に対応した分割例（独立動作可能な箇所を示す例）を示しており、上述した上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置及び消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置の両者に適用可能である。しかし、この構成では、最初の一列分のデータを一列目のレーザに記録し、転送を行った後でなければ次の新たな一列分のデータを一列目に記録することができないため、最初の一列分のデータと次の一列分のデータを記録する間に、記録ができない時間が存在してしまう。この問題を解決して連続的にデータを記録するためには、空間光変調器において、レーザアレイ上の双安定半導体レーザの各列の出力光に対応する箇所（一列）を複数の箇所（ブロック）に分割するとよい。これによって、一列分のデータを全て記録完了する前に、既に記録したブロック分のデータを転送して次のデータの記録に備えることができるようになる。図１０(b)は、一列を前半と後半の二つのブロックに分割する例である。この場合は、データを前半、後半の順に４列目まで転送する。この他、図１０(c)に示すように１列目のみ分割し、２列目以降は分割しないようにしてもよい。
【００４３】
まず、図１に示すような全体構成を有する上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置において連続的にデータを記録する方法について、図１４のタイミングチャートを参照しつつ説明する。なお、空間光変調器７は、図１０(c)に示した例のように４列に分割されており、そのうち１列目はさらに二分割されているものとする。
入力信号光は、時間的に連続したb0からb15までの16ビットのデータで変調された光信号である。入力光変換部を例えば図１２に示す例のように変更することにより、前半(注入光ａと注入光ｂ)と後半(注入光ｃと注入光ｄ)のセット光とリセット光のタイミングをそれぞれ２ビット分異なるようにする。そして入力信号光に対しては、注入光ａと注入光ｃが１ビット遅延、注入光ｂと注入光ｄが遅延なしとなり、遅延入力信号光ａ、ｂ、ｃ、ｄに示すタイミングとなる。これより、注入光ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ入力信号光のb0、b1、b2、b3とセット光のタイミングが一致し、注入光ｃ、ｄは注入光ａ、ｂよりもセット光とリセット光のタイミングが２ビット分遅れている。注入光ａ、ｂ、ｃ、ｄをそれぞれレーザアレイの１列目の１、２、３、４行目のレーザに入力すると、１列目の前半にb0とb1が記録され、２ビット分の時間だけ遅れて１列目の後半にb2とb3が記録される。空間光変調器の１列目の前半をオンにすると、１列目の前半のレーザの出力光が２列目の前半のレーザに入力され、１列目の前半のレーザの発振偏光状態が２列目の前半のレーザに転送され、２列目の前半のレーザ出力がb0-1に相当する発振偏光となる。その後、１列目の前半がリセットされ、次のデータ(b4とb5)が１列目の前半に記録される。２ビット分の時間だけ遅れて空間光変調器の１列目の後半をオンにすると、同様にして２列目の後半のレーザ出力がb2-3に相当する発振偏光となる。その後、１列目の後半がリセットされ、次のデータ(b6とb7)が１列目の後半に記録される。２列目のレーザにb0-1とb2-3が共存する時間内に空間光変調器の２列目をオンにすると、b0-1とb2-3が同時に３列目のレーザに転送され、３列目のレーザ出力がb0-3に相当する発振偏光となる。空間光変調器の３列目をオンにすると、４列目のレーザ出力がb0-3に相当する発振偏光となる。４列目にb0-3、３列目にb4-7、２列目にb8-11、１列目にb12-15が記録された状態で、再生までの時間待ちを行なう。再生時には、図１４に示すように以降のデータについての転送を順次行なうと、４列目のレーザ出力は４ビットの時間間隔でb4-7、b8-11、b12-15の順に切り替わる。偏光子８により４列目のレーザ出力の90°偏光成分を抽出し、光変調器によりパルス化し、出力光変換部の光遅延器によって遅延光変調器出力光ａ、ｂ、ｃ、ｄのように１ビットずつタイミングの異なる信号に変換され、合波されて、入力信号光と同様の連続したb0からb15が再生される。
【００４４】
以上のように空間光変調器の１列を前半と後半に分割しタイミングをずらして動作させることにより、連続的にデータを記録することが出来る。ここでは１列を前半と後半の２つに均等に分割したが、これに限られるものではなく、行数が多い場合は３分割以上に分割することも可能であり、不均等に分割することも可能である。また、上記の例では２列目以降は分割せずに転送したが、これに限られるものではなく、空間光変調器の全列を分割して最終列まで分割して転送してもよい。
【００４５】
次に、図８に示すような全体構成を有する消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置において連続的にデータを記録する方法について、図１５のタイミングチャートを参照しつつ説明する。第一空間光変調器３１は図１０(c)に示した例のように４列に分割されており、そのうち１列目はさらに二分割されているものとする。
この場合もまた、上述した上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置において連続的にデータを記録する場合と同様に、入力光変換部２を図１２のように変更する。そして、入力信号光の入力から１列目のレーザ出力までは、上記の上書き方式と同様の動作を行う。
【００４６】
１列目から２列目にデータを転送する場合は、まず第二空間光変調器３２の２列目をオンにして「２列目のリセット光」に示すように0°偏光のリセット光を２列目のレーザに入力し、２列目のレーザ出力を0°偏光にリセットする。その後、第一空間光変調器３１の１列目の前半をオンにして「１列目の前半の空間光変調器出力」に示すように１列目の前半のレーザが90°偏光の場合のみ90°偏光の光を２列目のレーザの前半に入力する。その後、第一空間光変調器３１の１列目の後半をオンにして「１列目の後半の空間光変調器出力」に示すように１列目の後半のレーザが90°偏光の場合のみ90°偏光の光を２列目のレーザの後半に入力する。これにより、１列目の各レーザが90°偏光の場合のみ２列目の各レーザの発振偏光が90°に切り替わる。結果的に、１列目のレーザの発振偏光状態が２列目のレーザに転送されることになる。データを２列目から３列目に転送する場合は、第二空間光変調器３２の３列目をオンにして「３列目のリセット光」に示すように0°偏光のリセット光を３列目のレーザに入力し、３列目のレーザ出力を0°偏光にリセットする。その後、第一空間光変調器３１の２列目をオンにして「２列目の空間光変調器出力」に示すように２列目のレーザが90°偏光の場合のみ90°偏光の光を３列目のレーザに入力し、２列目のレーザの発振偏光状態が３列目のレーザに転送される。同様にして４列目まで転送し、以降のデータについても図１５のタイミングチャートに示すように順次転送を行なうと、４列目のレーザ出力は４ビットの時間間隔でb4-7、b8-11、b12-15の順に切り替わる。偏光子８により４列目のレーザ出力の90°偏光成分を抽出し、光変調器によりパルス化し、出力光変換部により遅延を付加して合波すると、連続したb0からb15のデータが再生される。
【００４７】
以上のように、第一空間光変調器３１の１列を前半と後半に分割し、タイミングをずらして動作させることにより、連続したデータを記録することが出来る。本実施例では１列を前半と後半の２つに均等に分割したが、もちろんこれに限られるものではなく、行数が多い場合は３分割以上に分割することも可能であり、不均等に分割することも可能である。また、図１１(c)に示すように第二空間光変調器３２の２列目を分割し、２列目のレーザのリセットを前半と後半に分割して行なうことも可能である。さらに、図１０(b)に示すように第一空間光変調器３１の全列を分割し、図１１(b)に示すように第二空間光変調器３２の全列を分割して、４列目まで前半、後半の順に分割してリセット、転送を行なうことも可能である。
【００４８】
以上、本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置について具体例を挙げつつ説明を行ったが、これらは例に過ぎないことは明らかである。即ち、本発明の精神内において適宜改良や変更を行ったとしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置１の全体構成図。
【図２】入力光変換部の構成の一例を示す図。
【図３】入力光変換部の構成の他の例を示す図。
【図４】光変調器アレイ及び出力光変換部の構成例を示す図。
【図５】光変調器アレイ及び出力光変換部の他の構成例を示す図。
【図６】レーザアレイにヒータを設ける場合の構成例。
【図７】本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置の動作を示すタイミングチャート。
【図８】本発明に係るシフトレジスタ型光メモリ装置１の他の構成の全体構成図。
【図９】１つの光を４行４列に分岐させるために設けられるリセット光分波部の構成例であり、(a)上面図、(b)側面図。
【図１０】空間光変調器の分割例を示す図であり、(a)レーザアレイの列に対応した分割例、(b)一列を二つのブロックに分割する例、(c)１列目のみ分割する例。
【図１１】第二空間光変調器の分割例を示す図であり、(a)レーザアレイの列に対応した分割例、(b)一列を二つのブロックに分割する例、(c)１列目のみ分割する例。
【図１２】入力光変換部の他の構成例を示す図。
【図１３】消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置の動作を説明するタイミングチャート。
【図１４】上書き方式のシフトレジスタ型光メモリ装置において連続的にデータを記録する場合のタイミングチャートの例。
【図１５】消去後書込方式のシフトレジスタ型光メモリ装置において連続的にデータを記録する場合のタイミングチャートの例。
【符号の説明】
【００５０】
１…シフトレジスタ型光メモリ装置
２…入力光変換部
３…第一レンズアレイ
４…第二レンズアレイ
５…レーザアレイ
６…光アイソレータ
７…空間光変調器
８…偏光子
９…第三レンズアレイ
１０…光変調器アレイ
１１…出力光変換部
２０…ミラーアレイ
２０−１…第一ミラー要素
２０−２…第二ミラー要素
２０−３…第三ミラー要素
２１…第一平面ミラー
２２…第二平面ミラー
２３…ハーフミラー
３０…ハーフミラーアレイ
３０−１…第一ハーフミラー要素
３０−２…第二ハーフミラー要素
３０−３…第三ハーフミラー要素
３１…第一空間光変調器
３２…第二空間光変調器
３３…レンズ
４１…第一リセット光分波部
４２…リセット光分波用レンズアレイ
４３…第二リセット光分波部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系列信号として入力される光信号を各双安定半導体レーザに１ビットずつ記録し、記録された光信号を所定のタイミングで時系列信号として読み出す光メモリ装置において、
a)複数個の双安定半導体レーザがｍ×ｎの行列状に配置されたレーザアレイと、
b)最終列の双安定半導体レーザを除く双安定半導体レーザの出力光がレーザアレイにおいて一方に隣接する列の双安定半導体レーザに垂直に入力されるように光路を形成するシフトレジスタ光学系と、
c)前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に、順方向の出力光のみが通過するように配置される光アイソレータと、
d)前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に配置される空間光変調器と、
を備えたことを特徴とするシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項２】
前記シフトレジスタ光学系が、
少なくともｎ−１個の互いに平行なミラー要素から成り、各ミラー要素は前記レーザアレイにおける最終列の双安定半導体レーザを除く各列の双安定半導体レーザからの出力光に対応するミラーアレイと、
複数の平面ミラーと、
ハーフミラーと、
から構成されることを特徴とする請求項１に記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項３】
さらに、前記レーザアレイの一列目以外の双安定半導体レーザにリセット光を入力するリセット光入力部を備え、
前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に偏光子を設けた
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項４】
前記ミラーアレイのミラー要素がハーフミラーであり、
さらに、前記レーザアレイの一列目以外の双安定半導体レーザにリセット光を入力するリセット光入力部を備え、該リセット光入力部から出力されるリセット光の光路が、該ハーフミラーを透過することにより、前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路に重ね合される
ことを特徴とする請求項２に記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項５】
前記光アイソレータおよび前記空間光変調器が、所定の偏光状態の光のみに作用するものであることを特徴とする請求項３又は４に記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項６】
前記空間光変調器よりも高速に動作する、光の強度を変調するための光変調器を前記レーザアレイにおける最終列の双安定半導体レーザの出力光の光路上に備えた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項７】
前記レーザアレイにおいて、一列目及び／又は最終列の双安定半導体レーザの光パワーが他の双安定半導体レーザの光パワーよりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項８】
前記レーザアレイの面内に、双安定半導体レーザの波長を調節するための一又は複数個の、個々に温度調節が可能なヒータを配置することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項９】
前記空間光変調器が、前記レーザアレイ上の双安定半導体レーザの各列の出力光に対応する箇所毎に独立して動作可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項１０】
前記空間光変調器が、前記レーザアレイ上の双安定半導体レーザの各列の出力光に対応する箇所において、一列目に対応する箇所のみが、又は全ての箇所が更に複数領域に分割されており、各箇所が独立して動作可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシフトレジスタ型光メモリ装置において、
前記空間光変調器の一列目に対応する複数箇所をそれぞれタイミングをずらして動作させることにより、連続的に光信号を記録することを特徴とするシフトレジスタ型光メモリ装置における光信号の記録方法。
【請求項１】
時系列信号として入力される光信号を各双安定半導体レーザに１ビットずつ記録し、記録された光信号を所定のタイミングで時系列信号として読み出す光メモリ装置において、
a)複数個の双安定半導体レーザがｍ×ｎの行列状に配置されたレーザアレイと、
b)最終列の双安定半導体レーザを除く双安定半導体レーザの出力光がレーザアレイにおいて一方に隣接する列の双安定半導体レーザに垂直に入力されるように光路を形成するシフトレジスタ光学系と、
c)前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に、順方向の出力光のみが通過するように配置される光アイソレータと、
d)前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に配置される空間光変調器と、
を備えたことを特徴とするシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項２】
前記シフトレジスタ光学系が、
少なくともｎ−１個の互いに平行なミラー要素から成り、各ミラー要素は前記レーザアレイにおける最終列の双安定半導体レーザを除く各列の双安定半導体レーザからの出力光に対応するミラーアレイと、
複数の平面ミラーと、
ハーフミラーと、
から構成されることを特徴とする請求項１に記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項３】
さらに、前記レーザアレイの一列目以外の双安定半導体レーザにリセット光を入力するリセット光入力部を備え、
前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路上に偏光子を設けた
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項４】
前記ミラーアレイのミラー要素がハーフミラーであり、
さらに、前記レーザアレイの一列目以外の双安定半導体レーザにリセット光を入力するリセット光入力部を備え、該リセット光入力部から出力されるリセット光の光路が、該ハーフミラーを透過することにより、前記シフトレジスタ光学系によって形成される光路に重ね合される
ことを特徴とする請求項２に記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項５】
前記光アイソレータおよび前記空間光変調器が、所定の偏光状態の光のみに作用するものであることを特徴とする請求項３又は４に記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項６】
前記空間光変調器よりも高速に動作する、光の強度を変調するための光変調器を前記レーザアレイにおける最終列の双安定半導体レーザの出力光の光路上に備えた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項７】
前記レーザアレイにおいて、一列目及び／又は最終列の双安定半導体レーザの光パワーが他の双安定半導体レーザの光パワーよりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項８】
前記レーザアレイの面内に、双安定半導体レーザの波長を調節するための一又は複数個の、個々に温度調節が可能なヒータを配置することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項９】
前記空間光変調器が、前記レーザアレイ上の双安定半導体レーザの各列の出力光に対応する箇所毎に独立して動作可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項１０】
前記空間光変調器が、前記レーザアレイ上の双安定半導体レーザの各列の出力光に対応する箇所において、一列目に対応する箇所のみが、又は全ての箇所が更に複数領域に分割されており、各箇所が独立して動作可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のシフトレジスタ型光メモリ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシフトレジスタ型光メモリ装置において、
前記空間光変調器の一列目に対応する複数箇所をそれぞれタイミングをずらして動作させることにより、連続的に光信号を記録することを特徴とするシフトレジスタ型光メモリ装置における光信号の記録方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−２６２１２２（Ｐ２００８−２６２１２２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０６２９７（Ｐ２００７−１０６２９７）
【出願日】平成１９年４月１３日（２００７．４．１３）
【出願人】（５０４１４３４４１）国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 (226)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１３日（２００７．４．１３）
【出願人】（５０４１４３４４１）国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 (226)
【Ｆターム（参考）】
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