光フリップフロップ回路
【課題】新規な動作原理に基づく、より装置構成がシンプルで、低コスト化を図ることが期待される光フリップフロップ回路を提供する。
【解決手段】第１のスイッチＳＷ１は、光源光と信号光を入射する２つの入力ポート、光出力のための２つの出力ポート所定の光入力条件で熱レンズを形成する熱レンズ形成素子を備える。第２のスイッチＳＷ２は第１のスイッチＳＷ１と同様な構成であるが、利用する波長の関係が逆となっている。ＯＦＦからＯＮにするときは、セットのためのパルス信号を入力し、第２のスイッチＳＷ２の一方の出力光を第１のスイッチＳＷ１にフィードバックさせてＯＮ状態を維持させる。ＯＮからＯＦＦにするときは、さらなる信号光のパルスを入力させる。これにより、ＯＮとＯＦＦの２つの状態が安定して維持される。
【解決手段】第１のスイッチＳＷ１は、光源光と信号光を入射する２つの入力ポート、光出力のための２つの出力ポート所定の光入力条件で熱レンズを形成する熱レンズ形成素子を備える。第２のスイッチＳＷ２は第１のスイッチＳＷ１と同様な構成であるが、利用する波長の関係が逆となっている。ＯＦＦからＯＮにするときは、セットのためのパルス信号を入力し、第２のスイッチＳＷ２の一方の出力光を第１のスイッチＳＷ１にフィードバックさせてＯＮ状態を維持させる。ＯＮからＯＦＦにするときは、さらなる信号光のパルスを入力させる。これにより、ＯＮとＯＦＦの２つの状態が安定して維持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、新規な動作原理に基づく光フリップフロップ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フリップフロップ回路とは、「ＯＮ」と「ＯＦＦ」あるいは「ＨＩＧＨ」と「ＬＯＷ］の２つの安定状態を持つ電子回路であり、２つの状態を「０」と「１」に対応させることで１ビットの情報を保持でき、加える信号によって２つの状態が交互に変化するようになっている基本的な電子回路素子である。
【０００３】
近年、光通信技術や光情報処理技術等の急速な進展にともない、光技術分野においても、従来より基本的な電子回路素子であったフリップフロップ回路に相当する光フリップフロップ回路の研究開発がなされてきており、いくつかの提案がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、基板極性がｎの双安定レーザの過飽和吸収領域と、基板極性がｐの双安定レーザの過飽和吸収領域を、それぞれバイアスを介して接続し、一方の双安定レーザが発振すると、他方の双安定レーザが発振を止める光インバータ回路としての光フリップフロップ回路が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、半導体光変調回路を用いてすべての素子を同一基板上にモノリシック集積し、より高速、低電圧、かつ光軸のずれのない信頼性の高い光フリップフロップ回路が提案されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、受光素子と、発光素子と、電気信号を発光素子へ導く導電路と、光信号を受光素子へ導く導光路と、入力光信号を受光素子に与える一方、発光素子より出力された出力光信号を導出する光入出力部とを備え、制御信号、入出力信号のすべてが光で行えるようにした光フリップフロップ回路が提案されている。
【特許文献１】特開平６−９５１９４号公報
【特許文献２】特開平４−１３０３１６号公報
【特許文献３】特開平２−１９００１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来提案されている光フリップフロップ回路は、いずれもその装置構成が複雑なものであり、装置コストが高くならざるを得ず、これからさらに急速に進展していく光通信、光情報等の分野においては、より装置構成がシンプルで、低コストな光フリップフロップの実現が望まれていた。
【０００８】
この出願の発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、新規な動作原理を基づき、より装置構成がシンプルで、低コスト化を図ることが期待される光フリップフロップ回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この出願の発明は、上記課題を解決するものとして、第１には、第１の波長λ１を有するパルス状の第１の信号光と第２の波長λ２を有する連続光である第１の光源光とを同軸でかつ収束して入射する第１の信号入力部、第１の信号光に対し吸収性を示し第１の光源光に対し透過性を示す波長帯域を持つ第１の光吸収膜を有し、第１の光吸収膜が第１の信号光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、第１の信号光が照射されず熱レンズが形成されない場合は光源光を通常の開き角度で出射する状態と、第１の信号光が照射されて熱レンズが形成された場合は光源光を通常の開き角度より大きい開き角度で出射する状態とを、第１の信号光の照射の有無に対応させて実現させる第１の熱レンズ形成素子、及び第１の熱レンズ形成素子より出射した第１の光源光のうち、通常の開き角度で出射した第１光源光は第１の出力ポートから出力させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した第１の光源光は第２の出力ポートから出力させる第１の光源光選択部を備えた第１の光スイッチと；第１の光スイッチの第２の出力ポートから出力される第２の波長λ２の光源光を第２の信号光として取り込み、この第２の信号光と第１の波長λ１を有する連続光である第２の光源光とを同軸でかつ収束して入射する第２の信号入力部、第２の信号光に対し吸収性を示し第２の光源光に対し透過性を示す波長帯域を持つ第２の光吸収膜を有し、第２の光吸収膜が第２の信号光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、第２の信号光が照射されず熱レンズが形成されない場合は第２の光源光を通常の開き角度で出射する状態と、第２の信号光が照射されて熱レンズが形成された場合は第２の光源光を通常の開き角度より大きい開き角度で出射する状態とを、第２の信号光の照射の有無に対応させて実現させる第２の熱レンズ形成素子、及び出射した第２の光源光のうち、通常の開き角度で出射した第２光源光は第１の出力ポートから出力し、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した第２の光源光は第２の出力ポートから出力させる第２の光源光選択部を備えた第２の光スイッチと；第２の光スイッチの第２の出力ポートから出力した第２の光源光をフィードバック光とし、第１の信号光パルスに続けて第１の信号光として第１の光スイッチに入力させるフィードバック部とを具備し；セットのための第１の信号光パルスが入力した時点でスイッチＯＮ状態となり、フィードバック光によりその状態を維持させ、リセットのための第１の信号光パルスが第１の光スイッチに入力すると、第１の熱レンズ形成素子において、通常の開き角度より大きい開き角度よりさらに大きな開き角度の第１の光源光が形成されて、この第１の光源光の第２出力ポートからの出力が遮断されてスイッチＯＦＦとなることを特徴とする光フリップフロップ回路を提供する。
【００１０】
また、この出願の発明によれば、上記第１の発明において、第１の光源光選択部と第２の光源光選択部がそれぞれ穴付ミラーであり、それぞれ通常の開き角度のときは第１の光源光と第２の光源光を穴より通過させ、それぞれ通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により第１の光源光と第２の光源光の光路の方向を変更させることを特徴とする光フリップフロップ回路を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
この出願の発明によれば、熱レンズ形成素子を利用した新しい原理に基づく、より装置構成がシンプルで、低コスト化を図ることが期待される光フリップフロップ回路の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この出願の発明は上記のとおりの特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、この出願の発明の一実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を模式的に示した図である。
【００１４】
この光フリップフロップ回路（１）では、第１のスイッチ（ＳＷ１）と第２のスイッチ（ＳＷ２）が直列に接続配置されている。
【００１５】
第１のスイッチ（ＳＷ１）には、波長６５０ｎｍの連続（ＣＷ）光である光源光（１１）を取り込むための入力ポート（１２）と、波長１５５０ｎｍのパルス状信号光［ゲート光］（１３）を取り込むための入力ポート（１４）が設けられている。入力ポート（１２）の下流側には入射した光源光（１１）を平行光とするためのレンズ（１５）が配置され、入力ポート（１４）の下流側には入射した信号光（１３）を平行光とするためのレンズ（１６）が配置されている。レンズ（１５）の下流側にはダイクロイックミラー（１７）が配置され、レンズ（１６）の下流側にはレンズ（１６）からの平行光の光路を変えるミラー（１８）が配置されている。ダイクロイックミラー（１７）はレンズ（１５）からの平行光は透過させ、ミラー（１６）からの平行光の光路を変えて、光源光（１１）と信号光（１３）を同軸の重なり合った平行光とする。ダイクロイックミラー（１７）の下流側にはレンズ（１９）、熱レンズ形成素子（２０）、レンズ（２１）、フィルター（２２）、穴付ミラー（２３）、レンズ（２４）がそれぞれ配置されている。レンズ（１９）はダイクロイックミラー（１７）からの重なり合った平行光を焦点が熱レンズ形成素子（２０）内となるように収束させる。熱レンズ形成素子（２０）は、光源光（１１）のみが入射した場合には通常の開き角度で光源光（１１）を出射し、光源光（１１）と信号光（１３）が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、通常の開き角度より大きな開き角度で両者の光（１１）、（１３）を出射する。また、熱レンズ形成素子（２０）は、熱レンズが形成されている状態で、さらなるリセットのための信号光パルスが第２の入力ポート（１４）から入射すると、信号光全体のパルス強度が閾値を越えて、熱レンズが乱れ、両者の光（１１）、（１３）を適切な大きな開き角度よりもさらに大きな開き角度とする。レンズ（２１）は出射した両者の光（１１）、（１３）を平行光にする。フィルター（２２）は信号光（１３）をカットし、光源光（１１）は通過させる。穴付ミラー（２３）は通常の開き角度の光源光（１１）はその穴を通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度の光源光（１１）はミラー部分で反射させ、その光路を変える。穴付ミラー（２３）の下流側のミラー（２４）は、穴付ミラー（２３）の穴を通過した光源光（１１）を収束させる。図１において穴付ミラー（２３）の下方には、穴付ミラー（２３）により反射した光源光（１１）をさらに反射させ、光路を変えるミラー（２５）が配置され、その下流側にはミラー（２５）からの平行光を収束させるレンズ（２６）が配置されている。第１のスイッチ（ＳＷ１）には、２つの出力ポート（２７）、（２８）が設けられている。出力ポート（２７）は信号光（１３）ＯＦＦ時にレンズ（２４）で収束された６５０ｎｍ光出力を行う。出力ポート（２８）は信号光（１３）ＯＮ時にレンズ（２６）で収束された６５０ｎｍ光出力を行う。
【００１６】
第２のスイッチ（ＳＷ２）には、波長１５５０ｎｍの連続（ＣＷ）光である光源光（３１）を取り込むための入力ポート（３２）と、第１のスイッチ（ＳＷ１）の出力ポート（２８）から出力される６５０ｎｍ光出力を信号光［ゲート光］（３３）として取り込むための入力ポート（３４）が設けられている。入力ポート（３２）の下流側には入射した光源光（３１）を平行光とするためのレンズ（３５）が配置され、入力ポート（３４）の下流側には入射した信号光（３３）を平行光とするためのレンズ（３６）が配置されている。レンズ（３５）の下流側にはダイクロイックミラー（３７）が配置され、レンズ（３６）の下流側にはレンズ（３６）からの平行光の光路を変えるミラー（３８）が配置されている。ダイクロイックミラー（３７）はレンズ（３５）からの平行光は透過させ、ミラー（３６）からの平行光の光路を変えて、光源光（３１）と信号光（３３）を同軸の重なり合った平行光とする。ダイクロイックミラー（３７）の下流側にはレンズ（３９）、熱レンズ形成素子（４０）、レンズ（４１）、フィルター（４２）、穴付ミラー（４３）、レンズ（４４）がそれぞれ配置されている。レンズ（３９）はダイクロイックミラー（３７）からの重なり合った平行光を焦点が熱レンズ形成素子（４０）内となるように収束させる。熱レンズ形成素子（４０）は、光源光（３１）のみが入射した場合には通常の開き角度で光源光（３１）を出射し、光源光（３１）と信号光（３３）が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、通常の開き角度より大きな開き角度で両者の光（３１）、（３３）を出射する。レンズ（４１）は出射した両者の光（３１）、（３３）を平行光にする。フィルター（４２）は信号光（３３）をカットし、光源光（３１）は通過させる。穴付ミラー（４３）は、通常の開き角度の光源光（３１）はその穴を通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度の光源光（３１）はミラー部分で反射させ、その光路を変える。穴付ミラー（４３）の下流側のミラー（４４）は、穴付ミラー（４３）の穴を通過した光源光（３１）を収束させる。図１において穴付ミラー（４３）の下方には、穴付ミラー（４３）により反射した光源光（３１）をさらに反射させ、光路を変えるミラー（４５）が配置され、その下流側にはミラー（４５）からの平行光を収束させるレンズ（４６）が配置されている。第２のスイッチ（ＳＷ２）には、２つの出力ポート（４７）、（４８）が設けられている。出力ポート（４７）は信号光（３３）ＯＦＦ時にレンズ（４４）で収束された１５５０ｎｍ光出力を行う。出力ポート（４８）は信号光（３３）ＯＮ時にレンズ（４６）で収束された１５５０ｎｍ光出力を行う。
【００１７】
この実施形態の光フリップフロップ（１）では、第２のスイッチ（ＳＷ２）の出力ポート（４８）と第１のスイッチ（ＳＷ１）の入力ポート（１４）を連結するフィードバック部（５１）が設けられている。このフィードバック部（５１）は、図１の左下に記載されているように、第１のスイッチ（ＳＷ１）の入力ポート（１４）に入力した波長１５５０ｎｍのパルスＰ１に続けて、第２スイッチ（ＳＷ２）から出力される波長１５５０ｎｍのフィードバック光（５２）をパルスＰ２として第１のスイッチ（ＳＷ１）の入力ポート（１４）に入射させ、光フリップフロップ（１）のＯＮ状態を維持させる。パルスＰ１のパルス幅、パルス高さ（強度）は、例えばパルス幅０．５ｍｓ〜１ｍｓ程度、パルス高さ数ｍＷ〜１０ｍＷのように設定することができるが、特にこれに限定されない。パルス幅は第１のスイッチ（ＳＷ１）、第２のスイッチ（ＳＷ２）を構成する系の応答時間に対応させて決めることができる。パルスＰ２のパルス幅はＯＮ状態の維持時間に対応し、パルス高さはパルスＰ２と同じにしてもよいし、異ならせてもよい。
【００１８】
ここで第１のスイッチ（ＳＷ１）の熱レンズ形成素子（２０）と第２のスイッチ（ＳＷ２）の熱レンズ形成素子（４０）について説明する。
【００１９】
図２は、熱レンズ形成素子（２０）を説明するための概念図である。熱レンズ形成素子（２０）は、図３の実線で示すように、波長６５０ｎｍの光源光（１１）に対しては透過性を示し、波長１５５０ｎｍの信号光（１３）に対しては吸収性を示す波長帯域を持つ色素よりなる光吸収膜（２０’）を有している。このような波長帯域を持つ色素としては、市販の赤外線吸収色素を好適に用いることができ、さらに具体的には、例えば、日本カーリット株式会社製、ＣＩＲ−９６０を使用することができる。
【００２０】
熱レンズ形成素子（２０）では、上記のような波長帯域を持つ光吸収膜（２０’）に波長１５５０ｎｍの信号光（１３）が照射されると、その光に対して吸収性を示すため光を吸収した領域及びその周辺領域の温度が上昇し、屈折率が変化し、その温度分布に応じて屈折率が変化して熱レンズ（ＴＬ）が形成され、信号光（１３）の照射が終わると元の状態に戻るという可逆的な屈折率変化を生じる。したがって、熱レンズ形成素子（２０）に連続（ＣＷ）光である光源光（１１）のみが照射され信号光（１３）がＯＦＦの場合には、図２（ａ）のように熱レンズ（ＴＬ）は形成されないため、通常の開き角度で光源光（１１）が出射し、レンズ（２１）で平行光とされ、断面が円形状のビームとして穴付ミラー（２２）の穴をそのまま通過する。一方、熱レンズ形成素子（２０）に光源光（１１）が照射されかつ信号光（１３）がＯＮの場合には、図２（ｂ）のように熱レンズ（ＴＬ）が形成され、通常の開き角度より大きい角度で光源光（１１）が出射し、レンズ（２１）で平行光とされ、断面がリング状のビームとして穴付ミラー（２２）のミラー部で反射され、光路の方向が変えられる。
【００２１】
一方、熱レンズ形成素子（４０）は、図３の鎖線で示すように、波長１５５０ｎｍの光源光（３１）に対しては透過性を示し、波長６５０ｎｍの信号光（３３）に対しては吸収性を示す波長帯域を持つ色素よりなる光吸収膜を有している。このような波長帯域を持つ色素としては、溶剤可溶性のフタロシアニン色素を好適に用いることができ、さらに具体的には、例えば、銅（II)２，９，１６，２３−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチル−２９Ｈ，３１Ｈ−フタロシアニン（Copper(II)2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-phthalocyanine)を使用することができる。熱レンズの形成、その作用に関しては上記と同様である。
【００２２】
熱レンズ形成素子（２０）、（４０）は、基本的に上記のような吸収、透過の波長特性を持ち、熱レンズの形成可能な光吸収膜（２０’）、（４０’）を有しておればよく、光吸収を促進させる層や、伝熱層、保温層等、この出願の発明者らの出願に係る特開２００５−２６５９８６号公報に記載されているような各種の構造のものとすることができる。
【００２３】
次に、この出願の発明の実施形態に係る光フリップフロップ回路（１）の動作について説明する。
【００２４】
先ず、光フリップフロップ回路（１）をＯＦＦからＯＮにする場合について述べる。光フリップフロップ回路（１）がＯＦＦのときには、第１のスイッチ（ＳＷ１）においては信号光（１３）は入射しておらず、連続光である光源光（１１）のみが入力ポート（１２）より入射し、レンズ（１５）で平行光とされ、ダイクロイックミラー（１７）を通過し、レンズ（１９）で収束され、熱レンズ形成素子（２０）内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成素子（２０）では熱レンズが形成されていないため、光源光（１１）は通常の開き角度で熱レンズ形成素子（２０）より出射し、レンズ（２１）により平行光とされ、フィルター（２２）を通過し、穴付ミラー（２３）の穴を通過し、レンズ（２４）により収束され、出力ポート（２７）より６５０ｎｍ光出力として出力される。
【００２５】
このとき、第２のスイッチ（ＳＷ２）においては入力ポート（３４）から信号光（３３）は入射しておらず、連続光である光源光（３１）のみが入力ポート（３２）より入射し、レンズ（３５）で平行光とされ、ダイクロイックミラー（３７）を通過し、レンズ（３９）で収束され、熱レンズ形成素子（２４）内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成素子（４０）では熱レンズが形成されていないため、光源光（３１）は通常の開き角度で熱レンズ形成素子（４０）より出射し、レンズ（４１）により平行光とされ、フィルター（４２）を通過し、穴付ミラー（４３）の穴を通過し、レンズ（４４）により収束され、出力ポート（４７）より１５５０ｎｍ光出力として出力される。
【００２６】
光フリップフロップ回路（１）が上記のようなＯＦＦ状態のときにセットのためのパルス状信号光（１３）［図１の左下のパルスＰ１］が入力すると、そのパルスの先端エッジ（図１に矢印で示す）でスイッチＯＮとなる。
【００２７】
すなわち、セットのための信号光（１３）のパルスが入力ポート（１４）より入射すると、レンズ（１６）により平行光とされ、ミラー（１８）で光路が変えられ、ダイクロイックミラー（１７）に達する。一方、入力ポート（１２）からは連続光である光源光（１１）が入射し、レンズ（１５）で平行光とされ、ダイクロイックミラー（１７）に達する。このミラー（１７）により、光源光（１１）と信号光（１３）は同軸で重なり合った平行光とされ、レンズ（１９）により収束され、熱レンズ形成素子（２０）内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成素子（２０）の光吸収膜は波長１５５０ｎｍの信号光（１３）に対して吸収性を示すため、熱レンズが形成される。これにより、光源光（１１）と信号光（１３）は通常の開き角度より大きい開き角度で出射し、（２１）で平行光とされ、信号光（１３）はフィルター（２２）でカットされ、光源光（１１）は穴付ミラー（２３）のミラー部で反射され、光路が変わり、ミラー（２５）によりさらに反射され、光路が再び変わり、レンズ（２６）で収束され、出力ポート（２８）から６５０ｎｍ光出力として出力される。
【００２８】
この６５０ｎｍ光出力は、第２のスイッチ（ＳＷ２）の入力ポート（３４）より信号光（３３）として入射され、レンズ（３６）により平行光とされ、ミラー（３８）で光路が変えられ、ダイクロイックミラー（３７）に達する。一方、入力ポート（３２）からは波長１５５０ｎｍの連続光である光源光（３１）が入射し、レンズ（３５）で平行光とされ、ダイクロイックミラー（３７）に達する。このダイクロイックミラー（３７）により、光源光（３１）と信号光（３３）は同軸で重なり合った平行光とされ、レンズ（３９）により収束され、熱レンズ形成素子（４０）内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成素子（４０）の光吸収膜は波長６５０ｎｍの信号光（３３）に対して吸収性を示すため、熱レンズが形成される。これにより、光源光（３１）と信号光（３３）は通常の開き角度より大きい開き角度で出射し、レンズ（４１）で平行光とされ、信号光（３３）はフィルター（４２）でカットされ、光源光（３１）は穴付ミラー（４３）のミラー部で反射され、光路が変わり、ミラー（４５）によりさらに反射され、光路が再び変わり、レンズ（４６）で収束され、出力ポート（４８）から６５０ｎｍ光出力として出力される。この６５０ｎｍ光出力はフィードバック光（５２）となり、フィードバック部（５１）により第１のスイッチ（ＳＷ１）の入力ポート（１４）に送られ、図１の左下のパルスＰ２として、パルスＰ１の後に続き、パルスＰ１で設定したＯＮ状態を持続させる。
【００２９】
次に、光フリップフロップ回路（１）をＯＮからＯＦＦにする場合について述べる。光フリップフロップ回路（１）がＯＮのときには、上記のフィードバック光（５２）のパルスＰ２がＯＮ状態のままであるが、このとき、リセットのためのさらなる信号光（１３）のパルスが入力ポート（１４）より入射すると、信号光（１３）の強度はフィードバック分とリセット分を合わせたものとなり閾値を越える。すると、熱レンズ形成素子（２０）に形成されていた熱レンズが乱され、開き角度はさらに大きなものとなり、穴付ミラー（２３）のミラー部で反射されなくなる。これにより、出力ポート（２８）での出力はストップし、第２のスイッチ（ＳＷ２）への信号光（３４）の入射がストップするため、熱レンズ形成素子（４０）の熱レンズが形成されなくなる。そして、第１のスイッチ（ＳＷ１）では出力ポート（２７）から６５０ｎｍ光出力が出力され、第２のスイッチ（ＳＷ２）では出力ポート（４８）からの１５５０ｎｍ光出力がストップし、出力ポート（４７）から１５５０ｎｍ出力が出力され、その状態が維持され、光フリップフロップ回路（１）がＯＦＦとなる。
【００３０】
光フリップフロップ回路（１）のＯＮ、ＯＦＦの状態は第１のスイッチ（ＳＷ１）の出力ポート（２７）の出力及び第２のスイッチ（ＳＷ２）の出力ポート（４７）の出力の少なくとも一方の検出により知ることができる。
【００３１】
以上、この出願の発明に係る光フリップフロップ回路を一実施形態により説明してきたが、この出願の発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、第１のスイッチ（ＳＷ１）において波長６５０ｎｍの光源光（１１）と波長１５５０ｎｍの信号光（１３）を用い、第２のスイッチ（ＳＷ２）において波長１５５０ｎｍの光源光（３１）と波長６５０ｎｍの信号光（３３）を用いたが、第１のスイッチ（ＳＷ１）と第２のスイッチ（ＳＷ２）で波長の関係を逆にしてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では６５０ｎｍと１５５０ｎｍの波長を利用したが、これに限定されず、熱レンズが形成可能であれば任意の大きさの波長をペアとして利用することができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、第２の出力ポート（４８）の光出力をそのままフィードバック光（５２）としたが、一部のみを利用してもよい。
【００３５】
さらに、上記実施形態では、光源光選択部として穴付ミラーを用いたが、これに限定されず、穴部分が透明材料となっているもの等、光源光の選択ができるものであれば、使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この出願の発明の一実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を模式的に示した図である。
【図２】熱レンズ形成素子を説明するための概念図である。
【図３】熱レンズ形成素子に用いる光吸収膜の波長特性の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 光フリップフロップ回路
ＳＷ１ 第１のスイッチ
ＳＷ２ 第２のスイッチ
１１、３１ 光源光
１２、１４、３２、３４ 入力ポート
１３、３３ 信号光
１５、１６、１９、２１、２４、２６ レンズ
３５、３６、３９、４１、４４、４６ レンズ
１７、３７ ダイクロイックミラー
１８、２５、３８、４５ ミラー
２０、４０ 熱レンズ形成素子
２０’、４０’ 光吸収膜
２２、４２ フィルター
２３、４３ 穴付ミラー
２７、２８、４７、４８ 出力ポート
５１ フィードバック部
５２ フィードバック光
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、新規な動作原理に基づく光フリップフロップ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フリップフロップ回路とは、「ＯＮ」と「ＯＦＦ」あるいは「ＨＩＧＨ」と「ＬＯＷ］の２つの安定状態を持つ電子回路であり、２つの状態を「０」と「１」に対応させることで１ビットの情報を保持でき、加える信号によって２つの状態が交互に変化するようになっている基本的な電子回路素子である。
【０００３】
近年、光通信技術や光情報処理技術等の急速な進展にともない、光技術分野においても、従来より基本的な電子回路素子であったフリップフロップ回路に相当する光フリップフロップ回路の研究開発がなされてきており、いくつかの提案がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、基板極性がｎの双安定レーザの過飽和吸収領域と、基板極性がｐの双安定レーザの過飽和吸収領域を、それぞれバイアスを介して接続し、一方の双安定レーザが発振すると、他方の双安定レーザが発振を止める光インバータ回路としての光フリップフロップ回路が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、半導体光変調回路を用いてすべての素子を同一基板上にモノリシック集積し、より高速、低電圧、かつ光軸のずれのない信頼性の高い光フリップフロップ回路が提案されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、受光素子と、発光素子と、電気信号を発光素子へ導く導電路と、光信号を受光素子へ導く導光路と、入力光信号を受光素子に与える一方、発光素子より出力された出力光信号を導出する光入出力部とを備え、制御信号、入出力信号のすべてが光で行えるようにした光フリップフロップ回路が提案されている。
【特許文献１】特開平６−９５１９４号公報
【特許文献２】特開平４−１３０３１６号公報
【特許文献３】特開平２−１９００１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来提案されている光フリップフロップ回路は、いずれもその装置構成が複雑なものであり、装置コストが高くならざるを得ず、これからさらに急速に進展していく光通信、光情報等の分野においては、より装置構成がシンプルで、低コストな光フリップフロップの実現が望まれていた。
【０００８】
この出願の発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、新規な動作原理を基づき、より装置構成がシンプルで、低コスト化を図ることが期待される光フリップフロップ回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この出願の発明は、上記課題を解決するものとして、第１には、第１の波長λ１を有するパルス状の第１の信号光と第２の波長λ２を有する連続光である第１の光源光とを同軸でかつ収束して入射する第１の信号入力部、第１の信号光に対し吸収性を示し第１の光源光に対し透過性を示す波長帯域を持つ第１の光吸収膜を有し、第１の光吸収膜が第１の信号光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、第１の信号光が照射されず熱レンズが形成されない場合は光源光を通常の開き角度で出射する状態と、第１の信号光が照射されて熱レンズが形成された場合は光源光を通常の開き角度より大きい開き角度で出射する状態とを、第１の信号光の照射の有無に対応させて実現させる第１の熱レンズ形成素子、及び第１の熱レンズ形成素子より出射した第１の光源光のうち、通常の開き角度で出射した第１光源光は第１の出力ポートから出力させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した第１の光源光は第２の出力ポートから出力させる第１の光源光選択部を備えた第１の光スイッチと；第１の光スイッチの第２の出力ポートから出力される第２の波長λ２の光源光を第２の信号光として取り込み、この第２の信号光と第１の波長λ１を有する連続光である第２の光源光とを同軸でかつ収束して入射する第２の信号入力部、第２の信号光に対し吸収性を示し第２の光源光に対し透過性を示す波長帯域を持つ第２の光吸収膜を有し、第２の光吸収膜が第２の信号光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、第２の信号光が照射されず熱レンズが形成されない場合は第２の光源光を通常の開き角度で出射する状態と、第２の信号光が照射されて熱レンズが形成された場合は第２の光源光を通常の開き角度より大きい開き角度で出射する状態とを、第２の信号光の照射の有無に対応させて実現させる第２の熱レンズ形成素子、及び出射した第２の光源光のうち、通常の開き角度で出射した第２光源光は第１の出力ポートから出力し、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した第２の光源光は第２の出力ポートから出力させる第２の光源光選択部を備えた第２の光スイッチと；第２の光スイッチの第２の出力ポートから出力した第２の光源光をフィードバック光とし、第１の信号光パルスに続けて第１の信号光として第１の光スイッチに入力させるフィードバック部とを具備し；セットのための第１の信号光パルスが入力した時点でスイッチＯＮ状態となり、フィードバック光によりその状態を維持させ、リセットのための第１の信号光パルスが第１の光スイッチに入力すると、第１の熱レンズ形成素子において、通常の開き角度より大きい開き角度よりさらに大きな開き角度の第１の光源光が形成されて、この第１の光源光の第２出力ポートからの出力が遮断されてスイッチＯＦＦとなることを特徴とする光フリップフロップ回路を提供する。
【００１０】
また、この出願の発明によれば、上記第１の発明において、第１の光源光選択部と第２の光源光選択部がそれぞれ穴付ミラーであり、それぞれ通常の開き角度のときは第１の光源光と第２の光源光を穴より通過させ、それぞれ通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により第１の光源光と第２の光源光の光路の方向を変更させることを特徴とする光フリップフロップ回路を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
この出願の発明によれば、熱レンズ形成素子を利用した新しい原理に基づく、より装置構成がシンプルで、低コスト化を図ることが期待される光フリップフロップ回路の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この出願の発明は上記のとおりの特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、この出願の発明の一実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を模式的に示した図である。
【００１４】
この光フリップフロップ回路（１）では、第１のスイッチ（ＳＷ１）と第２のスイッチ（ＳＷ２）が直列に接続配置されている。
【００１５】
第１のスイッチ（ＳＷ１）には、波長６５０ｎｍの連続（ＣＷ）光である光源光（１１）を取り込むための入力ポート（１２）と、波長１５５０ｎｍのパルス状信号光［ゲート光］（１３）を取り込むための入力ポート（１４）が設けられている。入力ポート（１２）の下流側には入射した光源光（１１）を平行光とするためのレンズ（１５）が配置され、入力ポート（１４）の下流側には入射した信号光（１３）を平行光とするためのレンズ（１６）が配置されている。レンズ（１５）の下流側にはダイクロイックミラー（１７）が配置され、レンズ（１６）の下流側にはレンズ（１６）からの平行光の光路を変えるミラー（１８）が配置されている。ダイクロイックミラー（１７）はレンズ（１５）からの平行光は透過させ、ミラー（１６）からの平行光の光路を変えて、光源光（１１）と信号光（１３）を同軸の重なり合った平行光とする。ダイクロイックミラー（１７）の下流側にはレンズ（１９）、熱レンズ形成素子（２０）、レンズ（２１）、フィルター（２２）、穴付ミラー（２３）、レンズ（２４）がそれぞれ配置されている。レンズ（１９）はダイクロイックミラー（１７）からの重なり合った平行光を焦点が熱レンズ形成素子（２０）内となるように収束させる。熱レンズ形成素子（２０）は、光源光（１１）のみが入射した場合には通常の開き角度で光源光（１１）を出射し、光源光（１１）と信号光（１３）が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、通常の開き角度より大きな開き角度で両者の光（１１）、（１３）を出射する。また、熱レンズ形成素子（２０）は、熱レンズが形成されている状態で、さらなるリセットのための信号光パルスが第２の入力ポート（１４）から入射すると、信号光全体のパルス強度が閾値を越えて、熱レンズが乱れ、両者の光（１１）、（１３）を適切な大きな開き角度よりもさらに大きな開き角度とする。レンズ（２１）は出射した両者の光（１１）、（１３）を平行光にする。フィルター（２２）は信号光（１３）をカットし、光源光（１１）は通過させる。穴付ミラー（２３）は通常の開き角度の光源光（１１）はその穴を通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度の光源光（１１）はミラー部分で反射させ、その光路を変える。穴付ミラー（２３）の下流側のミラー（２４）は、穴付ミラー（２３）の穴を通過した光源光（１１）を収束させる。図１において穴付ミラー（２３）の下方には、穴付ミラー（２３）により反射した光源光（１１）をさらに反射させ、光路を変えるミラー（２５）が配置され、その下流側にはミラー（２５）からの平行光を収束させるレンズ（２６）が配置されている。第１のスイッチ（ＳＷ１）には、２つの出力ポート（２７）、（２８）が設けられている。出力ポート（２７）は信号光（１３）ＯＦＦ時にレンズ（２４）で収束された６５０ｎｍ光出力を行う。出力ポート（２８）は信号光（１３）ＯＮ時にレンズ（２６）で収束された６５０ｎｍ光出力を行う。
【００１６】
第２のスイッチ（ＳＷ２）には、波長１５５０ｎｍの連続（ＣＷ）光である光源光（３１）を取り込むための入力ポート（３２）と、第１のスイッチ（ＳＷ１）の出力ポート（２８）から出力される６５０ｎｍ光出力を信号光［ゲート光］（３３）として取り込むための入力ポート（３４）が設けられている。入力ポート（３２）の下流側には入射した光源光（３１）を平行光とするためのレンズ（３５）が配置され、入力ポート（３４）の下流側には入射した信号光（３３）を平行光とするためのレンズ（３６）が配置されている。レンズ（３５）の下流側にはダイクロイックミラー（３７）が配置され、レンズ（３６）の下流側にはレンズ（３６）からの平行光の光路を変えるミラー（３８）が配置されている。ダイクロイックミラー（３７）はレンズ（３５）からの平行光は透過させ、ミラー（３６）からの平行光の光路を変えて、光源光（３１）と信号光（３３）を同軸の重なり合った平行光とする。ダイクロイックミラー（３７）の下流側にはレンズ（３９）、熱レンズ形成素子（４０）、レンズ（４１）、フィルター（４２）、穴付ミラー（４３）、レンズ（４４）がそれぞれ配置されている。レンズ（３９）はダイクロイックミラー（３７）からの重なり合った平行光を焦点が熱レンズ形成素子（４０）内となるように収束させる。熱レンズ形成素子（４０）は、光源光（３１）のみが入射した場合には通常の開き角度で光源光（３１）を出射し、光源光（３１）と信号光（３３）が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、通常の開き角度より大きな開き角度で両者の光（３１）、（３３）を出射する。レンズ（４１）は出射した両者の光（３１）、（３３）を平行光にする。フィルター（４２）は信号光（３３）をカットし、光源光（３１）は通過させる。穴付ミラー（４３）は、通常の開き角度の光源光（３１）はその穴を通過させ、通常の開き角度より大きな開き角度の光源光（３１）はミラー部分で反射させ、その光路を変える。穴付ミラー（４３）の下流側のミラー（４４）は、穴付ミラー（４３）の穴を通過した光源光（３１）を収束させる。図１において穴付ミラー（４３）の下方には、穴付ミラー（４３）により反射した光源光（３１）をさらに反射させ、光路を変えるミラー（４５）が配置され、その下流側にはミラー（４５）からの平行光を収束させるレンズ（４６）が配置されている。第２のスイッチ（ＳＷ２）には、２つの出力ポート（４７）、（４８）が設けられている。出力ポート（４７）は信号光（３３）ＯＦＦ時にレンズ（４４）で収束された１５５０ｎｍ光出力を行う。出力ポート（４８）は信号光（３３）ＯＮ時にレンズ（４６）で収束された１５５０ｎｍ光出力を行う。
【００１７】
この実施形態の光フリップフロップ（１）では、第２のスイッチ（ＳＷ２）の出力ポート（４８）と第１のスイッチ（ＳＷ１）の入力ポート（１４）を連結するフィードバック部（５１）が設けられている。このフィードバック部（５１）は、図１の左下に記載されているように、第１のスイッチ（ＳＷ１）の入力ポート（１４）に入力した波長１５５０ｎｍのパルスＰ１に続けて、第２スイッチ（ＳＷ２）から出力される波長１５５０ｎｍのフィードバック光（５２）をパルスＰ２として第１のスイッチ（ＳＷ１）の入力ポート（１４）に入射させ、光フリップフロップ（１）のＯＮ状態を維持させる。パルスＰ１のパルス幅、パルス高さ（強度）は、例えばパルス幅０．５ｍｓ〜１ｍｓ程度、パルス高さ数ｍＷ〜１０ｍＷのように設定することができるが、特にこれに限定されない。パルス幅は第１のスイッチ（ＳＷ１）、第２のスイッチ（ＳＷ２）を構成する系の応答時間に対応させて決めることができる。パルスＰ２のパルス幅はＯＮ状態の維持時間に対応し、パルス高さはパルスＰ２と同じにしてもよいし、異ならせてもよい。
【００１８】
ここで第１のスイッチ（ＳＷ１）の熱レンズ形成素子（２０）と第２のスイッチ（ＳＷ２）の熱レンズ形成素子（４０）について説明する。
【００１９】
図２は、熱レンズ形成素子（２０）を説明するための概念図である。熱レンズ形成素子（２０）は、図３の実線で示すように、波長６５０ｎｍの光源光（１１）に対しては透過性を示し、波長１５５０ｎｍの信号光（１３）に対しては吸収性を示す波長帯域を持つ色素よりなる光吸収膜（２０’）を有している。このような波長帯域を持つ色素としては、市販の赤外線吸収色素を好適に用いることができ、さらに具体的には、例えば、日本カーリット株式会社製、ＣＩＲ−９６０を使用することができる。
【００２０】
熱レンズ形成素子（２０）では、上記のような波長帯域を持つ光吸収膜（２０’）に波長１５５０ｎｍの信号光（１３）が照射されると、その光に対して吸収性を示すため光を吸収した領域及びその周辺領域の温度が上昇し、屈折率が変化し、その温度分布に応じて屈折率が変化して熱レンズ（ＴＬ）が形成され、信号光（１３）の照射が終わると元の状態に戻るという可逆的な屈折率変化を生じる。したがって、熱レンズ形成素子（２０）に連続（ＣＷ）光である光源光（１１）のみが照射され信号光（１３）がＯＦＦの場合には、図２（ａ）のように熱レンズ（ＴＬ）は形成されないため、通常の開き角度で光源光（１１）が出射し、レンズ（２１）で平行光とされ、断面が円形状のビームとして穴付ミラー（２２）の穴をそのまま通過する。一方、熱レンズ形成素子（２０）に光源光（１１）が照射されかつ信号光（１３）がＯＮの場合には、図２（ｂ）のように熱レンズ（ＴＬ）が形成され、通常の開き角度より大きい角度で光源光（１１）が出射し、レンズ（２１）で平行光とされ、断面がリング状のビームとして穴付ミラー（２２）のミラー部で反射され、光路の方向が変えられる。
【００２１】
一方、熱レンズ形成素子（４０）は、図３の鎖線で示すように、波長１５５０ｎｍの光源光（３１）に対しては透過性を示し、波長６５０ｎｍの信号光（３３）に対しては吸収性を示す波長帯域を持つ色素よりなる光吸収膜を有している。このような波長帯域を持つ色素としては、溶剤可溶性のフタロシアニン色素を好適に用いることができ、さらに具体的には、例えば、銅（II)２，９，１６，２３−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチル−２９Ｈ，３１Ｈ−フタロシアニン（Copper(II)2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-phthalocyanine)を使用することができる。熱レンズの形成、その作用に関しては上記と同様である。
【００２２】
熱レンズ形成素子（２０）、（４０）は、基本的に上記のような吸収、透過の波長特性を持ち、熱レンズの形成可能な光吸収膜（２０’）、（４０’）を有しておればよく、光吸収を促進させる層や、伝熱層、保温層等、この出願の発明者らの出願に係る特開２００５−２６５９８６号公報に記載されているような各種の構造のものとすることができる。
【００２３】
次に、この出願の発明の実施形態に係る光フリップフロップ回路（１）の動作について説明する。
【００２４】
先ず、光フリップフロップ回路（１）をＯＦＦからＯＮにする場合について述べる。光フリップフロップ回路（１）がＯＦＦのときには、第１のスイッチ（ＳＷ１）においては信号光（１３）は入射しておらず、連続光である光源光（１１）のみが入力ポート（１２）より入射し、レンズ（１５）で平行光とされ、ダイクロイックミラー（１７）を通過し、レンズ（１９）で収束され、熱レンズ形成素子（２０）内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成素子（２０）では熱レンズが形成されていないため、光源光（１１）は通常の開き角度で熱レンズ形成素子（２０）より出射し、レンズ（２１）により平行光とされ、フィルター（２２）を通過し、穴付ミラー（２３）の穴を通過し、レンズ（２４）により収束され、出力ポート（２７）より６５０ｎｍ光出力として出力される。
【００２５】
このとき、第２のスイッチ（ＳＷ２）においては入力ポート（３４）から信号光（３３）は入射しておらず、連続光である光源光（３１）のみが入力ポート（３２）より入射し、レンズ（３５）で平行光とされ、ダイクロイックミラー（３７）を通過し、レンズ（３９）で収束され、熱レンズ形成素子（２４）内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成素子（４０）では熱レンズが形成されていないため、光源光（３１）は通常の開き角度で熱レンズ形成素子（４０）より出射し、レンズ（４１）により平行光とされ、フィルター（４２）を通過し、穴付ミラー（４３）の穴を通過し、レンズ（４４）により収束され、出力ポート（４７）より１５５０ｎｍ光出力として出力される。
【００２６】
光フリップフロップ回路（１）が上記のようなＯＦＦ状態のときにセットのためのパルス状信号光（１３）［図１の左下のパルスＰ１］が入力すると、そのパルスの先端エッジ（図１に矢印で示す）でスイッチＯＮとなる。
【００２７】
すなわち、セットのための信号光（１３）のパルスが入力ポート（１４）より入射すると、レンズ（１６）により平行光とされ、ミラー（１８）で光路が変えられ、ダイクロイックミラー（１７）に達する。一方、入力ポート（１２）からは連続光である光源光（１１）が入射し、レンズ（１５）で平行光とされ、ダイクロイックミラー（１７）に達する。このミラー（１７）により、光源光（１１）と信号光（１３）は同軸で重なり合った平行光とされ、レンズ（１９）により収束され、熱レンズ形成素子（２０）内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成素子（２０）の光吸収膜は波長１５５０ｎｍの信号光（１３）に対して吸収性を示すため、熱レンズが形成される。これにより、光源光（１１）と信号光（１３）は通常の開き角度より大きい開き角度で出射し、（２１）で平行光とされ、信号光（１３）はフィルター（２２）でカットされ、光源光（１１）は穴付ミラー（２３）のミラー部で反射され、光路が変わり、ミラー（２５）によりさらに反射され、光路が再び変わり、レンズ（２６）で収束され、出力ポート（２８）から６５０ｎｍ光出力として出力される。
【００２８】
この６５０ｎｍ光出力は、第２のスイッチ（ＳＷ２）の入力ポート（３４）より信号光（３３）として入射され、レンズ（３６）により平行光とされ、ミラー（３８）で光路が変えられ、ダイクロイックミラー（３７）に達する。一方、入力ポート（３２）からは波長１５５０ｎｍの連続光である光源光（３１）が入射し、レンズ（３５）で平行光とされ、ダイクロイックミラー（３７）に達する。このダイクロイックミラー（３７）により、光源光（３１）と信号光（３３）は同軸で重なり合った平行光とされ、レンズ（３９）により収束され、熱レンズ形成素子（４０）内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成素子（４０）の光吸収膜は波長６５０ｎｍの信号光（３３）に対して吸収性を示すため、熱レンズが形成される。これにより、光源光（３１）と信号光（３３）は通常の開き角度より大きい開き角度で出射し、レンズ（４１）で平行光とされ、信号光（３３）はフィルター（４２）でカットされ、光源光（３１）は穴付ミラー（４３）のミラー部で反射され、光路が変わり、ミラー（４５）によりさらに反射され、光路が再び変わり、レンズ（４６）で収束され、出力ポート（４８）から６５０ｎｍ光出力として出力される。この６５０ｎｍ光出力はフィードバック光（５２）となり、フィードバック部（５１）により第１のスイッチ（ＳＷ１）の入力ポート（１４）に送られ、図１の左下のパルスＰ２として、パルスＰ１の後に続き、パルスＰ１で設定したＯＮ状態を持続させる。
【００２９】
次に、光フリップフロップ回路（１）をＯＮからＯＦＦにする場合について述べる。光フリップフロップ回路（１）がＯＮのときには、上記のフィードバック光（５２）のパルスＰ２がＯＮ状態のままであるが、このとき、リセットのためのさらなる信号光（１３）のパルスが入力ポート（１４）より入射すると、信号光（１３）の強度はフィードバック分とリセット分を合わせたものとなり閾値を越える。すると、熱レンズ形成素子（２０）に形成されていた熱レンズが乱され、開き角度はさらに大きなものとなり、穴付ミラー（２３）のミラー部で反射されなくなる。これにより、出力ポート（２８）での出力はストップし、第２のスイッチ（ＳＷ２）への信号光（３４）の入射がストップするため、熱レンズ形成素子（４０）の熱レンズが形成されなくなる。そして、第１のスイッチ（ＳＷ１）では出力ポート（２７）から６５０ｎｍ光出力が出力され、第２のスイッチ（ＳＷ２）では出力ポート（４８）からの１５５０ｎｍ光出力がストップし、出力ポート（４７）から１５５０ｎｍ出力が出力され、その状態が維持され、光フリップフロップ回路（１）がＯＦＦとなる。
【００３０】
光フリップフロップ回路（１）のＯＮ、ＯＦＦの状態は第１のスイッチ（ＳＷ１）の出力ポート（２７）の出力及び第２のスイッチ（ＳＷ２）の出力ポート（４７）の出力の少なくとも一方の検出により知ることができる。
【００３１】
以上、この出願の発明に係る光フリップフロップ回路を一実施形態により説明してきたが、この出願の発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、第１のスイッチ（ＳＷ１）において波長６５０ｎｍの光源光（１１）と波長１５５０ｎｍの信号光（１３）を用い、第２のスイッチ（ＳＷ２）において波長１５５０ｎｍの光源光（３１）と波長６５０ｎｍの信号光（３３）を用いたが、第１のスイッチ（ＳＷ１）と第２のスイッチ（ＳＷ２）で波長の関係を逆にしてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では６５０ｎｍと１５５０ｎｍの波長を利用したが、これに限定されず、熱レンズが形成可能であれば任意の大きさの波長をペアとして利用することができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、第２の出力ポート（４８）の光出力をそのままフィードバック光（５２）としたが、一部のみを利用してもよい。
【００３５】
さらに、上記実施形態では、光源光選択部として穴付ミラーを用いたが、これに限定されず、穴部分が透明材料となっているもの等、光源光の選択ができるものであれば、使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この出願の発明の一実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を模式的に示した図である。
【図２】熱レンズ形成素子を説明するための概念図である。
【図３】熱レンズ形成素子に用いる光吸収膜の波長特性の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 光フリップフロップ回路
ＳＷ１ 第１のスイッチ
ＳＷ２ 第２のスイッチ
１１、３１ 光源光
１２、１４、３２、３４ 入力ポート
１３、３３ 信号光
１５、１６、１９、２１、２４、２６ レンズ
３５、３６、３９、４１、４４、４６ レンズ
１７、３７ ダイクロイックミラー
１８、２５、３８、４５ ミラー
２０、４０ 熱レンズ形成素子
２０’、４０’ 光吸収膜
２２、４２ フィルター
２３、４３ 穴付ミラー
２７、２８、４７、４８ 出力ポート
５１ フィードバック部
５２ フィードバック光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長λ１を有するパルス状の第１の信号光と第２の波長λ２を有する連続光である第１の光源光とを同軸でかつ収束して入射する第１の信号入力部、
第１の信号光に対し吸収性を示し第１の光源光に対し透過性を示す波長帯域を持つ第１の光吸収膜を有し、第１の光吸収膜が第１の信号光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、第１の信号光が照射されず熱レンズが形成されない場合は光源光を通常の開き角度で出射する状態と、第１の信号光が照射されて熱レンズが形成された場合は光源光を通常の開き角度より大きい開き角度で出射する状態とを、第１の信号光の照射の有無に対応させて実現させる第１の熱レンズ形成素子、及び
第１の熱レンズ形成素子より出射した第１の光源光のうち、通常の開き角度で出射した第１光源光を第１の出力ポートから出力させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した第１の光源光は第２の出力ポートから出力させる第１の光源光選択部を備えた第１の光スイッチと；
第１の光スイッチの第２の出力ポートから出力される第２の波長λ２の光源光を第２の信号光として取り込み、この第２の信号光と第１の波長λ１を有する連続光である第２の光源光とを同軸でかつ収束して入射する第２の信号入力部、
第２の信号光に対し吸収性を示し第２の光源光に対し透過性を示す波長帯域を持つ第２の光吸収膜を有し、第２の光吸収膜が第２の信号光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、第２の信号光が照射されず熱レンズが形成されない場合は第２の光源光を通常の開き角度で出射する状態と、第２の信号光が照射されて熱レンズが形成された場合は第２の光源光を通常の開き角度より大きい開き角度で出射する状態とを、第２の信号光の照射の有無に対応させて実現させる第２の熱レンズ形成素子、及び
出射した第２の光源光のうち、通常の開き角度で出射した第２光源光は第１の出力ポートから出力し、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した第２の光源光は第２の出力ポートから出力させる第２の光源光選択部を備えた第２の光スイッチと；
第２の光スイッチの第２の出力ポートから出力した第２の光源光をフィードバック光とし、第１の信号光パルスに続けて第１の信号光として第１の光スイッチに入力させるフィードバック部を具備し；
セットのための第１の信号光パルスが入力した時点でスイッチＯＮ状態となり、フィードバック光によりその状態を維持させ、リセットのための第１の信号光パルスが第１の光スイッチに入力すると、第１の熱レンズ形成素子において、通常の開き角度より大きい開き角度よりさらに大きな開き角度の第１の光源光が形成されて、この第１の光源光の第２出力ポートからの出力が遮断されてスイッチＯＦＦとなることを特徴とする光フリップフロップ回路。
【請求項２】
第１の光源光選択部と第２の光源光選択部がそれぞれ穴付ミラーであり、それぞれ通常の開き角度のときは第１の光源光と第２の光源光を穴より通過させ、それぞれ通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により第１の光源光と第２の光源光の光路の方向を変更させることを特徴とする請求項１に記載の光フリップフロップ回路。
【請求項１】
第１の波長λ１を有するパルス状の第１の信号光と第２の波長λ２を有する連続光である第１の光源光とを同軸でかつ収束して入射する第１の信号入力部、
第１の信号光に対し吸収性を示し第１の光源光に対し透過性を示す波長帯域を持つ第１の光吸収膜を有し、第１の光吸収膜が第１の信号光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、第１の信号光が照射されず熱レンズが形成されない場合は光源光を通常の開き角度で出射する状態と、第１の信号光が照射されて熱レンズが形成された場合は光源光を通常の開き角度より大きい開き角度で出射する状態とを、第１の信号光の照射の有無に対応させて実現させる第１の熱レンズ形成素子、及び
第１の熱レンズ形成素子より出射した第１の光源光のうち、通常の開き角度で出射した第１光源光を第１の出力ポートから出力させ、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した第１の光源光は第２の出力ポートから出力させる第１の光源光選択部を備えた第１の光スイッチと；
第１の光スイッチの第２の出力ポートから出力される第２の波長λ２の光源光を第２の信号光として取り込み、この第２の信号光と第１の波長λ１を有する連続光である第２の光源光とを同軸でかつ収束して入射する第２の信号入力部、
第２の信号光に対し吸収性を示し第２の光源光に対し透過性を示す波長帯域を持つ第２の光吸収膜を有し、第２の光吸収膜が第２の信号光を吸収した領域及びその周辺領域に起こる温度上昇に起因して可逆的に生ずる屈折率の分布に基づいた熱レンズを用いることによって、第２の信号光が照射されず熱レンズが形成されない場合は第２の光源光を通常の開き角度で出射する状態と、第２の信号光が照射されて熱レンズが形成された場合は第２の光源光を通常の開き角度より大きい開き角度で出射する状態とを、第２の信号光の照射の有無に対応させて実現させる第２の熱レンズ形成素子、及び
出射した第２の光源光のうち、通常の開き角度で出射した第２光源光は第１の出力ポートから出力し、通常の開き角度より大きい開き角度で出射した第２の光源光は第２の出力ポートから出力させる第２の光源光選択部を備えた第２の光スイッチと；
第２の光スイッチの第２の出力ポートから出力した第２の光源光をフィードバック光とし、第１の信号光パルスに続けて第１の信号光として第１の光スイッチに入力させるフィードバック部を具備し；
セットのための第１の信号光パルスが入力した時点でスイッチＯＮ状態となり、フィードバック光によりその状態を維持させ、リセットのための第１の信号光パルスが第１の光スイッチに入力すると、第１の熱レンズ形成素子において、通常の開き角度より大きい開き角度よりさらに大きな開き角度の第１の光源光が形成されて、この第１の光源光の第２出力ポートからの出力が遮断されてスイッチＯＦＦとなることを特徴とする光フリップフロップ回路。
【請求項２】
第１の光源光選択部と第２の光源光選択部がそれぞれ穴付ミラーであり、それぞれ通常の開き角度のときは第１の光源光と第２の光源光を穴より通過させ、それぞれ通常の開き角度より大きな開き角度のときは穴付ミラーのミラー部により第１の光源光と第２の光源光の光路の方向を変更させることを特徴とする請求項１に記載の光フリップフロップ回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−２１２８３５（Ｐ２００７−２１２８３５Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３５６８（Ｐ２００６−３３５６８）
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（０００００２８２０）大日精化工業株式会社 (387)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（５０４２４３７１８）株式会社トリマティス (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（０００００２８２０）大日精化工業株式会社 (387)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（５０４２４３７１８）株式会社トリマティス (24)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]