光フリップフロップ回路
【課題】より装置の部品点数を低減させ、装置構成がよりシンプルで、低コスト化を図ることができ、本格的な実用化が期待される光フリップフロップ回路を提供。
【解決手段】第１の光スイッチＳＷ１は、光源光５１と信号光５３を入射する２つの入力ポート５２、５４、光出力のための２つの出力ポート６７、６８、所定の光入力条件で熱レンズを形成する熱レンズ形成光素子６０を備える。第２の光スイッチＳＷ２は第１の光スイッチＳＷ１と同様な構成であるが、利用する波長の関係が逆になっている。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の光スイッチＳＷ２の一方の出力光を第１の光スイッチＳ１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、リセットのためのパルス信号を入力させる。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の光スイッチＳＷ１は、光源光５１と信号光５３を入射する２つの入力ポート５２、５４、光出力のための２つの出力ポート６７、６８、所定の光入力条件で熱レンズを形成する熱レンズ形成光素子６０を備える。第２の光スイッチＳＷ２は第１の光スイッチＳＷ１と同様な構成であるが、利用する波長の関係が逆になっている。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の光スイッチＳＷ２の一方の出力光を第１の光スイッチＳ１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、リセットのためのパルス信号を入力させる。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】
本発明は、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】
また、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。
【０００７】
一方、本発明者らは、特許文献４において、波長帯域によって光吸収性を示す領域と光透過性を示す領域を有する光吸収層を有する熱レンズ形成光素子を有し、光吸収性を示す領域から選ばれる波長をもつ制御光と光透過性を示す領域から選ばれる波長をもつ信号光を前記光吸収層に同軸で照射し、制御光の照射の有無により信号光の開き角度が異なるドーナツ型の出射光を形成し、穴あきミラーを設けて光路を変更させる光スイッチ技術を提案した。
【０００８】
また、最近、本発明者らは、この技術を用いた２つの光スイッチを直列に接続し、それぞれの光スイッチに用いる熱レンズ形成光素子の光吸収層を互いに信号光と光源光の吸収、透過波長帯域が反対となるようにして構成した光フリップフロップ回路を提案した（特願２００６−３３５６８）。
【０００９】
さらに特許文献５には、電気的または機械的手段を採らず、制御ビームの照射でスイッチ物質の屈折率を変え、信号ビームの光路を変える光学スイッチが提案されている。
【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
【特許文献４】特開２００２−２７５７１３号公報
【特許文献５】米国特許第４，５８５，３０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１〜３において提案されている従来の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、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。
【００１１】
また、本発明者らが先に提案した特許文献４の技術を利用し特願２００６−３３５６８において提案した光フリップフロップ回路は、特許文献１〜３において提案されたものに比べ、光学的手段のみで装置構成をシンプルにかつ低コストとすることができるようになったが、依然、多くの光学部品を必要とするため、本格的な実用化のためにはさらに改善の余地があった。
【００１２】
一方、特許文献５に開示されている光路切替手法を光フリップフロップ回路に適用することも考えられるが、その場合、偏向角をあまり大きくできず、また屈折率変化を行わせるレーザ光は大パワーが必要であるという問題があった。
【００１３】
本発明は、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、より装置の光学部品点数を低減させ、装置構成がよりシンプルで、低コスト化を図ることができ、本格的な実用化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】
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するものとして、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の光源光とを入射する第１の信号入力部と、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の光吸収層を有する第１の熱レンズ形成光素子と、第１の光吸収層に第１の信号光と第１の光源光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる第１の集光部を備え、第１の熱レンズ形成光素子は、第１の光吸収層が第１の信号光を吸収した領域およ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進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、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進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、第１の信号光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、第１の熱レンズ形成光素子より出射した第１の光源光のうち、非偏向光は第１の出力ポートから出力させ、偏向光は第２の出力ポートから出力させる第１の光源光光路切替部を備えた第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の第１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の光源光とを入射する第２の信号入力部と、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の光吸収層を有する第２の熱レンズ形成光素子と、第２の光吸収層に第２の信号光と第２の光源光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる第２の集光部を備え、第２の熱レンズ形成光素子は、第２の光吸収層が第２の信号光を吸収した領域およ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の光源光を進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、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の光源光を進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、第２の信号光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、第２の熱レンズ形成光素子より出射した第２の光源光のうち、非偏向光は第２の出力ポートから出力させ、偏向光は第２の出力ポートから出力させる第２の光源光光路切替部を備えた第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の信号光パルスが第１の光スイッチに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の熱レンズ形成光素子において、第１の光源光の偏向状態が変化し、この第１の光源光の第２の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。
【００１５】
また、本発明は、上記第１の発明において、第１の集光部および第２の集光部はそれぞれ、光の進行方向で第１の光吸収層および第２の光吸収層の入射面または第１の光吸収層内および第２の光吸収層内にて集光を行わ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。
【００１６】
また、本発明は、上記第１または第２の発明において、第１の光源光光路切替部および第２の光源光光路切替部はミラーで構成されてい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】
【００１７】
本発明によれば、新規な動作原理を基づき、より装置の部品点数を低減させ、装置構成がよりシンプルで、低コスト化を図ることができ、本格的な実用化が期待される光フリップフロップ回路を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る光フリップフロップ回路について詳細に説明する。
【００１９】
先ず、本発明の実施形態に用いる光スイッチについて述べる。
【００２０】
図１はこの光スイッチの概略構成例である。図１に概要を例示するように、光スイッチＳＷには、連続（ＣＷ）光である光源光１を取り込むための入力ポート２と、光源光１の波長とは異なる波長を有するパルス状の信号光［ゲート光］３を取り込むための入力ポート４が設けられている。入力ポート２の下流側には入射した光源光１を平行光とするための第１のコリメートレンズ５が配置され、入力ポート４の下流側には入射した信号光３を平行光とするための第２のコリメートレンズ６が配置されている。なお、便宜上、図１には、平行光を幅を持たない直線で表してある。第１のコリメートレンズ５と第２のコリメートレンズ６の下流側には混合器７が配置され、混合器７は、第１のコリメートレンズ５からの平行光である光源光１は透過させ、第２のコリメートレンズ６からの平行光である信号光を反射し３の光路を変える。混合器７の下流側には第１の集光レンズ８、熱レンズ形成光素子９、第３のコリメートレンズ１０、波長選択透過フィルター１１、分岐ミラー１２、第２の集光レンズ１３がそれぞれ配置されている。第１の集光レンズ８は混合器７からの光源光１および信号光３を熱レンズ形成光素子９の光吸収層に集光（収束）させる。ここで、第１の集光レンズ８には光源光１と信号光３は光軸に直角な方向にずれた位置にて入射し、熱レンズ形成光素子９の光吸収層にも光軸に直角な方向にずれた位置にて入射し、集光点が分離するようになっている。
【００２１】
熱レンズ形成光素子９は、光源光１のみが入射した場合には進行方向を変えない非偏向光として出射し、光源光１と信号光３が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、光源光１の進行方向を変えた偏向光として出射する。また、熱レンズ形成光素子９は、さらに強度の強い信号光３が入射した場合には、偏向角を変化させる（より大きな偏向角となる）。第３のコリメートレンズ１０は光源光１（非偏向光および偏向光）と信号光３を平行光とする。波長選択透過フィルター１１は、光源光１は透過させ、信号光３はカットする。光波長選択フィルター１１の下流に設けられた分岐ミラー１２は非偏向光と偏向光とを分岐し、偏向光は反射しその光路を変える。非偏向光はそのまま直進することになる。また、分岐ミラー１２の図中上方には、光路を変えた偏向光の光路を更に変えるミラー１４と、ミラー１４からの光を集光する第３の集光レンズ１５が配置されている。また、スイッチＳＷは２つの出力ポート１６、１７を有している。出力ポート１６は信号光３のＯＦＦ時に第２の集光レンズ１３で集光された非偏向光の光出力を行う。出力ポート１７は信号光３のＯＮ時に分岐ミラー１２およびミラー１４で光路を変えられ、第３の集光レンズ１５で集光された偏向光の光出力を行う。
【００２２】
上記スイッチＳＷにおいて、入力ポート２には、例えば光ファイバーを用いて光源光１を入射させてもよいし、光源光１を出射するレーザを直接設置してもよい。光源光１の波長は、熱レンズ形成光素子９の光吸収層に対して透過性を示す波長の光を用いる。また、入力ポート４には、例えば光ファイバーを用いて信号光３を入射させてもよいし、信号光３を出射するレーザを直接設置してもよい。信号光３の波長は、熱レンズ形成光素子９の光吸収層に対して吸収性を示す波長の光を用いる。
【００２３】
本実施形態で使用される熱レンズ形成光素子９中の光吸収層の材料、光源光１の波長帯域、および信号光３の波長帯域は、これらの組み合わせとして、光スイッチＳＷの動作が効率的に行えるように適切な組み合わせを選定し用いることができる。具体的な設定手順としては、例えば、先ず、光源光１の波長ないし波長帯域を決定し、次に、これを制御するのに最適な光吸収層の材料と信号光３の波長の組み合わせを選定することができる。また、光源光１と信号光３の波長の組み合わせを決定してから、この組み合わせに適した光吸収層の材料を選定してもよい。あるいは、光吸収層の材料を決定した後、光源光１と信号光３の波長の組み合わせを選定してもよい。
【００２４】
第１のコリメートレンズ５、第２のコリメートレンズ６、第３のコリメートレンズ１０としては、例えば焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いることができるが、焦点距離は８ｍｍである必要はなく、より小型の光スイッチＳＷにするためにさらに短い焦点距離を用いてもよいことは言うまでもない。また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするためには非球面レンズが好ましい。
【００２５】
光混合器７としては、例えば光源光１は透過し、信号光３は反射するダイクロイックミラーなどの公知の光学部材を用いることができる。もちろん、入力ポート２と入力ポート４の位置を入れ替えて、光源光１が反射し、信号光３が透過するようにして構成してもよいことは言うまでもない。
【００２６】
第１の集光レンズ８、第２の集光レンズ１３、第３の集光レンズ１５には、例えば焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いることができるが、焦点距離は８ｍｍである必要はなく、より小型の光スイッチＳＷにするためにさらに短い焦点距離を用いてもよいことは言うまでもない。また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするためには非球面レンズが好ましい。
【００２７】
本実施形態で用いる光スイッチＳＷでは、光源光１と信号光３は、第１の集光レンズ８により、光の進行方向で熱レンズ形成光素子９の光吸収層の入射面またはその近辺において集光させる。光源光１と信号光３とを熱レンズ形成光素子９の光吸収層の入射面近辺の同一の所に集光させると光源光１はドーナツ状に拡がる。この状況を図２に示す。信号光３がない場合には図２（ａ）の写真１ａのように光源光１は丸ビームであるが、信号光１が同時に同一の所に照射されると、図２（ｂ）の写真１ｂのようにドーナツ形状となる。このドーナツ形状が鮮明で大きく形成されるのが、光吸収層の入射面であると思われる。本実施形態に用いる光スイッチＳＷにおいて光吸収層の入射面という場合は、光源光１と信号光３を同一の所に集光させたときにこのドーナツ形状が鮮明で大きく形成される位置に相当する面とする。もちろん、本実施形態で実際に用いる光源光１と信号光３とは集光点の位置では光軸に直角な方向に２５〜５０μｍほど離間させるので、ドーナツ形状は形成されないが、調整時には光源光１と信号光３とを同一点に入射させ、ドーナツ形状を形成させ、その後、光源光１と信号光３との集光点を分離させ、位置調整を行う。なお、光源光１と信号光３との集光点間の距離が２５μｍ未満の場合には、図２（ａ）に示すような丸ビームにならず、三日月型ビームになってしまう。光源光１が三日月型ビームになると、のちに集光させ光ファイバーに入射させた場合には入射効率が減少してしまい、実用性にかけるおそれがある。また、上記距離が５０μｍを超えると、偏向角が低下傾向となる。
【００２８】
熱レンズ形成光素子９は、図３に示したような概略構成であるが、図１では説明を容易にするため、光吸収層のみを図示してある。図３において、熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２は、色素を溶剤に溶解したものをガラス容器２３に封じて用いる。溶剤に可溶性の色素としては、使用する信号光の波長領域に吸収性を示し、使用する光源光の波長領域に吸収性がなく透過性を示す色素を使用することができる。例えばレーザ光２４が透過するガラス容器２３のガラスの厚みは約５００μｍ程度、光吸収層２２の厚みは２００〜１０００μｍ程度とすることができる。
【００２９】
色素の具体例としては、例えば、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、エオシン、フロキシンＢなどのキサンテン系色素、アクリジンオレンジ、アクリジンレッドなどのアクリジン系色素、エチルレッド、メチルレッドなどのアゾ色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、３，３’−ジエチルチアカルボシアニンヨージド、３，３’−ジエチルオキサジカルボシアニンヨージドなどのシアニン色素、エチル・バイオレット、ビクトリア・ブルーＲなどのトリアリールメタン系色素、ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド系色素、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド系色素などを好適に使用することができる。また、これらの色素を単独で、または、２種以上を混合して使用することができる。
【００３０】
溶剤としては、少なくとも使用する色素を溶解するものを用いることができるが、熱レンズ形成時の温度上昇に際し、熱分解することなく、かつ、沸騰する温度（沸点）が１００℃以上、好ましくは２００℃以上、さらに好ましくは３００℃以上のものを好適に用いることができる。具体的には、硫酸などの無機系溶剤、ｏ−ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素系、１−フェニル−１−キシリルエタンまたは１−フェニル−１−エチルフェニルエタンなどの芳香族置換脂肪族炭化水素系、ニトロベンゼンなどのニトロベンゼン誘導体系、などの有機溶剤を好適に用いることができる。
【００３１】
波長選択透過フィルター１１としては、熱レンズ形成光素子９をわずかに透過する信号光３を遮光し、光源光１は透過する誘電体フィルターなどを用いることができる。熱レンズ形成光素子９で実用上問題ない程度に信号光３が吸収されれば、必ずしも波長選択透過フィルター１１を用いる必要はない。
【００３２】
ここで、熱レンズ形成光素子９における熱レンズ形成による光源光１の偏向について説明する。
【００３３】
熱レンズ形成光素子９の光吸収層で信号光３が吸収されると、光吸収層の温度が上昇し、屈折率が変わる。温度が上昇するので、一般に屈折率は下がる方向に変化する。通常のレーザ光源から出射するレーザ光や、通常のレーザ光源から出射し光ファイバーを透過してきたレーザ光の強度分布はガウス分布である。また、前記レーザ光をレンズ等で集光した光もガウス分布をしている。よって、信号光３が照射された光吸収層での屈折率分布は、信号光３の光軸で屈折率が一番低下し、信号光３の周辺では屈折率の低下が少なくなる。また、熱伝導があるので、光の照射されていない部分でも屈折率が変化する。
【００３４】
図４は、光源光１が偏向する状況を説明した図である。なお、説明を簡単にするため、図４では光吸収層と光吸収層の周りの媒質との屈折率の違いによる光の屈折は無視している。図４には、熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２に、光源光２５（１）のみが照射された場合と、光源光２５（１）と信号光２６（３）が同時に照射された場合が示されている。図中、２７は、信号光２６（３）が照射されなかった場合の熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２を透過した光源光である。２８は、信号光２６（３）が照射された場合の熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２を透過した光源光である。また、熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２の入射面近辺での信号光の光強度分布２９、および、熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２の出射面近辺での光強度分布３０が併せて示されている。
【００３５】
図４ａはレーザ光を集光しない場合、図４ｂは本実施形態で用いる光スイッチＳＷのようにレーザ光を集光した場合のレーザ光の光路を模式的に示したものである。レーザ光を集光しない場合のレーザ光の強度分布領域２９、３０は、光吸収層２２の入射面近辺と出射面近辺では変わらない。このことは、光源光２５（１）が光吸収層２２を進むに従って、屈折率の変化の少ない領域を通過することを意味する。一方、レーザ光を集光した場合はレーザ光の強度分布領域２９，３０は、光吸収層２２の入射面近辺と出射面近辺では大きく変わり、出射面近辺では領域が拡がっている。このことは、屈折率も徐々に拡がっていることになり、光源光２５（１）が光吸収層２２を進むに従ってより大きな偏向を受ける作用が及んでくることになる。なお、屈折率変化は信号光パワーにほぼ比例して変化するので、光吸収層２２を進むに従って屈折率変化は小さくなる。
【００３６】
図４ｂでは、光源光２５（１）も熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２の入射面に集光するようにしているが、入射面近辺であってもよい。特に光源光２５（１）は、光吸収層２２のもう少し出射面側に集光するようにしてもよい。また、光源光２５（１）と信号光２６（３）とは光の進行方向で同一面に入射するようにしているが、全く同一面である必要はなく、多少ずれていても構わない。
【００３７】
偏向角は、次の条件が変わると変化する。
【００３８】
１．熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２の、光源光２５（１）と信号光２６（３）の第１の集光レンズ８の集光（集束）点に対する位置
２．信号光パワー
３．信号光位置（第１の集光レンズ８の集光点での光源光２５（１）と信号光２６（３）の光軸に直角方向の距離）
４．熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２の厚み
５．信号光波長および光源光波長
６．光吸収層２２の色素濃度
これ以外にも、光吸収層２２の材質、光吸収層２２への信号光２６（３）および光源光２５（１）の集光角等によっても変化する。
【００３９】
本実施形態で用いる光スイッチＳＷの一例では、波長１５５０ｎｍの光源光１をコア径９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーで入力ポート２に入射させ、波長９８０ｎｍの信号光３をコア径９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーで入力ポート４に入射させ、焦点距離８ｍｍの第１のコリメートレンズ５および第２のコリメートレンズ６で光源光１および信号光３をほぼ平行光にし、光吸収層の厚み５００μｍであって光吸収層の波長１５５０ｎｍにおける透過率９５％および波長９８０ｎｍにおける透過率０．２％の熱レンズ形成光素子９に、焦点距離８ｍｍの第１の集光レンズ８で集光して入射させた。
【００４０】
図５に、図１の分岐ミラー１２の直前で、光軸に直角に紙面内方向に、スリット開口を持った光検出器を設けて、この光検出器を動かして測定した光源光１の光強度分布を示す。図５において、線３１（丸点を結ぶ実線）は信号光が照射されなかった場合の非偏向光、線３２（四角点を結ぶ実線）は信号光パワー７．８ｍＷが照射された場合の偏向光、線３３（×点を結ぶ実線）は信号光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光の光強度分布を示す。信号光パワー７．８ｍＷが照射された場合の偏向光の場合３１は、非偏向光の場合３２と強度分布の裾のところで重なり合っておりお互いの分離が不充分であるが、信号光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光の場合３３は、非偏向光の場合３２と充分に分離している。よって、分岐ミラー１２で非偏向光と信号光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光とは分離できることがわかる。なお、図５において、信号光位置（第１の集光レンズ８の集光点での光源光１と信号光３の光軸に直角方向の距離）は３５μｍであり、信号光３と光源光１は光吸収層の光入射面から約３０μｍ進んだところに集光し、光吸収層の厚みは５００μｍであった。
【００４１】
また、信号光パワーと偏向角との関係を図６に示す。信号光パワーが大きくなると偏向角が大きくなることがわかる。なお、図６において、信号光位置（第１の集光レンズ８の集光点での光源光１と信号光３の光軸に直角方向の距離）は３５μｍ、信号光３と光源光１は光吸収層の光入射面から約６０μｍ進んだところに集光させた。
【００４２】
本実施形態に用いる光スイッチＳＷでは、図１に示す第３のコリメートレンズ１０と第２の集光レンズ１３および第３の集光レンズ１５の焦点距離は同じ８ｍｍのものを用いたので、偏向角は、分岐ミラー１２で分岐しなかった場合の偏向光の光軸と非偏向光の光軸とのなす角度となる。本例の場合、信号光パワー７．８ｍＷの場合は約６．７度、信号光パワー１２．９ｍＷの場合は約１０．１度、信号光パワー１８ｍＷの場合は約１３．２度となった。
【００４３】
図７に、図３に示した熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２への光源光１と信号光３の集光点の入射位置（「光吸収層位置」と記す）と偏向角との関係を示す。図７において、横軸の光吸収層位置は熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２への光の入射面の位置（信号光３と光源光１の集光点に対する位置）である。０点は信号光３と光源光１の集光点の位置であり、図４ｂの状態である。マイナス方向が光の進行方向であり、プラスの位置では光源光１と信号光３が熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２内で集光する。縦軸は偏向角である。なお、図７において、信号光パワーは約１２．９ｍＷであり、信号光位置（図１の第１の集光レンズ８の集光点での光源光１と信号光３の光軸に対して直角方向の距離）は３５μｍ、光吸収層２２の厚みは５００μｍである。
【００４４】
さらに、図８に、図３に示す熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２への光源光１と信号光３の収束（集光）点の入射位置（すなわち、光吸収層位置）と非偏向光と偏向光との分離距離の測定データの例を示す。光吸収層２２への入射位置が約６０μｍの場合は分離距離が０に近いが、これからずれると分離距離が大きくなる。図８で分離距離の正負の符号は、光源光１の入射点を原点（すなわち０点）とし、偏向する方向を正とした。図８において、信号光パワーは１５．４ｍＷ、光吸収層２２の厚みは１０００μｍであり、信号光位置（第１の集光レンズ８の集光点での光源光１と信号光３の光軸に直角方向の距離）は２５μｍである。
【００４５】
なお、偏向角は、信号光波長および光源光波長によっても異なる。波長が短いほど偏向角が大きくなる。
【００４６】
次に、本発明の実施形態に係る光フリップフロップ回路について図９を参照して説明する。図９は、本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。
【００４７】
この光フリップフロップ回路では、前記で示した光スイッチＳＷと同様な構成を有する第１の光スイッチＳＷ１と第２の光スイッチＳＷ２が直列に接続配置されている。
【００４８】
第１の光スイッチＳＷ１には、波長６５０ｎｍの連続（ＣＷ）光である光源光５１を取り込むための入力ポート５２と、波長１５５０ｎｍのパルス状信号光［ゲート光］５３を取り込むための入力ポート５４が設けられている。入力ポート５２の下流側には入射した光源光５１を平行光とするための第１のコリメートレンズ５５が配置され、入力ポート５４の下流側には入射した信号光５３を平行光とするための第２のコリメートレンズ５６が配置されている。第１のコリメートレンズ５５の下流側にはダイクロイックミラー５７が配置され、第２のコリメートレンズ５６の下流側には第１のコリメートレンズ５６からの平行光を反射しその光路を変えるミラー５８が配置されている。ダイクロイックミラー５７は第１のコリメートレンズ５５からの平行光は透過させ、ミラー５８からの平行光は反射しその光路を変えて、それぞれ平行光とする。ここで光源光５１と信号光５３は光軸に対して直角な方向でずれた位置となるように光学配置がなされている。ダイクロイックミラー５７の下流側には第１の集光レンズ５９、熱レンズ形成光素子６０、第３のコリメートレンズ６１、波長選択透過フィルター６２、分岐ミラー６３、第２の集光レンズ６４がそれぞれ配置されている。第１の集光レンズ５９はダイクロイックミラー５７からの光源光５１および信号光５３を熱レンズ形成光素子６０の光吸収層に集光（収束）させる。ここで、第１の集光レンズ５９には光源光５１と信号光５３は光軸に対して直角な方向にずれた位置にて入射し、熱レンズ形成光素子６０の光吸収層にも光路に垂直な方向でずれた位置にて入射し、集光点が分離するようになっている。
【００４９】
熱レンズ形成光素子６０は、光源光５１のみが入射した場合には光源光５１を進行方向を変えない非偏向光として出射し、光源光５１と信号光５３が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、光源光を進行方向を変えた偏向光として出射する。また、熱レンズ形成光素子６０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光パルスが第２の入力ポート５４から入射すると、信号光全体のパルス強度が閾値を超えて、さらに大きな偏向角となる。第３のコリメートレンズ６２は出射した光源光５１（非偏向光および偏向光）と信号光５３を平行光にする。波長選択透過フィルター６２は光源光５１は透過させ、信号光５３はカットする。光波長選択フィルター６２の下流に設けられた分岐ミラー６３は非偏向光と偏向光とを分岐し、偏向光は反射しその光路を変える。非偏向光はそのまま直進することになる。また、分岐ミラー６３の図中下方には、光路を変えた偏向光の光路を更に変えるミラー６５と、ミラー６５からの光を集光する第３の集光レンズ６６が配置されている。また、第１の光スイッチＳＷは２つの出力ポート６７、６８を有している。出力ポート６７は信号光５３のＯＦＦ時に第２の集光レンズ６４で集光された非偏向光の６５０ｎｍ光出力を行う。出力ポート６８は信号光５３のＯＮ時に分岐ミラー６３およびミラー６５で光路を変えられ、第３の集光レンズ６６で集光された偏向光の６５０ｎｍ光出力を行う。
【００５０】
第２の光スイッチＳＷ２には、波長１５５０ｎｍの連続（ＣＷ）光である光源光７１を取り込むための入力ポート７２と、第１の光スイッチＳＷ１の出力ポート５８から出力される６５０ｎｍ光出力を信号光［ゲート光］７３として取り込むための入力ポート７４が設けられている入力ポート７２の下流側には入射した光源光７１を平行光とするための第１のコリメートレンズ７５が配置され、入力ポート７４の下流側には入射した信号光７３を平行光とするための第２のコリメートレンズ７６が配置されている。第１のコリメートレンズ７５の下流側にはダイクロイックミラー７７が配置され、第２のコリメートレンズ７６の下流側には第１のコリメートレンズ７６からの平行光を反射しその光路を変えるミラー７８が配置されている。ダイクロイックミラー７７は第１のコリメートレンズ７５からの平行光は透過させ、ミラー７８からの平行光は反射しその光路を変えて、それぞれ平行光とする。ここで光源光７１と信号光７３は光軸に対して直角な方向でずれた位置となるように光学配置がなされている。ダイクロイックミラー７７の下流側には第１の集光レンズ７９、熱レンズ形成光素子８０、第３のコリメートレンズ８１、波長選択透過フィルター８２、分岐ミラー８３、第２の集光レンズ８４がそれぞれ配置されている。第１の集光レンズ７９はダイクロイックミラー７７からの光源光７１および信号光７３を熱レンズ形成光素子８０の光吸収層に集光（収束）させる。ここで、第１の集光レンズ７９には光源光７１と信号光７３は光路に対して垂直な方向にずれた位置にて入射し、熱レンズ形成光素子８０の光吸収層にも光軸に直角な方向でずれた位置にて入射し、集光点が分離するようになっている。
【００５１】
熱レンズ形成光素子８０は、光源光７１のみが入射した場合には光源光７１を進行方向を変えない非偏向光として出射し、光源光７１と信号光７３が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、光源光を進行方向を変えた偏向光として出射する。また、熱レンズ形成光素子８０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強度の強い光パルスが第２の入力ポート７４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、さらに大きな偏向角となる。第３のコリメートレンズ８２は出射した光源光７１（非偏向光および偏向光）と信号光７３を平行光にする。波長選択透過フィルター８２は光源光７１は透過させ、信号光７３はカットする。光波長選択フィルター８２の下流に設けられた分岐ミラー８３は非偏向光と偏向光とを分岐し、偏向光は反射しその光路を変える。非偏向光はそのまま直進することになる。また、分岐ミラー８３の図中下方には、光路を変えた偏向光の光路を更に変えるミラー８５と、ミラー８５からの光を集光する第３の集光レンズ８６が配置されている。また、第２の光スイッチＳＷは２つの出力ポート８７、８８を有している。出力ポート８７は信号光７３のＯＦＦ時に第２の集光レンズ８４で集光された非偏向光の１５５０ｎｍ光出力を行う。出力ポート８８は信号光７３のＯＮ時に分岐ミラー８３およびミラー８５で光路を変えられ、第３の集光レンズ８６で集光された偏向光の１５５０ｎｍ光出力を行う。
【００５２】
本実施形態の光フリップフロップ回路では、第２の光スイッチＳＷ２の出力ポート８８と第１の光スイッチＳＷ１の入力ポート５４を連結するフィードバック部９１が設けられている。このフィードバック部９１は、図９の左下に記載されているように、第１の光スイッチＳＷ１の入力ポート５４に入力した波長１５５０ｎｍのパルスＰ１に続けて、第２の光スイッチＳＷ２から出力される波長１５５０ｎｍのフィードバック光９２をパルスＰ２として第１の光スイッチＳＷ１の入力ポート５４に入射させ、光フリップフロップの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の光スイッチＳＷ１、第２の光スイッチ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。
【００５３】
ここで本実施形態で用いた第１の光スイッチＳＷ１の熱レンズ形成光素子６０と第２の光スイッチＳＷ２の熱レンズ形成光素子８０について説明する。なお、本発明で用いる熱レンズはこれらに限定されず前述したようなものが利用できることは言うまでもない。
【００５４】
熱レンズ形成光素子６０は、図１０の実線で示すように、波長６５０ｎｍの光源光５１に対しては透過性を示し、波長１５５０ｎｍの信号光５３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層を有している。ここでは、日本カーリット株式会社製、ＣＩＲ−９６０を使用している。
【００５５】
一方、熱レンズ形成光素子８０は、図１０の鎖線で示すように、波長１５５０ｎｍの光源光７１に対しては透過性を示し、波長６５０ｎｍの信号光５３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層を有している。ここでは、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)を使用している。
【００５６】
熱レンズ形成光素子６０、８０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層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、本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。
【００５７】
次に、本実施形態に係る光フリップフロップ回路の動作について説明する。
【００５８】
先ず、本実施形態の光フリップフロップ回路を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がＯＦＦのときには、第１の光スイッチＳＷ１においては信号光５３は入射しておらず、連続光である光源光５１のみが入力ポート５２より入射し、第１のコリメートレンズ５５で平行光とされ、ダイクロイックミラー５７を通過し、第１の集光レンズ５９で集光され、熱レンズ形成光素子６０内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成光素子６０では熱レンズが形成されていないため、光源光５１は進行方向を変えない非偏向光として熱レンズ形成光素子６０より出射し、第３のコリメートレンズ６１により平行光とされ、波長選択フィルター６２を通過し、第２の集光レンズ６４により集光され、出力ポート６７より６５０ｎｍ光出力として出力される。
【００５９】
このとき、第２の光スイッチＳＷ２においては入力ポート７４から信号光７３は入射しておらず、連続光である光源光７１のみが入力ポート７２より入射し、第１の集光レンズ７５で平行光とされ、ダイクロイックミラー７７を通過し、第１の集光レンズ７９で集光され、熱レンズ形成光素子８０の光吸収層で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成光素子８０では熱レンズが形成されていないため、光源光７１は進行方向を変えない非偏向光として熱レンズ形成光素子８０より出射し、第３のコリメートレンズ８１により平行光とされ、波長選択フィルター８２を通過し、第２の集光レンズ８４により収束され、出力ポート８７より１５５０ｎｍ光出力として出力される。
【００６０】
光フリップフロップ回路が上記のようなＯＦＦ状態のときにセットのための波長１５５０ｎｍのパルス状信号光［図９の左下のパルスＰ１］が第１の光スイッチＳＷ１に入力すると、そのパルスの先端エッジ（図９に矢印で示す）でスイッチＯＮとなる。
【００６１】
すなわち、セットのための信号光パルスが入力ポート５４より入射すると、第２の集光レンズ５６により平行光とされ、ミラー５８で光路が変えられ、ダイクロイックミラー５７に達する。一方、入力ポート５２からは波長６５０ｎｍの連続光である光源光５１が入射し、第１の集光レンズ５５で平行光とされ、ダイクロイックミラー５７に達する。このダイクロイックミラー５７により、光源光５１と信号光５３は光軸に対して直角な方向でずれた位置となる平行光とされ、第１の集光レンズ５９により集光され、熱レンズ形成光素子６０の光吸収層で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成光素子６０の光吸収層は波長１５５０ｎｍの信号光５３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５１は進行方向を変えた偏向光として出射し、第３のコリメートレンズで平行光とされ、信号光５３は波長選択フィルター６２でカットされ、光源光５１は分岐ミラー６３で反射しその光路が変わり、ミラー６５によりさらに反射され、光路が再び変わり、第３の集光レンズ６６で集光され、出力ポート６８から６５０ｎｍ光出力として出力される。
【００６２】
この６５０ｎｍ光出力は、第２の光スイッチＳＷ２の入力ポート７４より信号光７３として取り込まれ、第２のコリメートレンズ７６により平行光とされ、ミラー７８で反射しその光路が変えられ、ダイクロイックミラー７７に達する。一方、入力ポート７２からは波長１５５０ｎｍの連続光である光源光３１が入射し、第１のコリメートレンズ７５で平行光とされ、ダイクロイックミラー７７に達する。このダイクロイックミラー７７により、光源光７１と信号光７３は光軸が光路に対して垂直な方向でずれた位置となる平行光とされ、第１の集光レンズ７９により集光され、熱レンズ形成光素子８０の光吸収層内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成光素子８０の光吸収層は波長６５０ｎｍの信号光７３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７１は進行方向を変えた偏向光として出射し、第３のコリメートレンズ８１で平行光とされ、信号光７３は波長選択フィルター８２でカットされ、光源光７１は分岐ミラー８３で反射しその光路が変わり、ミラー８５によりさらに反射され、光路が再び変わり、第３の集光レンズ８６で集光され、出力ポート８８から１５５０ｎｍ光出力として出力される。この１５５０ｎｍ光出力はフィードバック光９２となり、フィードバック部９１により第１の光スイッチＳＷ１の入力ポート５４に送られ、図９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。
【００６３】
次に、光フリップフロップ回路を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がＯＮのときには、上記のフィードバック光９２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５３のパルスが入力ポート５４より入射すると、信号光５３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超える。すると、熱レンズ形成光素子６０に形成されていた熱レンズによる信号光５３の偏向角がより大きな角度となり、出力ポート６８からの光出力はストップする。これにより、第２の光スイッチＳＷ２への信号光７３の入射がストップするため、熱レンズ形成光素子８０で熱レンズが形成されなくなる。そして、第１の光スイッチＳＷ１では出力ポート６７から６５０ｎｍ光出力が出力され、第２の光スイッチ（ＳＷ２）では出力ポート６８からの１５５０ｎｍ光出力がストップし、出力ポート８７から１５５０ｎｍ光出力が出力され、その状態が維持され、光フリップフロップ回路がＯＦＦとなる。
【００６４】
光フリップフロップ回路のＯＮ、ＯＦＦの状態は第１の光スイッチＳＷ１の出力ポート６７の出力および第２の光スイッチＳＷ２の出力ポート８７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。
【００６５】
以上、本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、本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。
【００６６】
例えば、上記実施形態の光フリップフロップ回路では、図１に示すタイプの光スイッチＳＷを基本として用いたが、本願発明によれば、図１１に示すようなタイプの光スイッチＳＷ’を用い、その他の構成は図９と同様にして光フリップフロップ回路を構成することもできる。
【００６７】
図１１において図１と同様な光学部品には同じ符号を付してある。図１１において９５は光源光、９６は信号光、９６は入力ポート、９７は入力ポートである。図１１のスイッチＳＷ’では光入力に図１２に示す２芯光ファイバーフェルール９８を用いた。２芯光ファイバーフェルール９８は光源光光出射ファイバー９９と信号光光出射ファイバー１００を備えている。これらの光ファイバー９９、１００としては、コア９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーのクラッド層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。エッチングする部分は、光ファイバーの先端数ｍｍだけとした。エッチングした後の光ファイバーの太さ「ω」は、光吸収層に集光した光源光と信号光の集光点の光軸に直角方向の距離「χ」と次の関係で決めることができる。
（式１）
ω＝χ／ｍ
ここでｍは、第１の集光レンズ８の結像倍率である。
【００６８】
このような構成としても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる上、光入射部の構成をより簡素化できる利点がある。
【００６９】
また、上記実施形態では、第１の光スイッチＳＷ１において波長６５０ｎｍの光源光５１と波長１５５０ｎｍの信号光５３を用い、第２の光スイッチＳＷ２において波長１５５０ｎｍの光源光７１と波長６５０ｎｍの信号光７３を用いたが、第１の光スイッチＳＷ１と第２の光スイッチＳＷ２で波長の関係を逆にしてもよい。
【００７０】
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、図１の光スイッチＳＷの説明でも言及したように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。
【００７１】
さらに、上記実施形態では、第２の出力ポート７８の光出力をそのままフィードバック光９２としたが、一部のみを利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る光フリップフロップ回路に用いる光スイッチの概略構成例を示す図である。
【図２】熱レンズ形成光素子の光吸収層へ光源光と信号光とを同一の所に集光させるときに、信号光がない場合と信号光がある場合の光源光の出射の状況を示す図である。
【図３】熱レンズ形成光素子の概略構成を示す断面図である。
【図４ａ】集光しない場合の光源光が偏向する状況の説明図である。
【図４ｂ】集光した場合の光源光が偏向する状況の説明図である。
【図５】信号光を照射しない場合と、信号光のパワーを変えて照射した場合の光強度分布を示す図である。
【図６】信号光パワーと偏向角との関係を示すグラフである。
【図７】光吸収層の位置と偏向角との関係を示すグラフである。
【図８】非偏向光と偏向光の分離距離の関係を示すグラフである。
【図９】本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す図である。
【図１０】熱レンズ形成光素子に用いる光吸収層の波長特性例の説明図である。
【図１１】本発明の光フリップフロップ回路に用いる光スイッチの別例の概略構成を示す図である。
【図１２】図１１の光スイッチに用いる２芯光ファイバーフェルールの概念図である。
【符号の説明】
【００７３】
ＳＷ１、ＳＷ２ 光スイッチ
５１、７１ 光源光
５２、５４、７２、７４ 入力ポート
５３、７３ 信号光
５５、５６、６１、７５、７６、８１ コリメートレンズ
５７、７７ ダイクロイックミラー
５８、６５、７８、８５ ミラー
５９、６４、６６、７９、８４、８６ 集光レンズ
６２、８２ 波長選択透過フィルター
６３、８３ 分岐ミラー
６７、６８、８７、８８ 出力ポート
９１ フィードバック部
９２ フィードバック光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
また、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。
【０００７】
一方、本発明者らは、特許文献４において、波長帯域によって光吸収性を示す領域と光透過性を示す領域を有する光吸収層を有する熱レンズ形成光素子を有し、光吸収性を示す領域から選ばれる波長をもつ制御光と光透過性を示す領域から選ばれる波長をもつ信号光を前記光吸収層に同軸で照射し、制御光の照射の有無により信号光の開き角度が異なるドーナツ型の出射光を形成し、穴あきミラーを設けて光路を変更させる光スイッチ技術を提案した。
【０００８】
また、最近、本発明者らは、この技術を用いた２つの光スイッチを直列に接続し、それぞれの光スイッチに用いる熱レンズ形成光素子の光吸収層を互いに信号光と光源光の吸収、透過波長帯域が反対となるようにして構成した光フリップフロップ回路を提案した（特願２００６−３３５６８）。
【０００９】
さらに特許文献５には、電気的または機械的手段を採らず、制御ビームの照射でスイッチ物質の屈折率を変え、信号ビームの光路を変える光学スイッチが提案されている。
【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
【特許文献４】特開２００２−２７５７１３号公報
【特許文献５】米国特許第４，５８５，３０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１〜３において提案されている従来の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、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。
【００１１】
また、本発明者らが先に提案した特許文献４の技術を利用し特願２００６−３３５６８において提案した光フリップフロップ回路は、特許文献１〜３において提案されたものに比べ、光学的手段のみで装置構成をシンプルにかつ低コストとすることができるようになったが、依然、多くの光学部品を必要とするため、本格的な実用化のためにはさらに改善の余地があった。
【００１２】
一方、特許文献５に開示されている光路切替手法を光フリップフロップ回路に適用することも考えられるが、その場合、偏向角をあまり大きくできず、また屈折率変化を行わせるレーザ光は大パワーが必要であるという問題があった。
【００１３】
本発明は、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、より装置の光学部品点数を低減させ、装置構成がよりシンプルで、低コスト化を図ることができ、本格的な実用化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】
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するものとして、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の光源光とを入射する第１の信号入力部と、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の光吸収層を有する第１の熱レンズ形成光素子と、第１の光吸収層に第１の信号光と第１の光源光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる第１の集光部を備え、第１の熱レンズ形成光素子は、第１の光吸収層が第１の信号光を吸収した領域およ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進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、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進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、第１の信号光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、第１の熱レンズ形成光素子より出射した第１の光源光のうち、非偏向光は第１の出力ポートから出力させ、偏向光は第２の出力ポートから出力させる第１の光源光光路切替部を備えた第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の第１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の光源光とを入射する第２の信号入力部と、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の光吸収層を有する第２の熱レンズ形成光素子と、第２の光吸収層に第２の信号光と第２の光源光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる第２の集光部を備え、第２の熱レンズ形成光素子は、第２の光吸収層が第２の信号光を吸収した領域およ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の光源光を進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、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の光源光を進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、第２の信号光の照射の有無に対応させて実現させ、さらに、第２の熱レンズ形成光素子より出射した第２の光源光のうち、非偏向光は第２の出力ポートから出力させ、偏向光は第２の出力ポートから出力させる第２の光源光光路切替部を備えた第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の信号光パルスが第１の光スイッチに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の熱レンズ形成光素子において、第１の光源光の偏向状態が変化し、この第１の光源光の第２の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。
【００１５】
また、本発明は、上記第１の発明において、第１の集光部および第２の集光部はそれぞれ、光の進行方向で第１の光吸収層および第２の光吸収層の入射面または第１の光吸収層内および第２の光吸収層内にて集光を行わ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。
【００１６】
また、本発明は、上記第１または第２の発明において、第１の光源光光路切替部および第２の光源光光路切替部はミラーで構成されてい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】
【００１７】
本発明によれば、新規な動作原理を基づき、より装置の部品点数を低減させ、装置構成がよりシンプルで、低コスト化を図ることができ、本格的な実用化が期待される光フリップフロップ回路を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る光フリップフロップ回路について詳細に説明する。
【００１９】
先ず、本発明の実施形態に用いる光スイッチについて述べる。
【００２０】
図１はこの光スイッチの概略構成例である。図１に概要を例示するように、光スイッチＳＷには、連続（ＣＷ）光である光源光１を取り込むための入力ポート２と、光源光１の波長とは異なる波長を有するパルス状の信号光［ゲート光］３を取り込むための入力ポート４が設けられている。入力ポート２の下流側には入射した光源光１を平行光とするための第１のコリメートレンズ５が配置され、入力ポート４の下流側には入射した信号光３を平行光とするための第２のコリメートレンズ６が配置されている。なお、便宜上、図１には、平行光を幅を持たない直線で表してある。第１のコリメートレンズ５と第２のコリメートレンズ６の下流側には混合器７が配置され、混合器７は、第１のコリメートレンズ５からの平行光である光源光１は透過させ、第２のコリメートレンズ６からの平行光である信号光を反射し３の光路を変える。混合器７の下流側には第１の集光レンズ８、熱レンズ形成光素子９、第３のコリメートレンズ１０、波長選択透過フィルター１１、分岐ミラー１２、第２の集光レンズ１３がそれぞれ配置されている。第１の集光レンズ８は混合器７からの光源光１および信号光３を熱レンズ形成光素子９の光吸収層に集光（収束）させる。ここで、第１の集光レンズ８には光源光１と信号光３は光軸に直角な方向にずれた位置にて入射し、熱レンズ形成光素子９の光吸収層にも光軸に直角な方向にずれた位置にて入射し、集光点が分離するようになっている。
【００２１】
熱レンズ形成光素子９は、光源光１のみが入射した場合には進行方向を変えない非偏向光として出射し、光源光１と信号光３が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、光源光１の進行方向を変えた偏向光として出射する。また、熱レンズ形成光素子９は、さらに強度の強い信号光３が入射した場合には、偏向角を変化させる（より大きな偏向角となる）。第３のコリメートレンズ１０は光源光１（非偏向光および偏向光）と信号光３を平行光とする。波長選択透過フィルター１１は、光源光１は透過させ、信号光３はカットする。光波長選択フィルター１１の下流に設けられた分岐ミラー１２は非偏向光と偏向光とを分岐し、偏向光は反射しその光路を変える。非偏向光はそのまま直進することになる。また、分岐ミラー１２の図中上方には、光路を変えた偏向光の光路を更に変えるミラー１４と、ミラー１４からの光を集光する第３の集光レンズ１５が配置されている。また、スイッチＳＷは２つの出力ポート１６、１７を有している。出力ポート１６は信号光３のＯＦＦ時に第２の集光レンズ１３で集光された非偏向光の光出力を行う。出力ポート１７は信号光３のＯＮ時に分岐ミラー１２およびミラー１４で光路を変えられ、第３の集光レンズ１５で集光された偏向光の光出力を行う。
【００２２】
上記スイッチＳＷにおいて、入力ポート２には、例えば光ファイバーを用いて光源光１を入射させてもよいし、光源光１を出射するレーザを直接設置してもよい。光源光１の波長は、熱レンズ形成光素子９の光吸収層に対して透過性を示す波長の光を用いる。また、入力ポート４には、例えば光ファイバーを用いて信号光３を入射させてもよいし、信号光３を出射するレーザを直接設置してもよい。信号光３の波長は、熱レンズ形成光素子９の光吸収層に対して吸収性を示す波長の光を用いる。
【００２３】
本実施形態で使用される熱レンズ形成光素子９中の光吸収層の材料、光源光１の波長帯域、および信号光３の波長帯域は、これらの組み合わせとして、光スイッチＳＷの動作が効率的に行えるように適切な組み合わせを選定し用いることができる。具体的な設定手順としては、例えば、先ず、光源光１の波長ないし波長帯域を決定し、次に、これを制御するのに最適な光吸収層の材料と信号光３の波長の組み合わせを選定することができる。また、光源光１と信号光３の波長の組み合わせを決定してから、この組み合わせに適した光吸収層の材料を選定してもよい。あるいは、光吸収層の材料を決定した後、光源光１と信号光３の波長の組み合わせを選定してもよい。
【００２４】
第１のコリメートレンズ５、第２のコリメートレンズ６、第３のコリメートレンズ１０としては、例えば焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いることができるが、焦点距離は８ｍｍである必要はなく、より小型の光スイッチＳＷにするためにさらに短い焦点距離を用いてもよいことは言うまでもない。また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするためには非球面レンズが好ましい。
【００２５】
光混合器７としては、例えば光源光１は透過し、信号光３は反射するダイクロイックミラーなどの公知の光学部材を用いることができる。もちろん、入力ポート２と入力ポート４の位置を入れ替えて、光源光１が反射し、信号光３が透過するようにして構成してもよいことは言うまでもない。
【００２６】
第１の集光レンズ８、第２の集光レンズ１３、第３の集光レンズ１５には、例えば焦点距離８ｍｍの非球面レンズを用いることができるが、焦点距離は８ｍｍである必要はなく、より小型の光スイッチＳＷにするためにさらに短い焦点距離を用いてもよいことは言うまでもない。また、非球面レンズである必要はないが、小型軽量にするためには非球面レンズが好ましい。
【００２７】
本実施形態で用いる光スイッチＳＷでは、光源光１と信号光３は、第１の集光レンズ８により、光の進行方向で熱レンズ形成光素子９の光吸収層の入射面またはその近辺において集光させる。光源光１と信号光３とを熱レンズ形成光素子９の光吸収層の入射面近辺の同一の所に集光させると光源光１はドーナツ状に拡がる。この状況を図２に示す。信号光３がない場合には図２（ａ）の写真１ａのように光源光１は丸ビームであるが、信号光１が同時に同一の所に照射されると、図２（ｂ）の写真１ｂのようにドーナツ形状となる。このドーナツ形状が鮮明で大きく形成されるのが、光吸収層の入射面であると思われる。本実施形態に用いる光スイッチＳＷにおいて光吸収層の入射面という場合は、光源光１と信号光３を同一の所に集光させたときにこのドーナツ形状が鮮明で大きく形成される位置に相当する面とする。もちろん、本実施形態で実際に用いる光源光１と信号光３とは集光点の位置では光軸に直角な方向に２５〜５０μｍほど離間させるので、ドーナツ形状は形成されないが、調整時には光源光１と信号光３とを同一点に入射させ、ドーナツ形状を形成させ、その後、光源光１と信号光３との集光点を分離させ、位置調整を行う。なお、光源光１と信号光３との集光点間の距離が２５μｍ未満の場合には、図２（ａ）に示すような丸ビームにならず、三日月型ビームになってしまう。光源光１が三日月型ビームになると、のちに集光させ光ファイバーに入射させた場合には入射効率が減少してしまい、実用性にかけるおそれがある。また、上記距離が５０μｍを超えると、偏向角が低下傾向となる。
【００２８】
熱レンズ形成光素子９は、図３に示したような概略構成であるが、図１では説明を容易にするため、光吸収層のみを図示してある。図３において、熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２は、色素を溶剤に溶解したものをガラス容器２３に封じて用いる。溶剤に可溶性の色素としては、使用する信号光の波長領域に吸収性を示し、使用する光源光の波長領域に吸収性がなく透過性を示す色素を使用することができる。例えばレーザ光２４が透過するガラス容器２３のガラスの厚みは約５００μｍ程度、光吸収層２２の厚みは２００〜１０００μｍ程度とすることができる。
【００２９】
色素の具体例としては、例えば、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、エオシン、フロキシンＢなどのキサンテン系色素、アクリジンオレンジ、アクリジンレッドなどのアクリジン系色素、エチルレッド、メチルレッドなどのアゾ色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、３，３’−ジエチルチアカルボシアニンヨージド、３，３’−ジエチルオキサジカルボシアニンヨージドなどのシアニン色素、エチル・バイオレット、ビクトリア・ブルーＲなどのトリアリールメタン系色素、ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド系色素、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド系色素などを好適に使用することができる。また、これらの色素を単独で、または、２種以上を混合して使用することができる。
【００３０】
溶剤としては、少なくとも使用する色素を溶解するものを用いることができるが、熱レンズ形成時の温度上昇に際し、熱分解することなく、かつ、沸騰する温度（沸点）が１００℃以上、好ましくは２００℃以上、さらに好ましくは３００℃以上のものを好適に用いることができる。具体的には、硫酸などの無機系溶剤、ｏ−ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素系、１−フェニル−１−キシリルエタンまたは１−フェニル−１−エチルフェニルエタンなどの芳香族置換脂肪族炭化水素系、ニトロベンゼンなどのニトロベンゼン誘導体系、などの有機溶剤を好適に用いることができる。
【００３１】
波長選択透過フィルター１１としては、熱レンズ形成光素子９をわずかに透過する信号光３を遮光し、光源光１は透過する誘電体フィルターなどを用いることができる。熱レンズ形成光素子９で実用上問題ない程度に信号光３が吸収されれば、必ずしも波長選択透過フィルター１１を用いる必要はない。
【００３２】
ここで、熱レンズ形成光素子９における熱レンズ形成による光源光１の偏向について説明する。
【００３３】
熱レンズ形成光素子９の光吸収層で信号光３が吸収されると、光吸収層の温度が上昇し、屈折率が変わる。温度が上昇するので、一般に屈折率は下がる方向に変化する。通常のレーザ光源から出射するレーザ光や、通常のレーザ光源から出射し光ファイバーを透過してきたレーザ光の強度分布はガウス分布である。また、前記レーザ光をレンズ等で集光した光もガウス分布をしている。よって、信号光３が照射された光吸収層での屈折率分布は、信号光３の光軸で屈折率が一番低下し、信号光３の周辺では屈折率の低下が少なくなる。また、熱伝導があるので、光の照射されていない部分でも屈折率が変化する。
【００３４】
図４は、光源光１が偏向する状況を説明した図である。なお、説明を簡単にするため、図４では光吸収層と光吸収層の周りの媒質との屈折率の違いによる光の屈折は無視している。図４には、熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２に、光源光２５（１）のみが照射された場合と、光源光２５（１）と信号光２６（３）が同時に照射された場合が示されている。図中、２７は、信号光２６（３）が照射されなかった場合の熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２を透過した光源光である。２８は、信号光２６（３）が照射された場合の熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２を透過した光源光である。また、熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２の入射面近辺での信号光の光強度分布２９、および、熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２の出射面近辺での光強度分布３０が併せて示されている。
【００３５】
図４ａはレーザ光を集光しない場合、図４ｂは本実施形態で用いる光スイッチＳＷのようにレーザ光を集光した場合のレーザ光の光路を模式的に示したものである。レーザ光を集光しない場合のレーザ光の強度分布領域２９、３０は、光吸収層２２の入射面近辺と出射面近辺では変わらない。このことは、光源光２５（１）が光吸収層２２を進むに従って、屈折率の変化の少ない領域を通過することを意味する。一方、レーザ光を集光した場合はレーザ光の強度分布領域２９，３０は、光吸収層２２の入射面近辺と出射面近辺では大きく変わり、出射面近辺では領域が拡がっている。このことは、屈折率も徐々に拡がっていることになり、光源光２５（１）が光吸収層２２を進むに従ってより大きな偏向を受ける作用が及んでくることになる。なお、屈折率変化は信号光パワーにほぼ比例して変化するので、光吸収層２２を進むに従って屈折率変化は小さくなる。
【００３６】
図４ｂでは、光源光２５（１）も熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２の入射面に集光するようにしているが、入射面近辺であってもよい。特に光源光２５（１）は、光吸収層２２のもう少し出射面側に集光するようにしてもよい。また、光源光２５（１）と信号光２６（３）とは光の進行方向で同一面に入射するようにしているが、全く同一面である必要はなく、多少ずれていても構わない。
【００３７】
偏向角は、次の条件が変わると変化する。
【００３８】
１．熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２の、光源光２５（１）と信号光２６（３）の第１の集光レンズ８の集光（集束）点に対する位置
２．信号光パワー
３．信号光位置（第１の集光レンズ８の集光点での光源光２５（１）と信号光２６（３）の光軸に直角方向の距離）
４．熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２の厚み
５．信号光波長および光源光波長
６．光吸収層２２の色素濃度
これ以外にも、光吸収層２２の材質、光吸収層２２への信号光２６（３）および光源光２５（１）の集光角等によっても変化する。
【００３９】
本実施形態で用いる光スイッチＳＷの一例では、波長１５５０ｎｍの光源光１をコア径９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーで入力ポート２に入射させ、波長９８０ｎｍの信号光３をコア径９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーで入力ポート４に入射させ、焦点距離８ｍｍの第１のコリメートレンズ５および第２のコリメートレンズ６で光源光１および信号光３をほぼ平行光にし、光吸収層の厚み５００μｍであって光吸収層の波長１５５０ｎｍにおける透過率９５％および波長９８０ｎｍにおける透過率０．２％の熱レンズ形成光素子９に、焦点距離８ｍｍの第１の集光レンズ８で集光して入射させた。
【００４０】
図５に、図１の分岐ミラー１２の直前で、光軸に直角に紙面内方向に、スリット開口を持った光検出器を設けて、この光検出器を動かして測定した光源光１の光強度分布を示す。図５において、線３１（丸点を結ぶ実線）は信号光が照射されなかった場合の非偏向光、線３２（四角点を結ぶ実線）は信号光パワー７．８ｍＷが照射された場合の偏向光、線３３（×点を結ぶ実線）は信号光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光の光強度分布を示す。信号光パワー７．８ｍＷが照射された場合の偏向光の場合３１は、非偏向光の場合３２と強度分布の裾のところで重なり合っておりお互いの分離が不充分であるが、信号光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光の場合３３は、非偏向光の場合３２と充分に分離している。よって、分岐ミラー１２で非偏向光と信号光パワー１２．９ｍＷが照射された場合の偏向光とは分離できることがわかる。なお、図５において、信号光位置（第１の集光レンズ８の集光点での光源光１と信号光３の光軸に直角方向の距離）は３５μｍであり、信号光３と光源光１は光吸収層の光入射面から約３０μｍ進んだところに集光し、光吸収層の厚みは５００μｍであった。
【００４１】
また、信号光パワーと偏向角との関係を図６に示す。信号光パワーが大きくなると偏向角が大きくなることがわかる。なお、図６において、信号光位置（第１の集光レンズ８の集光点での光源光１と信号光３の光軸に直角方向の距離）は３５μｍ、信号光３と光源光１は光吸収層の光入射面から約６０μｍ進んだところに集光させた。
【００４２】
本実施形態に用いる光スイッチＳＷでは、図１に示す第３のコリメートレンズ１０と第２の集光レンズ１３および第３の集光レンズ１５の焦点距離は同じ８ｍｍのものを用いたので、偏向角は、分岐ミラー１２で分岐しなかった場合の偏向光の光軸と非偏向光の光軸とのなす角度となる。本例の場合、信号光パワー７．８ｍＷの場合は約６．７度、信号光パワー１２．９ｍＷの場合は約１０．１度、信号光パワー１８ｍＷの場合は約１３．２度となった。
【００４３】
図７に、図３に示した熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２への光源光１と信号光３の集光点の入射位置（「光吸収層位置」と記す）と偏向角との関係を示す。図７において、横軸の光吸収層位置は熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２への光の入射面の位置（信号光３と光源光１の集光点に対する位置）である。０点は信号光３と光源光１の集光点の位置であり、図４ｂの状態である。マイナス方向が光の進行方向であり、プラスの位置では光源光１と信号光３が熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２内で集光する。縦軸は偏向角である。なお、図７において、信号光パワーは約１２．９ｍＷであり、信号光位置（図１の第１の集光レンズ８の集光点での光源光１と信号光３の光軸に対して直角方向の距離）は３５μｍ、光吸収層２２の厚みは５００μｍである。
【００４４】
さらに、図８に、図３に示す熱レンズ形成光素子２１（９）の光吸収層２２への光源光１と信号光３の収束（集光）点の入射位置（すなわち、光吸収層位置）と非偏向光と偏向光との分離距離の測定データの例を示す。光吸収層２２への入射位置が約６０μｍの場合は分離距離が０に近いが、これからずれると分離距離が大きくなる。図８で分離距離の正負の符号は、光源光１の入射点を原点（すなわち０点）とし、偏向する方向を正とした。図８において、信号光パワーは１５．４ｍＷ、光吸収層２２の厚みは１０００μｍであり、信号光位置（第１の集光レンズ８の集光点での光源光１と信号光３の光軸に直角方向の距離）は２５μｍである。
【００４５】
なお、偏向角は、信号光波長および光源光波長によっても異なる。波長が短いほど偏向角が大きくなる。
【００４６】
次に、本発明の実施形態に係る光フリップフロップ回路について図９を参照して説明する。図９は、本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。
【００４７】
この光フリップフロップ回路では、前記で示した光スイッチＳＷと同様な構成を有する第１の光スイッチＳＷ１と第２の光スイッチＳＷ２が直列に接続配置されている。
【００４８】
第１の光スイッチＳＷ１には、波長６５０ｎｍの連続（ＣＷ）光である光源光５１を取り込むための入力ポート５２と、波長１５５０ｎｍのパルス状信号光［ゲート光］５３を取り込むための入力ポート５４が設けられている。入力ポート５２の下流側には入射した光源光５１を平行光とするための第１のコリメートレンズ５５が配置され、入力ポート５４の下流側には入射した信号光５３を平行光とするための第２のコリメートレンズ５６が配置されている。第１のコリメートレンズ５５の下流側にはダイクロイックミラー５７が配置され、第２のコリメートレンズ５６の下流側には第１のコリメートレンズ５６からの平行光を反射しその光路を変えるミラー５８が配置されている。ダイクロイックミラー５７は第１のコリメートレンズ５５からの平行光は透過させ、ミラー５８からの平行光は反射しその光路を変えて、それぞれ平行光とする。ここで光源光５１と信号光５３は光軸に対して直角な方向でずれた位置となるように光学配置がなされている。ダイクロイックミラー５７の下流側には第１の集光レンズ５９、熱レンズ形成光素子６０、第３のコリメートレンズ６１、波長選択透過フィルター６２、分岐ミラー６３、第２の集光レンズ６４がそれぞれ配置されている。第１の集光レンズ５９はダイクロイックミラー５７からの光源光５１および信号光５３を熱レンズ形成光素子６０の光吸収層に集光（収束）させる。ここで、第１の集光レンズ５９には光源光５１と信号光５３は光軸に対して直角な方向にずれた位置にて入射し、熱レンズ形成光素子６０の光吸収層にも光路に垂直な方向でずれた位置にて入射し、集光点が分離するようになっている。
【００４９】
熱レンズ形成光素子６０は、光源光５１のみが入射した場合には光源光５１を進行方向を変えない非偏向光として出射し、光源光５１と信号光５３が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、光源光を進行方向を変えた偏向光として出射する。また、熱レンズ形成光素子６０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光パルスが第２の入力ポート５４から入射すると、信号光全体のパルス強度が閾値を超えて、さらに大きな偏向角となる。第３のコリメートレンズ６２は出射した光源光５１（非偏向光および偏向光）と信号光５３を平行光にする。波長選択透過フィルター６２は光源光５１は透過させ、信号光５３はカットする。光波長選択フィルター６２の下流に設けられた分岐ミラー６３は非偏向光と偏向光とを分岐し、偏向光は反射しその光路を変える。非偏向光はそのまま直進することになる。また、分岐ミラー６３の図中下方には、光路を変えた偏向光の光路を更に変えるミラー６５と、ミラー６５からの光を集光する第３の集光レンズ６６が配置されている。また、第１の光スイッチＳＷは２つの出力ポート６７、６８を有している。出力ポート６７は信号光５３のＯＦＦ時に第２の集光レンズ６４で集光された非偏向光の６５０ｎｍ光出力を行う。出力ポート６８は信号光５３のＯＮ時に分岐ミラー６３およびミラー６５で光路を変えられ、第３の集光レンズ６６で集光された偏向光の６５０ｎｍ光出力を行う。
【００５０】
第２の光スイッチＳＷ２には、波長１５５０ｎｍの連続（ＣＷ）光である光源光７１を取り込むための入力ポート７２と、第１の光スイッチＳＷ１の出力ポート５８から出力される６５０ｎｍ光出力を信号光［ゲート光］７３として取り込むための入力ポート７４が設けられている入力ポート７２の下流側には入射した光源光７１を平行光とするための第１のコリメートレンズ７５が配置され、入力ポート７４の下流側には入射した信号光７３を平行光とするための第２のコリメートレンズ７６が配置されている。第１のコリメートレンズ７５の下流側にはダイクロイックミラー７７が配置され、第２のコリメートレンズ７６の下流側には第１のコリメートレンズ７６からの平行光を反射しその光路を変えるミラー７８が配置されている。ダイクロイックミラー７７は第１のコリメートレンズ７５からの平行光は透過させ、ミラー７８からの平行光は反射しその光路を変えて、それぞれ平行光とする。ここで光源光７１と信号光７３は光軸に対して直角な方向でずれた位置となるように光学配置がなされている。ダイクロイックミラー７７の下流側には第１の集光レンズ７９、熱レンズ形成光素子８０、第３のコリメートレンズ８１、波長選択透過フィルター８２、分岐ミラー８３、第２の集光レンズ８４がそれぞれ配置されている。第１の集光レンズ７９はダイクロイックミラー７７からの光源光７１および信号光７３を熱レンズ形成光素子８０の光吸収層に集光（収束）させる。ここで、第１の集光レンズ７９には光源光７１と信号光７３は光路に対して垂直な方向にずれた位置にて入射し、熱レンズ形成光素子８０の光吸収層にも光軸に直角な方向でずれた位置にて入射し、集光点が分離するようになっている。
【００５１】
熱レンズ形成光素子８０は、光源光７１のみが入射した場合には光源光７１を進行方向を変えない非偏向光として出射し、光源光７１と信号光７３が同時に入射した場合には熱レンズを形成し、光源光を進行方向を変えた偏向光として出射する。また、熱レンズ形成光素子８０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強度の強い光パルスが第２の入力ポート７４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、さらに大きな偏向角となる。第３のコリメートレンズ８２は出射した光源光７１（非偏向光および偏向光）と信号光７３を平行光にする。波長選択透過フィルター８２は光源光７１は透過させ、信号光７３はカットする。光波長選択フィルター８２の下流に設けられた分岐ミラー８３は非偏向光と偏向光とを分岐し、偏向光は反射しその光路を変える。非偏向光はそのまま直進することになる。また、分岐ミラー８３の図中下方には、光路を変えた偏向光の光路を更に変えるミラー８５と、ミラー８５からの光を集光する第３の集光レンズ８６が配置されている。また、第２の光スイッチＳＷは２つの出力ポート８７、８８を有している。出力ポート８７は信号光７３のＯＦＦ時に第２の集光レンズ８４で集光された非偏向光の１５５０ｎｍ光出力を行う。出力ポート８８は信号光７３のＯＮ時に分岐ミラー８３およびミラー８５で光路を変えられ、第３の集光レンズ８６で集光された偏向光の１５５０ｎｍ光出力を行う。
【００５２】
本実施形態の光フリップフロップ回路では、第２の光スイッチＳＷ２の出力ポート８８と第１の光スイッチＳＷ１の入力ポート５４を連結するフィードバック部９１が設けられている。このフィードバック部９１は、図９の左下に記載されているように、第１の光スイッチＳＷ１の入力ポート５４に入力した波長１５５０ｎｍのパルスＰ１に続けて、第２の光スイッチＳＷ２から出力される波長１５５０ｎｍのフィードバック光９２をパルスＰ２として第１の光スイッチＳＷ１の入力ポート５４に入射させ、光フリップフロップの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の光スイッチＳＷ１、第２の光スイッチ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。
【００５３】
ここで本実施形態で用いた第１の光スイッチＳＷ１の熱レンズ形成光素子６０と第２の光スイッチＳＷ２の熱レンズ形成光素子８０について説明する。なお、本発明で用いる熱レンズはこれらに限定されず前述したようなものが利用できることは言うまでもない。
【００５４】
熱レンズ形成光素子６０は、図１０の実線で示すように、波長６５０ｎｍの光源光５１に対しては透過性を示し、波長１５５０ｎｍの信号光５３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層を有している。ここでは、日本カーリット株式会社製、ＣＩＲ−９６０を使用している。
【００５５】
一方、熱レンズ形成光素子８０は、図１０の鎖線で示すように、波長１５５０ｎｍの光源光７１に対しては透過性を示し、波長６５０ｎｍの信号光５３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層を有している。ここでは、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)を使用している。
【００５６】
熱レンズ形成光素子６０、８０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層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、本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。
【００５７】
次に、本実施形態に係る光フリップフロップ回路の動作について説明する。
【００５８】
先ず、本実施形態の光フリップフロップ回路を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がＯＦＦのときには、第１の光スイッチＳＷ１においては信号光５３は入射しておらず、連続光である光源光５１のみが入力ポート５２より入射し、第１のコリメートレンズ５５で平行光とされ、ダイクロイックミラー５７を通過し、第１の集光レンズ５９で集光され、熱レンズ形成光素子６０内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成光素子６０では熱レンズが形成されていないため、光源光５１は進行方向を変えない非偏向光として熱レンズ形成光素子６０より出射し、第３のコリメートレンズ６１により平行光とされ、波長選択フィルター６２を通過し、第２の集光レンズ６４により集光され、出力ポート６７より６５０ｎｍ光出力として出力される。
【００５９】
このとき、第２の光スイッチＳＷ２においては入力ポート７４から信号光７３は入射しておらず、連続光である光源光７１のみが入力ポート７２より入射し、第１の集光レンズ７５で平行光とされ、ダイクロイックミラー７７を通過し、第１の集光レンズ７９で集光され、熱レンズ形成光素子８０の光吸収層で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成光素子８０では熱レンズが形成されていないため、光源光７１は進行方向を変えない非偏向光として熱レンズ形成光素子８０より出射し、第３のコリメートレンズ８１により平行光とされ、波長選択フィルター８２を通過し、第２の集光レンズ８４により収束され、出力ポート８７より１５５０ｎｍ光出力として出力される。
【００６０】
光フリップフロップ回路が上記のようなＯＦＦ状態のときにセットのための波長１５５０ｎｍのパルス状信号光［図９の左下のパルスＰ１］が第１の光スイッチＳＷ１に入力すると、そのパルスの先端エッジ（図９に矢印で示す）でスイッチＯＮとなる。
【００６１】
すなわち、セットのための信号光パルスが入力ポート５４より入射すると、第２の集光レンズ５６により平行光とされ、ミラー５８で光路が変えられ、ダイクロイックミラー５７に達する。一方、入力ポート５２からは波長６５０ｎｍの連続光である光源光５１が入射し、第１の集光レンズ５５で平行光とされ、ダイクロイックミラー５７に達する。このダイクロイックミラー５７により、光源光５１と信号光５３は光軸に対して直角な方向でずれた位置となる平行光とされ、第１の集光レンズ５９により集光され、熱レンズ形成光素子６０の光吸収層で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成光素子６０の光吸収層は波長１５５０ｎｍの信号光５３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５１は進行方向を変えた偏向光として出射し、第３のコリメートレンズで平行光とされ、信号光５３は波長選択フィルター６２でカットされ、光源光５１は分岐ミラー６３で反射しその光路が変わり、ミラー６５によりさらに反射され、光路が再び変わり、第３の集光レンズ６６で集光され、出力ポート６８から６５０ｎｍ光出力として出力される。
【００６２】
この６５０ｎｍ光出力は、第２の光スイッチＳＷ２の入力ポート７４より信号光７３として取り込まれ、第２のコリメートレンズ７６により平行光とされ、ミラー７８で反射しその光路が変えられ、ダイクロイックミラー７７に達する。一方、入力ポート７２からは波長１５５０ｎｍの連続光である光源光３１が入射し、第１のコリメートレンズ７５で平行光とされ、ダイクロイックミラー７７に達する。このダイクロイックミラー７７により、光源光７１と信号光７３は光軸が光路に対して垂直な方向でずれた位置となる平行光とされ、第１の集光レンズ７９により集光され、熱レンズ形成光素子８０の光吸収層内で焦点を結ぶ。このとき、熱レンズ形成光素子８０の光吸収層は波長６５０ｎｍの信号光７３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７１は進行方向を変えた偏向光として出射し、第３のコリメートレンズ８１で平行光とされ、信号光７３は波長選択フィルター８２でカットされ、光源光７１は分岐ミラー８３で反射しその光路が変わり、ミラー８５によりさらに反射され、光路が再び変わり、第３の集光レンズ８６で集光され、出力ポート８８から１５５０ｎｍ光出力として出力される。この１５５０ｎｍ光出力はフィードバック光９２となり、フィードバック部９１により第１の光スイッチＳＷ１の入力ポート５４に送られ、図９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。
【００６３】
次に、光フリップフロップ回路を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がＯＮのときには、上記のフィードバック光９２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５３のパルスが入力ポート５４より入射すると、信号光５３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超える。すると、熱レンズ形成光素子６０に形成されていた熱レンズによる信号光５３の偏向角がより大きな角度となり、出力ポート６８からの光出力はストップする。これにより、第２の光スイッチＳＷ２への信号光７３の入射がストップするため、熱レンズ形成光素子８０で熱レンズが形成されなくなる。そして、第１の光スイッチＳＷ１では出力ポート６７から６５０ｎｍ光出力が出力され、第２の光スイッチ（ＳＷ２）では出力ポート６８からの１５５０ｎｍ光出力がストップし、出力ポート８７から１５５０ｎｍ光出力が出力され、その状態が維持され、光フリップフロップ回路がＯＦＦとなる。
【００６４】
光フリップフロップ回路のＯＮ、ＯＦＦの状態は第１の光スイッチＳＷ１の出力ポート６７の出力および第２の光スイッチＳＷ２の出力ポート８７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。
【００６５】
以上、本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、本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。
【００６６】
例えば、上記実施形態の光フリップフロップ回路では、図１に示すタイプの光スイッチＳＷを基本として用いたが、本願発明によれば、図１１に示すようなタイプの光スイッチＳＷ’を用い、その他の構成は図９と同様にして光フリップフロップ回路を構成することもできる。
【００６７】
図１１において図１と同様な光学部品には同じ符号を付してある。図１１において９５は光源光、９６は信号光、９６は入力ポート、９７は入力ポートである。図１１のスイッチＳＷ’では光入力に図１２に示す２芯光ファイバーフェルール９８を用いた。２芯光ファイバーフェルール９８は光源光光出射ファイバー９９と信号光光出射ファイバー１００を備えている。これらの光ファイバー９９、１００としては、コア９．５μｍのシングルモード石英光ファイバーのクラッド層をフッ酸で所望の太さにエッチングして用いた。エッチングする部分は、光ファイバーの先端数ｍｍだけとした。エッチングした後の光ファイバーの太さ「ω」は、光吸収層に集光した光源光と信号光の集光点の光軸に直角方向の距離「χ」と次の関係で決めることができる。
（式１）
ω＝χ／ｍ
ここでｍは、第１の集光レンズ８の結像倍率である。
【００６８】
このような構成としても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる上、光入射部の構成をより簡素化できる利点がある。
【００６９】
また、上記実施形態では、第１の光スイッチＳＷ１において波長６５０ｎｍの光源光５１と波長１５５０ｎｍの信号光５３を用い、第２の光スイッチＳＷ２において波長１５５０ｎｍの光源光７１と波長６５０ｎｍの信号光７３を用いたが、第１の光スイッチＳＷ１と第２の光スイッチＳＷ２で波長の関係を逆にしてもよい。
【００７０】
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、図１の光スイッチＳＷの説明でも言及したように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。
【００７１】
さらに、上記実施形態では、第２の出力ポート７８の光出力をそのままフィードバック光９２としたが、一部のみを利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る光フリップフロップ回路に用いる光スイッチの概略構成例を示す図である。
【図２】熱レンズ形成光素子の光吸収層へ光源光と信号光とを同一の所に集光させるときに、信号光がない場合と信号光がある場合の光源光の出射の状況を示す図である。
【図３】熱レンズ形成光素子の概略構成を示す断面図である。
【図４ａ】集光しない場合の光源光が偏向する状況の説明図である。
【図４ｂ】集光した場合の光源光が偏向する状況の説明図である。
【図５】信号光を照射しない場合と、信号光のパワーを変えて照射した場合の光強度分布を示す図である。
【図６】信号光パワーと偏向角との関係を示すグラフである。
【図７】光吸収層の位置と偏向角との関係を示すグラフである。
【図８】非偏向光と偏向光の分離距離の関係を示すグラフである。
【図９】本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す図である。
【図１０】熱レンズ形成光素子に用いる光吸収層の波長特性例の説明図である。
【図１１】本発明の光フリップフロップ回路に用いる光スイッチの別例の概略構成を示す図である。
【図１２】図１１の光スイッチに用いる２芯光ファイバーフェルールの概念図である。
【符号の説明】
【００７３】
ＳＷ１、ＳＷ２ 光スイッチ
５１、７１ 光源光
５２、５４、７２、７４ 入力ポート
５３、７３ 信号光
５５、５６、６１、７５、７６、８１ コリメートレンズ
５７、７７ ダイクロイックミラー
５８、６５、７８、８５ ミラー
５９、６４、６６、７９、８４、８６ 集光レンズ
６２、８２ 波長選択透過フィルター
６３、８３ 分岐ミラー
６７、６８、８７、８８ 出力ポート
９１ フィードバック部
９２ 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の光源光とを入射する第１の信号入力部と、
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の光吸収層を有する第１の熱レンズ形成光素子と、
第１の光吸収層に第１の信号光と第１の光源光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる第１の集光部を備え、
第１の熱レンズ形成光素子は、第１の光吸収層が第１の信号光を吸収した領域およ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進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、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進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、第１の信号光の照射の有無に対応させて実現させ、
さらに、第１の熱レンズ形成光素子より出射した第１の光源光のうち、非偏向光は第１の出力ポートから出力させ、偏向光は第２の出力ポートから出力させる第１の光源光光路切替部を備えた第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の第１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の光源光とを入射する第２の信号入力部と、
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の光吸収層を有する第２の熱レンズ形成光素子と、
第２の光吸収層に第２の信号光と第２の光源光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる第２の集光部を備え、
第２の熱レンズ形成光素子は、第２の光吸収層が第２の信号光を吸収した領域およ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の光源光を進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、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の光源光を進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、第２の信号光の照射の有無に対応させて実現させ、
さらに、第２の熱レンズ形成光素子より出射した第２の光源光のうち、非偏向光は第２の出力ポートから出力させ、偏向光は第２の出力ポートから出力させる第２の光源光光路切替部を備えた第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の信号光パルスが第１の光スイッチに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の熱レンズ形成光素子において、第１の光源光の偏向状態が変化し、この第１の光源光の第２の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の集光部および第２の集光部はそれぞれ、光の進行方向で第１の光吸収層および第２の光吸収層の入射面または第１の光吸収層内および第２の光吸収層内にて集光を行わ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３】
第１の光源光光路切替部および第２の光源光光路切替部はミラーで構成されていることを特徴とする請求項１または２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の光源光とを入射する第１の信号入力部と、
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の光吸収層を有する第１の熱レンズ形成光素子と、
第１の光吸収層に第１の信号光と第１の光源光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる第１の集光部を備え、
第１の熱レンズ形成光素子は、第１の光吸収層が第１の信号光を吸収した領域およ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進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、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進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、第１の信号光の照射の有無に対応させて実現させ、
さらに、第１の熱レンズ形成光素子より出射した第１の光源光のうち、非偏向光は第１の出力ポートから出力させ、偏向光は第２の出力ポートから出力させる第１の光源光光路切替部を備えた第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の第１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の光源光とを入射する第２の信号入力部と、
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の光吸収層を有する第２の熱レンズ形成光素子と、
第２の光吸収層に第２の信号光と第２の光源光とを各々集光点を光軸に対して直角方向で異ならせて集光させる第２の集光部を備え、
第２の熱レンズ形成光素子は、第２の光吸収層が第２の信号光を吸収した領域およ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の光源光を進行方向を変えない非偏向光として出射する状態と、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の光源光を進行方向を変えた偏向光として出射する状態とを、第２の信号光の照射の有無に対応させて実現させ、
さらに、第２の熱レンズ形成光素子より出射した第２の光源光のうち、非偏向光は第２の出力ポートから出力させ、偏向光は第２の出力ポートから出力させる第２の光源光光路切替部を備えた第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の信号光パルスが第１の光スイッチに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の熱レンズ形成光素子において、第１の光源光の偏向状態が変化し、この第１の光源光の第２の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の集光部および第２の集光部はそれぞれ、光の進行方向で第１の光吸収層および第２の光吸収層の入射面または第１の光吸収層内および第２の光吸収層内にて集光を行わ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３】
第１の光源光光路切替部および第２の光源光光路切替部はミラーで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光フリップフロップ回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２５０１６９（Ｐ２００８−２５０１６９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９３９１９（Ｐ２００７−９３９１９）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年独立行政法人科学技術振興機構「全光データ配信システムの開発」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（０００００２８２０）大日精化工業株式会社 (387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年独立行政法人科学技術振興機構「全光データ配信システムの開発」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（０００００２８２０）大日精化工業株式会社 (387)
【Ｆターム（参考）】
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