単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置及び方法
【課題】
単一半導体光増幅器の利得飽和特性を利用した、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上の動作速度を持つ、単純な構造の全光ＯＲ論理素子具現装置及び方法の提供。
【解決手段】
入力信号パターンＡ及びＢの論理和Ａ＋Ｂを演算するにあたり、Ａ及びＢのパルスパターンをそれぞれ照射信号Ａ及びポンプ信号Ｂとして単一半導体光増幅器１２０に反対方向から入射してＡＢ￣を得て、光結合器１３２でＡＢ￣とＢとを結合してＡＢ￣＋Ｂ＝Ａ＋Ｂを得ることによって論理和演算を行う、単一半導体光増幅器１２０の利得飽和特性を利用した全光ＯＲ論理素子具現装置の採用。
単一半導体光増幅器の利得飽和特性を利用した、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上の動作速度を持つ、単純な構造の全光ＯＲ論理素子具現装置及び方法の提供。
【解決手段】
入力信号パターンＡ及びＢの論理和Ａ＋Ｂを演算するにあたり、Ａ及びＢのパルスパターンをそれぞれ照射信号Ａ及びポンプ信号Ｂとして単一半導体光増幅器１２０に反対方向から入射してＡＢ￣を得て、光結合器１３２でＡＢ￣とＢとを結合してＡＢ￣＋Ｂ＝Ａ＋Ｂを得ることによって論理和演算を行う、単一半導体光増幅器１２０の利得飽和特性を利用した全光ＯＲ論理素子具現装置の採用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の半導体光増幅器（以降「ＳＯＡ」と記載）の利得飽和特性を利用した全光ＯＲ論理素子具現装置及び方法に関する。さらに詳細には、光コンピュータのような光回路の任意の地点から送信される光信号をポンプ信号及び照射信号として利用して全光論理動作を行う新しい全光ＯＲ論理素子を具現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の傾向を見るとシステムの高速化と大容量化に対する要求は指数関数的に増加している。また、未来の情報通信網の目的は音声信号、停止映像、動画などのマルチメディアサービス提供であるからネットワーク間の情報処理容量が数百Ｇｂｉｔ／ｓから数Ｔｂｉｔ／ｓに増加する。
【０００３】
従って大容量のデータを高速で送信、処理及び交換するために全光信号処理技術核心技術が台頭している。特に、複雑な電気−光学変換を避けることができる全光論理動作は、全光信号処理システムの核心技術である。従って、次世代光コンピュータ及び全光信号処理分野で重要な全光論理素子の技術開発が現在活発に行われている。
【０００４】
現在まで超高速光情報処理のための全光論理素子は、主に半導体光増幅器（ＳＯＡ）の非線形特性を利用している。
【０００５】
特に、全光ＯＲ論理素子は、ＳＯＡの非線形利得と屈折率変化を利用する超高速非線形干渉計（ｕｌｔｒａｆａｓｔ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＵＮＩ）方法［Ｎ．Ｓ．Ｐａｔｅｌ、Ｋ．Ｌ．Ｈａｌｌ ａｎｄ Ｋ．Ａ．Ｒａｕｓｃｈｅｎｂａｃｈ、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．２１、１４６６（１９９６）］、ＳＯＡが集積されたマイケルスン干渉計（Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）方法［Ｔ．Ｆｊｅｌｄｅ、Ｄ．Ｗｏｌｆｓｏｎ、Ａ．Ｋｌｏｃｈ、Ｃ．Ｊａｎｚ、Ａ．Ｃｏｑｕｅｌｉｎ、Ｉ．Ｇｕｉｌｌｅｍｏｔ、Ｆ．Ｇａｂｏｒｉｔ、Ｆ．Ｐｏｉｎｇｔ、Ｂ．Ｄａｇｅｎｓ、ａｎｄ Ｍ．Ｒｅｎａｕｄ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．３６、８１３（２０００）］及びＳＯＡの利得飽和と波長変換特性を同時に利用するＸＧＭ（ｃｒｏｓｓ ｇａｉｎ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方法［ビョン ヤングテ、ジョン ヨンミン、ギム ゼホン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、ガング グァンナム、“半導体光増幅器を利用した全光ＯＲ論理素子の具現装置”、韓国特許登録番号０４５２６１７、登録日（２００４．１０．０４）］で具現されている。
【非特許文献１】Ｎ．Ｓ．Ｐａｔｅｌ、Ｋ．Ｌ．Ｈａｌｌ及びＫ．Ａ．Ｒａｕｓｃｈｅｎｂａｃｈ、「Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」， 第２１巻、第１４６６頁（１９９６年）
【非特許文献２】Ｔ．Ｆｊｅｌｄｅ、Ｄ．Ｗｏｌｆｓｏｎ、Ａ．Ｋｌｏｃｈ、Ｃ．Ｊａｎｚ、Ａ．Ｃｏｑｕｅｌｉｎ、Ｉ．Ｇｕｉｌｌｅｍｏｔ、Ｆ．Ｇａｂｏｒｉｔ、Ｆ．Ｐｏｉｎｇｔ、Ｂ．Ｄａｇｅｎｓ及びＭ．Ｒｅｎａｕｄ、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」，第３６巻、第８１３頁（２０００年）
【特許文献１】韓国特許登録第０４５２６１７号（２００４年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ＸＧＭ方法を利用する全光ＯＲ論理素子は、照射信号とポンプ信号が二つのＳＯＡを通過する。この時、ＳＯＡ内で利得飽和時間に比べて利得回復時間（ｇａｉｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｉｍｅ）が遅いからパルス信号の幅が増加して動作速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以下に制限される。
【０００７】
また、上記論理素子は２個のＳＯＡを用いるから論理素子の構造が非常に複雑である。
【０００８】
従って、本発明は上記二つの短所を解決するために、単一ＳＯＡの利得飽和特性を利用して、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上の動作速度を持つ単純な構造の新しい全光ＯＲ論理素子を具現する技術である。
【０００９】
また、本発明は、既に発明された全光ＡＮＤ［ギム ゼホン、ギム ビョングチェ、ビョン ヤングテ、ジョン ヨンミン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、リ ゾンチャン、“半導体光増幅器の利得飽和を利用した全光ＡＮＤ論理素子”韓国特許出願番号１０−２００３−６４６３８、出願日（２００３．０９．１８）］、全光ＮＡＮＤ［ギム ゼホン、ビョン ヤングテ、ジョン ヨンミン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、ガング グァンナム、“半導体光増幅器を用いた全光ＮＡＮＤ論理素子の具現技術”韓国特許出願番号（１０−２００１−５８１３１）、出願日（２００１．０９．２０）］、全光ＮＯＲ［ビョン ヤングテ、ギム ゼホン、ジョン ヨンミン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、リ ゾンチャン、“半導体光増幅器の利得飽和を利用した全光ＮＯＲ論理素子具現装置及びその方法”韓国特許出願番号１０−２００３−２５３６１、出願日（２００３．０４．２２）］及び全光ＸＯＲ［ギム ゼホン、ビョン ヤングテ、ジョン ヨンミン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、ガング グァンナム“半導体光増幅器を用いた全光ＸＯＲ論理素子の具現方法”韓国特許登録番号０４１８６５４、登録日（２００４．０２．０２）］の各論理素子と等しい動作原理であるＸＧＭ方式で１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上で動作できるから光コンピュータや全光信号処理システムの複雑な光回路を具現するのに応用できる技術である。
【００１０】
本発明は上記した問題点を解決するために、単一半導体光増幅器（ＳＯＡ）の利得飽和特性を利用して２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上で動作し、構造が簡単な新しい全光ＯＲ論理素子を具現するのがその目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した本発明の目的を果たすための技術的思想として、本発明はポンプ信号及び照射信号がすべてパルスパターンである形態を提示する。公知技術である［ビョン ヤングテ、ジョン ヨンミン、ギム ゼホン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、ガング グァンナム、“半導体光増幅器を用いた全光ＯＲ論理素子の具現装置”韓国特許登録番号０４５２６１７、登録日（２００４．１０．０４）］（以降「引用文献１」と記載）でのポンプ信号はパルス形態であるが、照射信号が連続波信号（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ：ｃｗ）であるので、本発明の信号とは明らかな差がある。
【００１２】
特に、上記公知技術でポンプ信号がＳＯＡを通過する時、変換された信号のパルス幅が増加する。その結果、全光ＯＲ論理動作を得るためにポンプ信号は、二つのＳＯＡを連続に通過するから出力された信号の線幅がポンプ信号のパルス幅より相当に広くなる。従って、公知技術では全光ＯＲ論理素子の動作速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以下に制限されている。
【００１３】
このような問題点においては、ポンプ信号及び照射信号がすべて任意のパルスパターンであり、一つのＳＯＡが使われる時、上記動作速度の上記限界が克服される。そして、本発明では一つのＳＯＡが利用されるから全光ＯＲ論理素子の構造が簡単になるという長所がある。
【００１４】
本発明装置においては、光パルスを生成するための光パルス発生器と、当該光パルス発生器から入力信号パターンＡとＢを生成するためのモードロック光ファイバレーザ（ＭＬＦＬ）と、当該モードロック光ファイバレーザの出力光を５０：５０で分離するための第１光分配器と、当該第１光分配器から出力光の時間遅延を得るための第１光遅延手段と、当該第１光分配器から出力光の強さと偏光を調節するための光調節手段と、当該第１光遅延手段及び当該光調節手段からの出力光を結合させて照射信号として入力信号パターンＡを発生させる第１光結合器と、当該第１光結合器からの出力光を５０：５０で分離するための第２光分配器と、当該第２光分配器からの出力光が時間遅延されて入力信号パターンＢが発生される第２光遅延手段と、当該入力信号パターンＢを５０：５０で分離するための第３光分配器と、当該第３光分配器で一側の入力信号パターンＢをポンプ信号で増幅するためのエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）と、当該ポンプ信号と前記照射信号とが反対方向に入射される半導体光増幅器（ＳＯＡ）と、当該半導体光増幅器からの出力信号と入力信号パターン（Ｂ）とを結合する第２光結合器と、当該第２光結合器からの出力光を検出して分析する光信号分析器と、を含むことを特徴とする、単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置を採用する。
【００１５】
また、全光ＯＲ論理素子具現方法においては、光パルスを２．５ＧＨｚで動作し、かつ、波長が１５５０ｎｍとするモードロック光ファイバレーザ（ＭＬＦＬ）を一旦光分配手段で分岐して並行処理した変調波形を光結合手段で再び１０Ｇｂｉｔ／ｓに多重化し、次いで、光分配手段にて分岐する入力信号パターンＡを一方で具現し、他方で、当該入力信号パターンＡを偏光調節手段と遅延手段を通して１００ｐｓの時間だけ遅延させた入力信号パターンＢをも並行具現し、単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子に反対方向から並行入力することによりＯＲ論理値出力信号を得る、ことを順次実行することを特徴とする、単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現方法を採用する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の技術的特徴は、光コンピュータのような光回路の任意地点で伝送される光信号をポンプ信号及び照射信号として利用して全光論理動作をする論理素子から特に２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上の動作速度を持つ、構造が簡単な全光ＯＲ論理素子を具現することである。
【００１７】
特に、ＳＯＡの利得飽和と波長変換特性を同時に利用するＸＧＭ（ｃｒｏｓｓ ｇａｉｎ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方法に具現された既存の全光ＯＲ論理素子（引用文献１）において、ポンプ信号（ｐｕｍｐ ｓｉｇｎａｌ）と照射信号（ｐｒｏｂｅ ｓｉｇｎａｌ）としては、それぞれパルスパターンと連続波（ＣＷ）のレーザ光が利用された。この場合、全光ＯＲ論理素子の動作速度は二つのＳＯＡを通過した出力信号のパルス幅がポンプ信号のパルス幅より増加されるから動作速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以下に制限された。
【００１８】
本発明はポンプ信号及び照射信号がすべてパルス形態であり、一つのＳＯＡを利用して全光ＯＲ論理素子を具現するから、上記した動作速度の限界が克服され、全光ＯＲ論理素子の構造が簡単になるという長所がある。
【００１９】
以上のように本発明によると、光コンピュータのような光回路の任意の地点から送信される光信号をポンプ信号と照射信号として利用して全光論理動作を行う論理素子の中から、特に２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上の動作速度を持ち、構造が簡単な全光ＯＲ論理素子を具現することができる。これは、他の単一全光論理素子（ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＮＯＲ、ＮＡＮＤ）と共に、光コンピュータや全光信号処理システムを構成する時、主な核心技術である。
【００２０】
よって、効率的な全光論理素子の集積技術が開発されると、電気信号によらず、光信号のみですべての全光回路及び全光システムの制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施最良形態例に対する構成及びその作用を添付した図面を参照して方法例及び装置例を詳細に説明する。
【００２２】
（原理説明）
図１は、本発明の原理により、すべてパルス形態である照射信号及びポンプ信号がＳＯＡに入射される時、生ずる利得飽和特性を示した模式図である。
【００２３】
図１をよく見ると、本発明の原理は、動作速度を進めるために照射信号とポンプ信号がすべてＲＺ（ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ ｚｅｒｏ）パターンの信号で作られる。高い光の強さを持つポンプ信号が、ＳＯＡに入射されるとＳＯＡ内で運搬者枯渇（ｃａｒｒｉｅｒ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）現象が生じる。よって、一定な週期のパルス（ｐｕｌｓｅ）形態である照射信号がＳＯＡ内に運搬者枯渇による利得変調（ｇａｉｎ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と等しく変調されて出力されるので出力信号はポンプ信号とは反対の論理値を持つようになる。
【００２４】
また、図２と同様に、パルス形態の照射信号及びポンプ信号がＳＯＡに反対方向で入射される場合、変換された信号（ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ）は、ポンプ信号がない時のみ出力される。
【００２５】
図２は、利得飽和特性によってパルス形態の照射信号及びポンプ信号が反対方向からＳＯＡに入射される時、変換された信号（ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ）が発生される模式図を示したものである。
【００２６】
図３（ａ）は、本発明による全光ＯＲ論理動作が得られる基本構成図と、（ｂ）は、ＯＲ真理表である。
【００２７】
図３（ｂ）で、パルスがある時が“ＯＮ”状態であり、パルスがない時が“ＯＦＦ”状態であると定義すると、ポンプ信号（Ｂ）が“ＯＦＦ”状態である時、照射信号（Ａ）は、ＳＯＡを通過して出力信号が“ＯＮ”状態になる。よって、図３（ａ）のように、Ａ信号とＢ信号とがそれぞれ反対方向からＳＯＡに注入されると、Ａ及びＢの信号のブール値ＡＢ￣が得られる。そしてＡＢ￣がＢと合わせられることにより、Ａ及びＢの信号の全光ＯＲ論理値であるブール値ＡＢ￣＋Ｂが得られる。ブール値ＡＢ￣＋Ｂは全光ＯＲ論理素子の真理表（ｂ）と一致するので全光ＯＲ論理素子が単一ＳＯＡを利用して具現する。
【００２８】
（装置例）
図４は、本発明の前記原理説明による全光ＯＲ論理素子を採用した本装置例を示した構成図である。
【００２９】
全光ＯＲ論理動作を証明するための入力信号パターンＡとＢは、波長が１５５０ｎｍであるモードロック光ファイバレーザ（ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ；ＭＬＦＬ）で作られる。光パルスを生成するための光パルス発生器１００によってＭＬＦＬ１０２は、４００ｐｓの周期を持つ２．５ＧＨｚで駆動する。
【００３０】
ＭＬＦＬ１０２の出力光は、第１アイソレーター（ｉｓｏｌａｔｏｒ）１０４を経て第１光分配器１０６から５０：５０で分離された後、１００ｐｓの時間遅延を得るためにそれぞれ遅延手段である第１光遅延器（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｌａｙ）１１２、調節手段である光減衰器（Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）１０８及び第１偏光調節器（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１１０を通過した後、５０：５０第１光結合器１１４で合わせられることで１０Ｇｂｉｔ／ｓで動作する入力信号パターンＡ（１１００）が作られる。
【００３１】
そして、Ａ（１１００）は、第２光分配器１１６から５０：５０で分離された後、上側光ファイバの入射光Ａ（１１００）は、第２偏光調節器１２２を通過して１００ｐｓの時間遅延を得るために遅延手段である第２光遅延器１２４を通過することにより、入力信号パターンＢ（０１１０）が作られる。
【００３２】
信号Ｂ（０１１０）は、第３光分配器１２６によって５０：５０で分離された後、片方は、光ファイバ光増幅器（ＥＤＦＡ）１２８によって増幅され、第３光アイソレーター１３０を通過した後、ＳＯＡの左側面に入射される。この信号Ｂがポンプ信号に利用される。
【００３３】
一方、第２光分配器１１６から下側光ファイバで分離された信号Ａ（１１００）は、第２光アイソレーター１１８を通過した後、ＳＯＡ１２０の右側面に結合される。この信号Ａが照射で利用される。その結果、ＳＯＡの利得飽和によって変換された出力信号は、Ａ及びＢの信号のブール値ＡＢ￣になる。
【００３４】
そしてＡＢ￣が、第２光結合器１３２で信号Ｂと合わせられることによりＡＢ￣＋Ｂが得られる。この信号は、出力光を検出して分析する光信号分析器１３４によって測定される。その結果、出力信号ＡＢ￣＋Ｂのパルスパターンは、（１１１０）になるから全光ＯＲ論理素子の真理表と一致して全光ＯＲ論理素子が単一ＳＯＡを利用して具現される。
【００３５】
本装置例で照射信号とポンプ信号の波長が同じであるが、波長が異なる場合にも全光ＯＲ論理素子の動作が前記方法例から得られる。この場合、別の波長の光源が更に一つ必要である。
【００３６】
（方法例）
前記装置例に適用した本方法例をパルスパターン波形図を参照して具体的に説明する。
図５は、図４による全光ＯＲ論理素子の動作特性を示す図面で、ＳＯＡ１２０に入射される照射信号パターンＡ（１１００）及びポンプ信号パターンＢ（０１１０）を示す。
【００３７】
そしてＳＯＡ１２０の出力信号パターンＡＢ￣及び当該パターンがポンプ信号Ｂ（０１１０）と合わせられたＡＢ￣＋Ｂを示す。ＡＢ￣＋Ｂの信号パターンは、論理信号が（１、０）、（１、１）、（０、１）である時は、出力光があり、（０、０）である時のみ出力光がない。従って、この論理信号は図３（ｂ）に示す全光ＯＲ論理素子の真理表と一致するので全光ＯＲ論理素子の動作特性が具現されることを確認することができる。
【００３８】
図５の場合、信号Ａ及びＢのパターンは、それぞれ１１００１１００…と０１１００１１０…の特定のパターンで作られる。従って、任意のパターンを持つパルス信号で上記全光ＯＲ論理素子が動作するべきである。
【００３９】
図６は、任意のパルスパターンで作られた二つの信号パターンＡ及びＢによって全光ＯＲ論理素子が動作する例を示す。信号Ａ及び信号Ｂがすべて０である時のみ出力信号ＡＢ￣＋Ｂが０であるから全光ＯＲ論理動作が得られる。
【００４０】
一方、本方法例は、ポンプ信号Ｂ及び照射信号Ａがすべてパルスパターンであり、ＳＯＡ１２０を一つだけ利用するという点で文献１と大きい差がある。
【００４１】
上記引用文献１の場合、ポンプ信号Ｂがパルス形態で照射信号Ａが連続波信号だからＳＯＡ１２０で変換された信号のパルス幅が入射されたポンプ信号Ｂのパルス幅より増加する。また、全光ＯＲ論理動作を得るために、２つのＳＯＡ１２０が利用されるため、１つのＳＯＡ１２０が利用される場合より２倍のパルス幅増加が生じる。その結果、動作速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓより高い場合、全光ＯＲ論理信号パルスらが重なるため、動作速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以下に制限される。
【００４２】
一方、公知技術［ビョン ヤングテ、ギム ゼホン、ジョン ヨンミン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、リ ゾンチャン、“半導体光増幅器の利得飽和を利用した全光ＮＯＲ論理素子具現装置及びその方法”特許出願番号１０−２００３−２５３６１、出願日（２００３．０４．２２）］（以降「引用文献２」と記載）の図４によると、単一ＳＯＡ１２０に入射される照射信号Ａ及びポンプ信号Ｂがすべてパルス形態である時、ＳＯＡ１２０から出力されたパルス信号の幅は入射されたパルス信号の幅と殆ど似ているからパルス幅の増加があんまりない。
【００４３】
よって、引用文献２の場合、全光ＮＯＲ論理素子の動作速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓである。本発明の場合も、上記引用文献２のように照射信号及びポンプ信号がすべてパルス形態であり、一つのＳＯＡのみを用いるから既存の全光ＯＲ論理素子の動作速度限界が克服される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】は、本発明の原理説明においてすべてパルス形態である照射信号及びポンプ信号がＳＯＡに入射される時に生ずる利得飽和特性を示した模式図である。
【図２】は、本発明の原理説明において、利得飽和特性によって、パルス形態の照射信号及びポンプ信号が反対方向からＳＯＡに入射にされる時に変換された信号（ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ）が発生される模式図である。
【図３】（ａ）は、本発明の原理説明において全光ＯＲ論理動作が得られる基本構成図と、（ｂ）は、そのＯＲ真理表である。
【図４】は、本発明の実施最良形態例において全光ＯＲ論理素子を採用した具現装置例を示した構成図である。
【図５】は、本発明の実施最良形態例における方法例を実施する全光ＯＲ論理素子に必要な照射信号パターンＡ（１１００）及びポンプ信号パターンＢ（０１１０）、ＳＯＡの出力パターンＡＢ￣並びに出力される全光ＯＲ論理信号パターンＡＢ￣＋Ｂの波形図である。
【図６】は、本発明の実施最良形態例における方法例の実施に当り任意のパルスパターンである照射信号パターンＡ及びポンプ信号パターンＢによって動作する全光ＯＲ論理素子の特性図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００ 光パルス発生器
１０２ ＭＬＦＬ（モードロック光ファイバレーザ）
１０４ 第１アイソレーター
１０６ 第１光分配器
１０８ 光減衰器
１１０ 第１偏光調節器
１１２ 第１光遅延器
１１４ ５０：５０第１光結合器
１１６ 第２光分配器
１１８ 第２光アイソレーター
１２０ ＳＯＡ（半導体光学増幅器）
１２２ 第２偏光調節器
１２４ 第２光遅延器
１２６ 第３分配器
１２８ ＥＤＦＡ（光ファイバ光増幅器）
１３０ 第３アイソレーター
１３２ 第２光結合器
１３４ 光信号分析器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の半導体光増幅器（以降「ＳＯＡ」と記載）の利得飽和特性を利用した全光ＯＲ論理素子具現装置及び方法に関する。さらに詳細には、光コンピュータのような光回路の任意の地点から送信される光信号をポンプ信号及び照射信号として利用して全光論理動作を行う新しい全光ＯＲ論理素子を具現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の傾向を見るとシステムの高速化と大容量化に対する要求は指数関数的に増加している。また、未来の情報通信網の目的は音声信号、停止映像、動画などのマルチメディアサービス提供であるからネットワーク間の情報処理容量が数百Ｇｂｉｔ／ｓから数Ｔｂｉｔ／ｓに増加する。
【０００３】
従って大容量のデータを高速で送信、処理及び交換するために全光信号処理技術核心技術が台頭している。特に、複雑な電気−光学変換を避けることができる全光論理動作は、全光信号処理システムの核心技術である。従って、次世代光コンピュータ及び全光信号処理分野で重要な全光論理素子の技術開発が現在活発に行われている。
【０００４】
現在まで超高速光情報処理のための全光論理素子は、主に半導体光増幅器（ＳＯＡ）の非線形特性を利用している。
【０００５】
特に、全光ＯＲ論理素子は、ＳＯＡの非線形利得と屈折率変化を利用する超高速非線形干渉計（ｕｌｔｒａｆａｓｔ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＵＮＩ）方法［Ｎ．Ｓ．Ｐａｔｅｌ、Ｋ．Ｌ．Ｈａｌｌ ａｎｄ Ｋ．Ａ．Ｒａｕｓｃｈｅｎｂａｃｈ、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．２１、１４６６（１９９６）］、ＳＯＡが集積されたマイケルスン干渉計（Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）方法［Ｔ．Ｆｊｅｌｄｅ、Ｄ．Ｗｏｌｆｓｏｎ、Ａ．Ｋｌｏｃｈ、Ｃ．Ｊａｎｚ、Ａ．Ｃｏｑｕｅｌｉｎ、Ｉ．Ｇｕｉｌｌｅｍｏｔ、Ｆ．Ｇａｂｏｒｉｔ、Ｆ．Ｐｏｉｎｇｔ、Ｂ．Ｄａｇｅｎｓ、ａｎｄ Ｍ．Ｒｅｎａｕｄ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．３６、８１３（２０００）］及びＳＯＡの利得飽和と波長変換特性を同時に利用するＸＧＭ（ｃｒｏｓｓ ｇａｉｎ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方法［ビョン ヤングテ、ジョン ヨンミン、ギム ゼホン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、ガング グァンナム、“半導体光増幅器を利用した全光ＯＲ論理素子の具現装置”、韓国特許登録番号０４５２６１７、登録日（２００４．１０．０４）］で具現されている。
【非特許文献１】Ｎ．Ｓ．Ｐａｔｅｌ、Ｋ．Ｌ．Ｈａｌｌ及びＫ．Ａ．Ｒａｕｓｃｈｅｎｂａｃｈ、「Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」， 第２１巻、第１４６６頁（１９９６年）
【非特許文献２】Ｔ．Ｆｊｅｌｄｅ、Ｄ．Ｗｏｌｆｓｏｎ、Ａ．Ｋｌｏｃｈ、Ｃ．Ｊａｎｚ、Ａ．Ｃｏｑｕｅｌｉｎ、Ｉ．Ｇｕｉｌｌｅｍｏｔ、Ｆ．Ｇａｂｏｒｉｔ、Ｆ．Ｐｏｉｎｇｔ、Ｂ．Ｄａｇｅｎｓ及びＭ．Ｒｅｎａｕｄ、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」，第３６巻、第８１３頁（２０００年）
【特許文献１】韓国特許登録第０４５２６１７号（２００４年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ＸＧＭ方法を利用する全光ＯＲ論理素子は、照射信号とポンプ信号が二つのＳＯＡを通過する。この時、ＳＯＡ内で利得飽和時間に比べて利得回復時間（ｇａｉｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｉｍｅ）が遅いからパルス信号の幅が増加して動作速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以下に制限される。
【０００７】
また、上記論理素子は２個のＳＯＡを用いるから論理素子の構造が非常に複雑である。
【０００８】
従って、本発明は上記二つの短所を解決するために、単一ＳＯＡの利得飽和特性を利用して、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上の動作速度を持つ単純な構造の新しい全光ＯＲ論理素子を具現する技術である。
【０００９】
また、本発明は、既に発明された全光ＡＮＤ［ギム ゼホン、ギム ビョングチェ、ビョン ヤングテ、ジョン ヨンミン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、リ ゾンチャン、“半導体光増幅器の利得飽和を利用した全光ＡＮＤ論理素子”韓国特許出願番号１０−２００３−６４６３８、出願日（２００３．０９．１８）］、全光ＮＡＮＤ［ギム ゼホン、ビョン ヤングテ、ジョン ヨンミン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、ガング グァンナム、“半導体光増幅器を用いた全光ＮＡＮＤ論理素子の具現技術”韓国特許出願番号（１０−２００１−５８１３１）、出願日（２００１．０９．２０）］、全光ＮＯＲ［ビョン ヤングテ、ギム ゼホン、ジョン ヨンミン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、リ ゾンチャン、“半導体光増幅器の利得飽和を利用した全光ＮＯＲ論理素子具現装置及びその方法”韓国特許出願番号１０−２００３−２５３６１、出願日（２００３．０４．２２）］及び全光ＸＯＲ［ギム ゼホン、ビョン ヤングテ、ジョン ヨンミン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、ガング グァンナム“半導体光増幅器を用いた全光ＸＯＲ論理素子の具現方法”韓国特許登録番号０４１８６５４、登録日（２００４．０２．０２）］の各論理素子と等しい動作原理であるＸＧＭ方式で１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上で動作できるから光コンピュータや全光信号処理システムの複雑な光回路を具現するのに応用できる技術である。
【００１０】
本発明は上記した問題点を解決するために、単一半導体光増幅器（ＳＯＡ）の利得飽和特性を利用して２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上で動作し、構造が簡単な新しい全光ＯＲ論理素子を具現するのがその目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した本発明の目的を果たすための技術的思想として、本発明はポンプ信号及び照射信号がすべてパルスパターンである形態を提示する。公知技術である［ビョン ヤングテ、ジョン ヨンミン、ギム ゼホン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、ガング グァンナム、“半導体光増幅器を用いた全光ＯＲ論理素子の具現装置”韓国特許登録番号０４５２６１７、登録日（２００４．１０．０４）］（以降「引用文献１」と記載）でのポンプ信号はパルス形態であるが、照射信号が連続波信号（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ：ｃｗ）であるので、本発明の信号とは明らかな差がある。
【００１２】
特に、上記公知技術でポンプ信号がＳＯＡを通過する時、変換された信号のパルス幅が増加する。その結果、全光ＯＲ論理動作を得るためにポンプ信号は、二つのＳＯＡを連続に通過するから出力された信号の線幅がポンプ信号のパルス幅より相当に広くなる。従って、公知技術では全光ＯＲ論理素子の動作速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以下に制限されている。
【００１３】
このような問題点においては、ポンプ信号及び照射信号がすべて任意のパルスパターンであり、一つのＳＯＡが使われる時、上記動作速度の上記限界が克服される。そして、本発明では一つのＳＯＡが利用されるから全光ＯＲ論理素子の構造が簡単になるという長所がある。
【００１４】
本発明装置においては、光パルスを生成するための光パルス発生器と、当該光パルス発生器から入力信号パターンＡとＢを生成するためのモードロック光ファイバレーザ（ＭＬＦＬ）と、当該モードロック光ファイバレーザの出力光を５０：５０で分離するための第１光分配器と、当該第１光分配器から出力光の時間遅延を得るための第１光遅延手段と、当該第１光分配器から出力光の強さと偏光を調節するための光調節手段と、当該第１光遅延手段及び当該光調節手段からの出力光を結合させて照射信号として入力信号パターンＡを発生させる第１光結合器と、当該第１光結合器からの出力光を５０：５０で分離するための第２光分配器と、当該第２光分配器からの出力光が時間遅延されて入力信号パターンＢが発生される第２光遅延手段と、当該入力信号パターンＢを５０：５０で分離するための第３光分配器と、当該第３光分配器で一側の入力信号パターンＢをポンプ信号で増幅するためのエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）と、当該ポンプ信号と前記照射信号とが反対方向に入射される半導体光増幅器（ＳＯＡ）と、当該半導体光増幅器からの出力信号と入力信号パターン（Ｂ）とを結合する第２光結合器と、当該第２光結合器からの出力光を検出して分析する光信号分析器と、を含むことを特徴とする、単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置を採用する。
【００１５】
また、全光ＯＲ論理素子具現方法においては、光パルスを２．５ＧＨｚで動作し、かつ、波長が１５５０ｎｍとするモードロック光ファイバレーザ（ＭＬＦＬ）を一旦光分配手段で分岐して並行処理した変調波形を光結合手段で再び１０Ｇｂｉｔ／ｓに多重化し、次いで、光分配手段にて分岐する入力信号パターンＡを一方で具現し、他方で、当該入力信号パターンＡを偏光調節手段と遅延手段を通して１００ｐｓの時間だけ遅延させた入力信号パターンＢをも並行具現し、単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子に反対方向から並行入力することによりＯＲ論理値出力信号を得る、ことを順次実行することを特徴とする、単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現方法を採用する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の技術的特徴は、光コンピュータのような光回路の任意地点で伝送される光信号をポンプ信号及び照射信号として利用して全光論理動作をする論理素子から特に２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上の動作速度を持つ、構造が簡単な全光ＯＲ論理素子を具現することである。
【００１７】
特に、ＳＯＡの利得飽和と波長変換特性を同時に利用するＸＧＭ（ｃｒｏｓｓ ｇａｉｎ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方法に具現された既存の全光ＯＲ論理素子（引用文献１）において、ポンプ信号（ｐｕｍｐ ｓｉｇｎａｌ）と照射信号（ｐｒｏｂｅ ｓｉｇｎａｌ）としては、それぞれパルスパターンと連続波（ＣＷ）のレーザ光が利用された。この場合、全光ＯＲ論理素子の動作速度は二つのＳＯＡを通過した出力信号のパルス幅がポンプ信号のパルス幅より増加されるから動作速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以下に制限された。
【００１８】
本発明はポンプ信号及び照射信号がすべてパルス形態であり、一つのＳＯＡを利用して全光ＯＲ論理素子を具現するから、上記した動作速度の限界が克服され、全光ＯＲ論理素子の構造が簡単になるという長所がある。
【００１９】
以上のように本発明によると、光コンピュータのような光回路の任意の地点から送信される光信号をポンプ信号と照射信号として利用して全光論理動作を行う論理素子の中から、特に２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上の動作速度を持ち、構造が簡単な全光ＯＲ論理素子を具現することができる。これは、他の単一全光論理素子（ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＮＯＲ、ＮＡＮＤ）と共に、光コンピュータや全光信号処理システムを構成する時、主な核心技術である。
【００２０】
よって、効率的な全光論理素子の集積技術が開発されると、電気信号によらず、光信号のみですべての全光回路及び全光システムの制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施最良形態例に対する構成及びその作用を添付した図面を参照して方法例及び装置例を詳細に説明する。
【００２２】
（原理説明）
図１は、本発明の原理により、すべてパルス形態である照射信号及びポンプ信号がＳＯＡに入射される時、生ずる利得飽和特性を示した模式図である。
【００２３】
図１をよく見ると、本発明の原理は、動作速度を進めるために照射信号とポンプ信号がすべてＲＺ（ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ ｚｅｒｏ）パターンの信号で作られる。高い光の強さを持つポンプ信号が、ＳＯＡに入射されるとＳＯＡ内で運搬者枯渇（ｃａｒｒｉｅｒ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）現象が生じる。よって、一定な週期のパルス（ｐｕｌｓｅ）形態である照射信号がＳＯＡ内に運搬者枯渇による利得変調（ｇａｉｎ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と等しく変調されて出力されるので出力信号はポンプ信号とは反対の論理値を持つようになる。
【００２４】
また、図２と同様に、パルス形態の照射信号及びポンプ信号がＳＯＡに反対方向で入射される場合、変換された信号（ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ）は、ポンプ信号がない時のみ出力される。
【００２５】
図２は、利得飽和特性によってパルス形態の照射信号及びポンプ信号が反対方向からＳＯＡに入射される時、変換された信号（ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ）が発生される模式図を示したものである。
【００２６】
図３（ａ）は、本発明による全光ＯＲ論理動作が得られる基本構成図と、（ｂ）は、ＯＲ真理表である。
【００２７】
図３（ｂ）で、パルスがある時が“ＯＮ”状態であり、パルスがない時が“ＯＦＦ”状態であると定義すると、ポンプ信号（Ｂ）が“ＯＦＦ”状態である時、照射信号（Ａ）は、ＳＯＡを通過して出力信号が“ＯＮ”状態になる。よって、図３（ａ）のように、Ａ信号とＢ信号とがそれぞれ反対方向からＳＯＡに注入されると、Ａ及びＢの信号のブール値ＡＢ￣が得られる。そしてＡＢ￣がＢと合わせられることにより、Ａ及びＢの信号の全光ＯＲ論理値であるブール値ＡＢ￣＋Ｂが得られる。ブール値ＡＢ￣＋Ｂは全光ＯＲ論理素子の真理表（ｂ）と一致するので全光ＯＲ論理素子が単一ＳＯＡを利用して具現する。
【００２８】
（装置例）
図４は、本発明の前記原理説明による全光ＯＲ論理素子を採用した本装置例を示した構成図である。
【００２９】
全光ＯＲ論理動作を証明するための入力信号パターンＡとＢは、波長が１５５０ｎｍであるモードロック光ファイバレーザ（ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ；ＭＬＦＬ）で作られる。光パルスを生成するための光パルス発生器１００によってＭＬＦＬ１０２は、４００ｐｓの周期を持つ２．５ＧＨｚで駆動する。
【００３０】
ＭＬＦＬ１０２の出力光は、第１アイソレーター（ｉｓｏｌａｔｏｒ）１０４を経て第１光分配器１０６から５０：５０で分離された後、１００ｐｓの時間遅延を得るためにそれぞれ遅延手段である第１光遅延器（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｌａｙ）１１２、調節手段である光減衰器（Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）１０８及び第１偏光調節器（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１１０を通過した後、５０：５０第１光結合器１１４で合わせられることで１０Ｇｂｉｔ／ｓで動作する入力信号パターンＡ（１１００）が作られる。
【００３１】
そして、Ａ（１１００）は、第２光分配器１１６から５０：５０で分離された後、上側光ファイバの入射光Ａ（１１００）は、第２偏光調節器１２２を通過して１００ｐｓの時間遅延を得るために遅延手段である第２光遅延器１２４を通過することにより、入力信号パターンＢ（０１１０）が作られる。
【００３２】
信号Ｂ（０１１０）は、第３光分配器１２６によって５０：５０で分離された後、片方は、光ファイバ光増幅器（ＥＤＦＡ）１２８によって増幅され、第３光アイソレーター１３０を通過した後、ＳＯＡの左側面に入射される。この信号Ｂがポンプ信号に利用される。
【００３３】
一方、第２光分配器１１６から下側光ファイバで分離された信号Ａ（１１００）は、第２光アイソレーター１１８を通過した後、ＳＯＡ１２０の右側面に結合される。この信号Ａが照射で利用される。その結果、ＳＯＡの利得飽和によって変換された出力信号は、Ａ及びＢの信号のブール値ＡＢ￣になる。
【００３４】
そしてＡＢ￣が、第２光結合器１３２で信号Ｂと合わせられることによりＡＢ￣＋Ｂが得られる。この信号は、出力光を検出して分析する光信号分析器１３４によって測定される。その結果、出力信号ＡＢ￣＋Ｂのパルスパターンは、（１１１０）になるから全光ＯＲ論理素子の真理表と一致して全光ＯＲ論理素子が単一ＳＯＡを利用して具現される。
【００３５】
本装置例で照射信号とポンプ信号の波長が同じであるが、波長が異なる場合にも全光ＯＲ論理素子の動作が前記方法例から得られる。この場合、別の波長の光源が更に一つ必要である。
【００３６】
（方法例）
前記装置例に適用した本方法例をパルスパターン波形図を参照して具体的に説明する。
図５は、図４による全光ＯＲ論理素子の動作特性を示す図面で、ＳＯＡ１２０に入射される照射信号パターンＡ（１１００）及びポンプ信号パターンＢ（０１１０）を示す。
【００３７】
そしてＳＯＡ１２０の出力信号パターンＡＢ￣及び当該パターンがポンプ信号Ｂ（０１１０）と合わせられたＡＢ￣＋Ｂを示す。ＡＢ￣＋Ｂの信号パターンは、論理信号が（１、０）、（１、１）、（０、１）である時は、出力光があり、（０、０）である時のみ出力光がない。従って、この論理信号は図３（ｂ）に示す全光ＯＲ論理素子の真理表と一致するので全光ＯＲ論理素子の動作特性が具現されることを確認することができる。
【００３８】
図５の場合、信号Ａ及びＢのパターンは、それぞれ１１００１１００…と０１１００１１０…の特定のパターンで作られる。従って、任意のパターンを持つパルス信号で上記全光ＯＲ論理素子が動作するべきである。
【００３９】
図６は、任意のパルスパターンで作られた二つの信号パターンＡ及びＢによって全光ＯＲ論理素子が動作する例を示す。信号Ａ及び信号Ｂがすべて０である時のみ出力信号ＡＢ￣＋Ｂが０であるから全光ＯＲ論理動作が得られる。
【００４０】
一方、本方法例は、ポンプ信号Ｂ及び照射信号Ａがすべてパルスパターンであり、ＳＯＡ１２０を一つだけ利用するという点で文献１と大きい差がある。
【００４１】
上記引用文献１の場合、ポンプ信号Ｂがパルス形態で照射信号Ａが連続波信号だからＳＯＡ１２０で変換された信号のパルス幅が入射されたポンプ信号Ｂのパルス幅より増加する。また、全光ＯＲ論理動作を得るために、２つのＳＯＡ１２０が利用されるため、１つのＳＯＡ１２０が利用される場合より２倍のパルス幅増加が生じる。その結果、動作速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓより高い場合、全光ＯＲ論理信号パルスらが重なるため、動作速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以下に制限される。
【００４２】
一方、公知技術［ビョン ヤングテ、ギム ゼホン、ジョン ヨンミン、イ ソック、ウ ドックハ、キム ソンホ、リ ゾンチャン、“半導体光増幅器の利得飽和を利用した全光ＮＯＲ論理素子具現装置及びその方法”特許出願番号１０−２００３−２５３６１、出願日（２００３．０４．２２）］（以降「引用文献２」と記載）の図４によると、単一ＳＯＡ１２０に入射される照射信号Ａ及びポンプ信号Ｂがすべてパルス形態である時、ＳＯＡ１２０から出力されたパルス信号の幅は入射されたパルス信号の幅と殆ど似ているからパルス幅の増加があんまりない。
【００４３】
よって、引用文献２の場合、全光ＮＯＲ論理素子の動作速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓである。本発明の場合も、上記引用文献２のように照射信号及びポンプ信号がすべてパルス形態であり、一つのＳＯＡのみを用いるから既存の全光ＯＲ論理素子の動作速度限界が克服される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】は、本発明の原理説明においてすべてパルス形態である照射信号及びポンプ信号がＳＯＡに入射される時に生ずる利得飽和特性を示した模式図である。
【図２】は、本発明の原理説明において、利得飽和特性によって、パルス形態の照射信号及びポンプ信号が反対方向からＳＯＡに入射にされる時に変換された信号（ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ）が発生される模式図である。
【図３】（ａ）は、本発明の原理説明において全光ＯＲ論理動作が得られる基本構成図と、（ｂ）は、そのＯＲ真理表である。
【図４】は、本発明の実施最良形態例において全光ＯＲ論理素子を採用した具現装置例を示した構成図である。
【図５】は、本発明の実施最良形態例における方法例を実施する全光ＯＲ論理素子に必要な照射信号パターンＡ（１１００）及びポンプ信号パターンＢ（０１１０）、ＳＯＡの出力パターンＡＢ￣並びに出力される全光ＯＲ論理信号パターンＡＢ￣＋Ｂの波形図である。
【図６】は、本発明の実施最良形態例における方法例の実施に当り任意のパルスパターンである照射信号パターンＡ及びポンプ信号パターンＢによって動作する全光ＯＲ論理素子の特性図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００ 光パルス発生器
１０２ ＭＬＦＬ（モードロック光ファイバレーザ）
１０４ 第１アイソレーター
１０６ 第１光分配器
１０８ 光減衰器
１１０ 第１偏光調節器
１１２ 第１光遅延器
１１４ ５０：５０第１光結合器
１１６ 第２光分配器
１１８ 第２光アイソレーター
１２０ ＳＯＡ（半導体光学増幅器）
１２２ 第２偏光調節器
１２４ 第２光遅延器
１２６ 第３分配器
１２８ ＥＤＦＡ（光ファイバ光増幅器）
１３０ 第３アイソレーター
１３２ 第２光結合器
１３４ 光信号分析器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パルスを生成するための光パルス発生器と、
当該光パルス発生器から入力信号パターンＡ及びＢを生成するためのモードロック光ファイバレーザ（ＭＬＦＬ）と、
当該モードロック光ファイバレーザの出力光を５０：５０で分離するための第１光分配器と、
当該第１光分配器からの出力光の時間遅延を得るための第１光遅延手段と、
当該第１光分配器からの出力光の強さと偏光を調節するための光調節手段と、
当該第１光遅延手段及び当該光調節手段からの出力光を結合させ、照射信号として入力信号パターンＡを発生させる第１光結合器と、
当該第１光結合器からの出力光を５０：５０で分離するための第２光分配器と、
当該第２光分配器からの出力光に時間遅延を与えて入力信号パターンＢを発生させる第２光遅延手段と、
当該入力信号パターンＢを５０：５０で分離するための第３光分配器と、
当該第３光分配器からの一方の入力信号パターンＢをポンプ信号で増幅するためのエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）と、
当該ポンプ信号と前記照射信号とが反対方向から入射される半導体光増幅器（ＳＯＡ）と、
当該半導体光増幅器からの出力信号と入力信号パターン（Ｂ）とを結合する第２光結合器と、
当該第２光結合器からの出力光を検出して分析する光信号分析器と、を含む、
ことを特徴とする、単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置。
【請求項２】
前記全光ＯＲ論理素子の照射信号及びポンプ信号の波長が、
相互に同じであるか、又は、相互に異なっていても動作する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置。
【請求項３】
前記半導体光増幅器（ＳＯＡ）が、
照射信号とポンプ信号とを同時に反対方向から入射されてブール値Ａ ａｎｄ ｎｏｔ Ｂ（以降「ＡＢ￣」と記載）を得る、
ことを特徴とする、請求項１に記載の単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置。
【請求項４】
前記照射信号及び前記ポンプ信号が、
すべて任意のパターンを持つパルス形態にて前記半導体光増幅器（ＳＯＡ）に入射される、
ことを特徴とする、請求項３に記載の単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置。
【請求項５】
前記照射信号及び前記ポンプ信号が、
すべてパルス形態にて前記半導体光増幅器（ＳＯＡ）に入射される時、少なくとも２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上の速度で動作することができる、
ことを特徴とする、請求項４に記載の単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子を具現する装置。
【請求項６】
前記第２光結合器が、
ブール値ＡＢ￣と入力信号Ｂとを合わせることにより、ＡＢ￣＋Ｂを得て全光ＯＲ論理動作を具現する、
ことを特徴とする、請求項１又は３に記載の単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置。
【請求項７】
全光ＯＲ論理素子具現方法において、
光パルスを２．５ＧＨｚで動作し、かつ、波長が１５５０ｎｍとするモードロック光ファイバレーザ（ＭＬＦＬ）を一旦光分配手段で分岐して並行処理した変調波形を光結合手段で再び１０Ｇｂｉｔ／ｓに多重化し、次いで、光分配手段にて分岐する「１１００」の入力信号パターンＡを具現する一方、当該「１１００」の入力信号パターンＡを偏光調節手段と遅延手段を通して１００ｐｓの時間だけ遅延させ「０１１０」の入力信号パターンＢをも並行具現して、単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子に反対方向から並行入力することによりＯＲ論理値出力信号を得る、
ことを特徴とする単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現方法。
【請求項１】
光パルスを生成するための光パルス発生器と、
当該光パルス発生器から入力信号パターンＡ及びＢを生成するためのモードロック光ファイバレーザ（ＭＬＦＬ）と、
当該モードロック光ファイバレーザの出力光を５０：５０で分離するための第１光分配器と、
当該第１光分配器からの出力光の時間遅延を得るための第１光遅延手段と、
当該第１光分配器からの出力光の強さと偏光を調節するための光調節手段と、
当該第１光遅延手段及び当該光調節手段からの出力光を結合させ、照射信号として入力信号パターンＡを発生させる第１光結合器と、
当該第１光結合器からの出力光を５０：５０で分離するための第２光分配器と、
当該第２光分配器からの出力光に時間遅延を与えて入力信号パターンＢを発生させる第２光遅延手段と、
当該入力信号パターンＢを５０：５０で分離するための第３光分配器と、
当該第３光分配器からの一方の入力信号パターンＢをポンプ信号で増幅するためのエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）と、
当該ポンプ信号と前記照射信号とが反対方向から入射される半導体光増幅器（ＳＯＡ）と、
当該半導体光増幅器からの出力信号と入力信号パターン（Ｂ）とを結合する第２光結合器と、
当該第２光結合器からの出力光を検出して分析する光信号分析器と、を含む、
ことを特徴とする、単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置。
【請求項２】
前記全光ＯＲ論理素子の照射信号及びポンプ信号の波長が、
相互に同じであるか、又は、相互に異なっていても動作する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置。
【請求項３】
前記半導体光増幅器（ＳＯＡ）が、
照射信号とポンプ信号とを同時に反対方向から入射されてブール値Ａ ａｎｄ ｎｏｔ Ｂ（以降「ＡＢ￣」と記載）を得る、
ことを特徴とする、請求項１に記載の単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置。
【請求項４】
前記照射信号及び前記ポンプ信号が、
すべて任意のパターンを持つパルス形態にて前記半導体光増幅器（ＳＯＡ）に入射される、
ことを特徴とする、請求項３に記載の単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置。
【請求項５】
前記照射信号及び前記ポンプ信号が、
すべてパルス形態にて前記半導体光増幅器（ＳＯＡ）に入射される時、少なくとも２．５Ｇｂｉｔ／ｓ以上の速度で動作することができる、
ことを特徴とする、請求項４に記載の単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子を具現する装置。
【請求項６】
前記第２光結合器が、
ブール値ＡＢ￣と入力信号Ｂとを合わせることにより、ＡＢ￣＋Ｂを得て全光ＯＲ論理動作を具現する、
ことを特徴とする、請求項１又は３に記載の単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現装置。
【請求項７】
全光ＯＲ論理素子具現方法において、
光パルスを２．５ＧＨｚで動作し、かつ、波長が１５５０ｎｍとするモードロック光ファイバレーザ（ＭＬＦＬ）を一旦光分配手段で分岐して並行処理した変調波形を光結合手段で再び１０Ｇｂｉｔ／ｓに多重化し、次いで、光分配手段にて分岐する「１１００」の入力信号パターンＡを具現する一方、当該「１１００」の入力信号パターンＡを偏光調節手段と遅延手段を通して１００ｐｓの時間だけ遅延させ「０１１０」の入力信号パターンＢをも並行具現して、単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子に反対方向から並行入力することによりＯＲ論理値出力信号を得る、
ことを特徴とする単一ＳＯＡを利用した全光ＯＲ論理素子具現方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１２６７８５（Ｐ２００６−１２６７８５Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９１６１２（Ｐ２００５−１９１６１２）
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【出願人】（３９９１０１８５４）コリア インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー (68)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【出願人】（３９９１０１８５４）コリア インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー (68)
【Ｆターム（参考）】
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