(57)【要約】【課題】本発明は、共振器設計および回路設計に係る制限が緩和され、より簡便な共振器設計および回路設計が可能な構成を有する光フリップフロップ回路を提供する。【解決手段】本発明の光フリップフロップ回路は、複数の光共振器と、第１の光と第２の光とを前記複数の光共振器に供給するバス導波路であって、前記複数の光共振器は前記バス導波路と並べて配列されている、バス導波路と、複数の光共振器の各々に制御パルス光を入力可能な複数のドロップ導波路とを備え、第１の光及び第２の光は複数の光共振器の共振波長よりも短波長もしくは長波長であり、複数の光共振器のいずれかに制御パルス光が入力されると、制御パルス光を入力した光共振器に第１の光及び第２の光が結合して出力光が生成され、当該生成された出力光はドロップ導波路を介して出力されることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光共振器と、
第１の光と、前記第１の光の波長と同じ波長を有し、前記第１の光の導波方向に対して反対の導波方向の第２の光とを前記複数の光共振器に供給するバス導波路であって、前記複数の光共振器は、前記バス導波路と並べて配列されている、バス導波路と、
前記複数の光共振器の各々に制御パルス光を入力可能な複数のドロップ導波路とを備え、
前記第１の光及び前記第２の光は、前記複数の光共振器の共振波長よりも短波長もしくは長波長であり、
前記複数の光共振器のいずれかに前記制御パルス光が入力されると、前記制御パルス光を入力した光共振器に前記第１の光及び前記第２の光が結合して出力光が生成され、当該生成された出力光は、前記ドロップ導波路を介して出力されることを特徴とする光フリップフロップ回路。
【請求項２】
前記複数の光共振器は、フォトニック結晶を用いて構成された点欠陥共振器であり、前記バス導波路及び前記複数のドロップ導波路は、矩形導波路又はフォトニック結晶スラブ導波路からな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】
前記バス導波路は、入力光を入力する入力部と接続されており、前記入力部は、
前記入力光を前記第１の光及び前記第２の光に２分岐する光分岐部と、
前記光分岐部及び前記バス導波路に接続され、前記光分岐部によって分岐された前記第１の光を前記バス導波路に入力する第１の曲げ導波路と、
前記光分岐部及び前記バス導波路に接続され、前記光分岐部によって分岐された前記第２の光を前記バス導波路に入力する第２の曲げ導波路と
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光フリップフロップ回路。
【請求項４】
前記バス導波路は、前記第１の光を入力する第１のバス導波路部と、前記第２の光を入力する第２のバス導波路部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光フリップフロップ回路。
【請求項５】
前記複数の光共振器は、複数の光共振器群を構成し、
前記複数の光共振器群は、それぞれ、共振波長が異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光フリップフロップ回路。
【請求項６】
前記バス導波路は、２つの反射ミラーが形成されることによりファブリ−ペロー共振器が形成されており、前記バス導波路は、前記ファブリ−ペロー共振器を介して前記第１の光及び前記第２の光を前記複数の光共振器に供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光フリップフロップ回路。
【請求項７】
前記バス導波路と前記複数の光共振器との間にリング型共振器が形成されており、前記バス導波路は、前記リング型共振器を介して前記第１の光及び前記第２の光を前記複数の光共振器に供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光フリップフロップ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光共振器を用いた光フロップフロップ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光素子の作製技術向上により、ナノフォトニクスと呼ばれるような、サブマイクロメートルのサイズに加工された様々な光素子が実現可能になってきている。ナノフォトニクス技術の１つとして、フォトニック結晶と呼ばれる微細構造がある。特に、数百ｎｍ厚の半導体薄膜（スラブ）に周期的に円孔を形成した構造は、フォトニック結晶スラブ構造と呼ばれ、これを利用した光導波路や光共振器を基盤として、非常に微小なサイズかつ低消費パワーで動作可能な様々な光素子が実現されている。
【０００３】
その中でも、光フリップフロップ回路は、光記憶素子の実現の一つの目安であり、光フリップフロップ回路が実現すれば、電子回路におけるフリップフロップと同様に、スタティックＲＡＭに相当する光素子やより高度な機能を有する光素子の実現が可能である。特に、光出力ポートを切り替えるという意味では、光フリップフロップ回路は光スイッチとしての機能も持ち合わせており、光処理における重要な素子になり得る。
【０００４】
これまでに報告されている光フリップフロップ回路の構成として、非特許文献１に示される光フリップフロップ回路がある。図１は、非特許文献１に示される従来の光フリップフロップ回路の構成を示す。図１に示すように、非特許文献１に示される光フリップフロップ回路は、２個のエタロン共振器１及び２と、光ファイバ３〜７によって構成される。エタロン共振器１及び２は、光双安定状態を有する素子であり、前後にＧＲＩＮレンズを有している。
【０００５】
以下に、図１に示される従来の光フリップフロップ回路の動作を示す。光ファイバ３及び４からそれぞれエタロン共振器１及び２に供給される入力光Ａｉｎ及びＢｉｎの光強度が小さいとき、エタロン共振器１及び２はともに光遮断状態であり、光ファイバ６及び７から光出力はされない。光強度の大きいパルス光がエタロン共振器１に入力されると、エタロン共振器１が光導通状態となり、光ファイバ６から光出力Ａｏｕｔが出力される。このとき、エタロン共振器２は光遮断状態であるため、入力光Ｂｉｎはエタロン共振器２で反射され、光ファイバ５を通してエタロン共振器１に供給されており、光パルスが去っても入力光ＡｉｎとＢｉｎの和によってエタロン共振器１は光導通状態を維持する。
【０００６】
この後、エタロン共振器２に強い光パルスが入力されると、エタロン共振器２が光導通状態となるが、このときエタロン共振器１に対する入力光Ｂｉｎの供給がなくなるためにエタロン共振器１は光遮断状態となり、今度は入力光Ａｉｎが光ファイバ５を通してエタロン共振器２に供給される。そのため、光パルスが去ってもエタロン共振器２は光導通状態を維持する。図１に示される従来の光フリップフロップ回路では、このような過程が繰り返されることにより、光フリップフロップ動作が実現される。
【０００７】
しかし、非特許文献１に示された光フリップフロップ回路は、エタロン共振器１及び２と光ファイバ３〜７で構成されるため、サイズが大きく動作速度が遅い点や、光双安定を示すエタロン共振器１及び２を光遮断状態から光導通状態に遷移させるために大きな光強度の光パルスが必要となる点が問題である。
【０００８】
上記の問題を解決するために、フォトニック結晶スラブのような微小構造を利用することが考えられる。しかし、ここでのエタロン共振器やファイバ部分をフォトニック結晶に置き換えた場合を考えると、光ファイバ５に相当する導波路では少なくとも１つの曲り部分が必要となるが、フォトニック結晶スラブ構造では、広帯域かつ高透過率な光の曲げ導波路を作製するのは技術的に難しい。また、同様の構成では、光遮断状態のフォトニック結晶共振器へ入射された光は同じポートへ反射されてしまうため、光ファイバ５に相当する導波路へ光が反射されるような状況を作ることは難しい。
【０００９】
もう１つの光フリップフロップ回路として、特許文献１に示される構成がある。図２（ａ）は特許文献１に示された従来の光フリップフロップ回路の構成を示し、図２（ｂ）は、特許文献１に示された従来の光フリップフロップ回路における共振波長と入力光との関係を示す。
【００１０】
図２（ａ）には、２つの光共振器ＣＶＳ及びＣＶＲが、光Ｂを入力する導波路ＷＧＢに対し、共通の結合端を持つように配置された光フリップフロップ回路が示されている。図２（ｂ）に示すように、光共振器ＣＶＲは２つの共振モードＣＶＲＨ及びＣＶＲＬを有し、光共振器ＣＶＳは２つの共振モードＣＶＳＨ及びＣＶＳＬを有するように光フリップフロップ回路が設計されている。
【００１１】
２つの共振モードＣＶＲＬ及びＣＶＳＬは同一の波長を有するものとし、共通導波路ＷＧＢには常に出力信号の元となる共通の光Ｂを常に入力しておき、その波長は共振モードＣＶＲＬおよびＣＶＳＬのやや短波側とする。光共振器ＣＶＲに制御パルス光ＣＲを入射すると、非線形屈折率変化によりＣＶＲＬが短波長化するため、光Ｂは全て光共振器ＣＶＲに入射される。その結果、光双安定現象が生じ、制御パルス光ＣＲが終了しても光共振器ＣＶＲはオン状態を保ち、光Ｂは出力端ＱＢのみから出力される。
【００１２】
この後、光共振器ＣＶＳに制御パルス光ＣＳを入射すると、今度はＣＶＳＬが短波長化するが、この時、光Ｂは光共振器ＣＶＳ及びＣＶＲに分配されるため、光共振器ＣＶＲのオン状態は維持できなくなりオフ状態となる。その結果、光Ｂは全て光共振器ＣＶＳに入射され、制御パルス光ＣＳが終了しても光共振器ＣＶＳはオン状態を保ち、光Ｂは出力端Ｑのみから出力される。このような過程が繰り返されることにより光フリップフロップ動作が実現される。この特許文献１に示される構成に関しては、前述のようなフォトニック結晶スラブ構造を用いて実現可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−３４９９５１号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Hiroyuki Tsuda and Takashi Kurokawa, “Construction of an all-optical flip-flop by combination of two optical triodes”, Applied Physics Letters, 1990年, Vol. 55, p. 1724-1726
【非特許文献２】A. Sakai, T. Fukazawa and T. Baba, “Low loss ultra-small branches in Si photonic wire waveguides”, IEICE Trans Electron, 2002年, Vol. E85-C, No.4, p. 1033-1038,
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、特許文献１に示された光フリップフロップ回路に関しても問題点がある。このような構成では、２つの光共振器ＣＶＳ及びＣＶＲが導波路ＷＧＢに対して共通の結合端を有するように配置されている必要があり、そのために光共振器同士がかなり近接することが避けられない。このとき、両者の共振モードが光結合してしまうと、光Ｂを各共振器に選択的に結合させることができず、結果として両共振器ともオフ状態又は点滅状態に陥ることになる。
【００１６】
特許文献１に示される光フリップフロップ回路では、これを避けるために、共振器ＣＶＳ及びＣＶＲに対して、空間対称性が異なる２つの共振モードを設計している。ただし、これら２つのモードは、光Ｂの結合度を同一にするために、ほぼ同一の共振波長およびＱ値を有する必要があり、かつ、光双安定を生じる動作パワーがほぼ同じである必要があるという制限がある。また、このような空間対称性が異なる共振モードが形成可能な共振器形状は限られており、どのような共振器でも使えるわけではない。更に、上記のように共振器同士を近接させた設計であるが故に、これ以上共振器数を増やして導波路ＷＧＢに結合させることはできない。これは、光フリップフロップ回路を光スイッチとして用いた場合、出力ポート数は２ポートが最大であることを示している。したがって、このような制限が緩和された、より簡便な共振器設計および回路設計が可能な構成が望ましい。
【００１７】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、共振器設計および回路設計に係る制限が緩和され、より簡便な共振器設計および回路設計が可能な構成を有する光フリップフロップ回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の光フリップフロップ回路は、複数の光共振器と、第１の光と、前記第１の光の波長と同じ波長を有し、前記第１の光の導波方向に対して反対の導波方向の第２の光とを前記複数の光共振器に供給するバス導波路であって、前記複数の光共振器は、前記バス導波路と並べて配列されている、バス導波路と、前記複数の光共振器の各々に制御パルス光を入力可能な複数のドロップ導波路とを備え、前記第１の光及び前記第２の光は、前記複数の光共振器の共振波長よりも短波長もしくは長波長であり、前記複数の光共振器のいずれかに前記制御パルス光が入力されると、前記制御パルス光を入力した光共振器に前記第１の光及び前記第２の光が結合して出力光が生成され、当該生成された出力光は、前記ドロップ導波路を介して出力されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項２に記載の光フリップフロップ回路は、本発明の請求項１に記載の光フリップフロップ回路であって、前記複数の光共振器は、フォトニック結晶を用いて構成された点欠陥共振器であり、前記バス導波路及び前記複数のドロップ導波路は、矩形導波路又はフォトニック結晶スラブ導波路からなることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項３に記載の光フリップフロップ回路は、本発明の請求項１又は２に記載の光フリップフロップ回路であって、前記バス導波路は、入力光を入力する入力部と接続されており、前記入力部は、前記入力光を前記第１の光及び前記第２の光に２分岐する光分岐部と、前記光分岐部及び前記バス導波路に接続され、前記光分岐部によって分岐された前記第１の光を前記バス導波路に入力する第１の曲げ導波路と、前記光分岐部及び前記バス導波路に接続され、前記光分岐部によって分岐された前記第２の光を前記バス導波路に入力する第２の曲げ導波路とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項４に記載の光フリップフロップ回路は、本発明の請求項１乃至３のいずれかに記載の光フリップフロップ回路であって、前記バス導波路は、前記第１の光を入力する第１のバス導波路部と、前記第２の光を入力する第２のバス導波路部とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項５に記載の光フリップフロップ回路は、本発明の請求項１乃至３のいずれかに記載の光フリップフロップ回路であって、前記複数の光共振器は、複数の光共振器群を構成し、前記複数の光共振器群は、それぞれ、共振波長が異なることを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項６に記載の光フリップフロップ回路は、本発明の請求項１乃至３のいずれかに記載の光フリップフロップ回路であって、前記バス導波路は、２つの反射ミラーが形成されることによりファブリ−ペロー共振器が形成されており、前記バス導波路は、前記ファブリ−ペロー共振器を介して前記第１の光及び前記第２の光を前記複数の光共振器に供給することを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項７に記載の光フリップフロップ回路は、本発明の請求項１乃至３のいずれかに記載の光フリップフロップ回路であって、前記バス導波路と前記複数の光共振器との間にリング型共振器が形成されており、前記バス導波路は、前記リング型共振器を介して前記第１の光及び前記第２の光を前記複数の光共振器に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る光フリップフロップ回路によると、非特許文献１に示される構成で必要になるような光共振器の間の曲り導波路が不要であるため、フォトニック結晶スラブ構造を利用した構成が可能である。その結果、光ファイバやエタロン共振器で構成した場合に比べて低い消費パワーで動作させることができる。また、非特許文献１に示される構成をフォトニック結晶スラブ構造で構成した場合に想定される事柄として、入射されたＣＷ光が共振器へ結合しない場合、同じポートへ反射されるという問題があったが、本発明の構成では、共振器に結合しないＣＷ光はバス導波路を介して他方の共振器へ結合させることができるため、この問題も解決される。
【００２６】
一方で、特許文献１に示される構成のように空間対称性の異なる複数のモードが必要といったような特殊な共振器設計をすることなく、どのような共振器形状でも適用可能であり、設計自由度が高い。また、１つのモードのみで動作が可能である。また、２つの共振器のＱ値および双安定パワーを整合させる必要があるが、両共振器の設計は同一であるため、特許文献１に示される構成のように異なるモードのそれらを整合させる場合に比べて、はるかに容易である。フォトニック結晶光共振器のような微小な素子を用いることにより、マイクロワットオーダの低消費パワーで動作させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】非特許文献１に示された従来の光フリップフロップ回路の構成図である。
【図２】特許文献１に示された従来の光フリップフロップ回路の原理及び構成を示す図である。
【図３】本発明に係る光フリップフロップ回路における単体の光共振器の構成及び動作原理を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光フリップフロップ回路の原理構成図である。
【図５】第１の実施形態に係る光フリップフロップ回路における２つの光共振器での双安定特性と２つの光共振器の共振波長の関係を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を示す図である。
【図７】図６（ａ）に示される光フリップフロップ回路の作製方法を示す図である。
【図８】図６（ｂ）に示される光フリップフロップ回路の作製方法を示す図である。
【図９】本発明に係る光フリップフロップ回路に入力部を付加した構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を示す図である。
【図１１】２つの共振器を利用する場合における、本発明の光フリップフロップ回路での動作シミュレーション結果を表す図である。
【図１２】本発明に係る光フリップフロップ回路における光パケットデータのスイッチ動作を示す図である。
【図１３】光共振器を３個配列させた光フリップフロップ回路を示す図である。
【図１４】３つの共振器を利用する場合における、本発明の光フリップフロップ回路での動作シミュレーション結果を表す図である。
【図１５】異なる３種類の共振波長を有する光共振器を３つずつ配列させたときの光フリップフロップ回路の構成を示す図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を示す図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る光フリップフロップ回路の他の構成を示す図である。
【図１９】中間の共振器を利用した場合における、本発明の光フリップフロップ回路での動作シミュレーション結果を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図３を用いて、本発明に係る光フリップフロップ回路における単体の光共振器の構成及び動作原理を説明する。図３（ａ）は本発明に係る光フリップフロップ回路における光共振器の単体の構成を示す。図３（ａ）には、光共振器３０１と、バス導波路３０２と、ドロップ導波路３０３とが示されている。図３（ａ）に示されるように、バス導波路３０２とドロップ導波路３０３との間に光共振器３０１が配置されており、共振モードを介して光結合をとることができる。
【００２９】
図３（ｂ）は、共振波長とＣＷ光（Continuous Wave：連続発振光）の出力との関係を示す。図３（ｂ）には、バス導波路３０２の第１の入力端３０４からＣＷ光入力を与えたときのドロップ導波路３０３からのＣＷ光出力と波長の関係が示されている。キャリア非線形効果を用いた動作の場合は、図３（ｂ）に示されるように、元の共振波長よりも短波長側にＣＷ光の波長を設定するものとする。なお、光カー効果、熱光学効果のような別の非線形効果を用いた場合は、元の共振波長よりも長波長側にＣＷ光の波長を設定するものとする。以下は、キャリア非線形効果を用いた場合として説明する。
【００３０】
図３（ｃ）は、ＣＷ補助光がある場合とＣＷ補助光がない場合の光入出力特性の双安定特性を示す。図３（ｃ）に示されるような光入出力特性において、非線形光学効果により光双安定現象が観測されることを前提とする。図３（ｃ）に示されるように、共振波長に対してＣＷ光波長が離れている場合はＣＷ光出力が小さく（これをオフ状態と呼ぶ）、共振波長が短波長側にシフトすることでＣＷ光出力が大きくなっている（これをオン状態と呼ぶ）。オフ状態の光共振器３０１に対しては、共振波長と同じ波長を有する強い光パルスを与えることでオン状態へ遷移させることができる。
【００３１】
ここで、図３（ａ）に示すように、ＣＷ光入力と同じ波長を有するＣＷ補助光を、バス導波路３０２の第１の入力端３０３の他端である第２の入力端３０５から入力することを考える。このとき、図３（ｃ）に示されるように、ＣＷ補助光を入力することにより、ＣＷ補助光がない場合と比較して双安定領域が低パワー側にシフトする効果が得られる。すなわち、通常、このシフトされた部分のパワーの領域では、ＣＷ補助光がないＣＷ光のみの入力に対して光共振器３０１は常にオフ状態であるが、図３（ｃ）に示されるように、ＣＷ光に加えてＣＷ補助光及び強い光パルスを組み合わせて入力することによりオン状態へ遷移させることが可能である。
【００３２】
図４は、本発明に係る光フリップフロップ回路４００の基本的な構成を示す。図４には、一本の直線的なバス導波路４０２と、バス導波路４０２に略平行に並べて配列された第１の光共振器４０１１及び第２の光共振器４０１２と、第１のドロップ導波路４０３１及び第２のドロップ導波路４０３２とを備えた光フリップフロップ回路４００が示されている。図４に示される光フリップフロップ回路４００においては、第１の光共振器４０１１及び第２の光共振器４０１２はバス導波路４０２と接続されている。また、第１の光共振器４０１１及び第２の光共振器４０１２は、それぞれ個別の第１のドロップ導波路４０３１及び第２のドロップ導波路４０３２と接続されている。
【００３３】
このとき、第１の光共振器４０１１及び第２の光共振器４０１２は同一設計であり、同じ共振モードおよび共振波長を有するものとし、導波路を介さずに直接光結合が生じることのない程度に隔離されている。すなわち、同じ光共振器を並べるだけでよいため、特許文献１に示される構成のように、空間対称性が異なる２つの共振モードを有する必要がなく、設計が容易である。また、共振器形状に制限がない。また、最低限の動作に必要な共振モード数は１つでよい。
【００３４】
図４及び図５を用いて本発明の光フリップフロップ回路の基本的な動作原理を説明する。図４に示されるように、第１の入力ＣＷ光４０６１と第１の入力ＣＷ光４０６１の導波方向に対して反対の導波方向の第２の入力ＣＷ光４０６２とを第１の光共振器４０１１及び第２の光共振器４０１２に供給するために、バス導波路４０２の第１の入力端４０４から第１の入力ＣＷ光４０６１を入力し、バス導波路４０２の第１の入力端４０４の他端である第２の入力端４０５から第２の入力ＣＷ光４０６２を入力する。第１の光共振器４０１１に結合せずに透過した第１の透過ＣＷ光４０７１は、第２の光共振器４０１２へのＣＷ補助光として働き、同様に、第２の光共振器４０１２に結合せずに透過した第２の透過ＣＷ光４０７２は、第１の光共振器４０１１へのＣＷ補助光として働く。
【００３５】
第１の入力ＣＷ光４０６１及び第２の入力ＣＷ光４０６２の波長は、第１の光共振器４０１１及び第２の光共振器４０１２の共振波長よりも少し短波長側に設定しておき、このときの第１の入力ＣＷ光４０６１及び第２の入力ＣＷ光４０６２が合成された光強度は、オフ状態の光共振器１つをオン状態に遷移させることはできないが、オン状態の光共振器１つをオン状態に保つことができ、第１の光共振器４０１１及び第２の光共振器４０１２のどちらか一方だけの強度ではオン状態を保つことができない程度の入力レベルとする。
【００３６】
初期状態として、第１の入力ＣＷ光４０６１及び第２の入力ＣＷ光４０６２の波長は、第１の光共振器４０１１及び第２の光共振器４０１２の共振波長よりも短波長側にあるため、第１の入力ＣＷ光４０６１及び第２の入力ＣＷ光４０６２はいずれの光共振器にも結合せずにバス導波路４０２を透過する。
【００３７】
ここで、第１の光共振器４０１１に第１の制御パルス光４０８１が入射されると、非線形屈折率変化により第１の光共振器４０１１の共振波長が短波長化する。その結果、ＣＷ光波長が第１の光共振器４０１１の共振波長に一致するため、第１の入力ＣＷ光４０６１及び第２の入力ＣＷ光４０６２の両者は第１の光共振器４０１１に結合し始め、第１の出力ＣＷ光４０９１が生成される。これにより、光双安定現象が生じ、第１の制御パルス光４０８１の入射を終了しても第１の光共振器４０１１はオン状態を維持するため、第１のドロップ導波路４０３１より第１の出力ＣＷ光４０９１が得られる。なお、このときの第１の透過ＣＷ光４０７１は小さいため、第２の光共振器４０１２はオン状態になり得ず、これにより第２の入力ＣＷ光４０６２は第２の光共振器４０１２に結合することなく、第２の透過ＣＷ光４０７２として第１の光共振器４０１１へ結合することができる。
【００３８】
この後、第２の光共振器４０１２に第２の制御パルス光４０８２が入射されると、非線形屈折率変化により今度は第２の光共振器４０１２の共振波長が短波長化するため、第２の入力ＣＷ光４０６２が第２の光共振器４０１２に結合し始め、第２の出力ＣＷ光４０９２が生成される。すると、第１の光共振器４０１１がオン状態を維持できなくなりオフ状態となる。その結果、第１の透過ＣＷ光４０７１が強くなり、第１の透過ＣＷ光４０７１が第２の光共振器４０１２に結合し始めるため、第２の制御パルス光４０８２の入射を終了しても第２の光共振器４０１２はオン状態を維持する。したがって、第２のドロップ導波路４０３２より第２の出力ＣＷ光４０９２が得られる。このような過程が繰り返されることにより光フリップフロップ動作が実現される。
【００３９】
このような動作は、図５に示される光双安定特性からも表すことができる。図５（ａ）は光フリップフロップ回路４００における２つの光共振器での双安定特性を示し、図５（ｂ）は光フリップフロップ回路４００における状態Ａと状態Ｂでの２つの光共振器の共振波長の関係を示す。
【００４０】
図５（ａ）において状態Ａとして表されるように、第２の光共振器４０１２がオフ状態のときは、第２の入力ＣＷ光４０６２が補助光として働くため、第１の光共振器４０１１の双安定領域は低パワー側に寄る。その結果、動作点では、第１の出力ＣＷ光４０９１が高いオン状態となる。このとき、図５（ｂ）に示されるように、第１の光共振器４０１１の共振波長は短波長側にシフトしており、ＣＷ光波長に整合している。第２の光共振器４０１２の双安定領域は動作点よりも高いパワー領域にあるため、第２の光共振器４０１２はオン状態になれない。
【００４１】
一方、図５（ａ）において状態Ｂとして表されるように、第１の光共振器４０１１がオフ状態になると、第１の入力ＣＷ光４０６１が補助光として働くため、第２の光共振器４０１２の双安定領域は低パワー側に寄り、オン状態となる。このときは、第２の光共振器４０１２の共振波長が短波長側にシフトしている。以上のように、制御パルスの入力によって、状態Ａと状態Ｂが切り替わることによって、ＣＷ光を出力するドロップ導波路が切り替えられる。
【００４２】
以上のような光フリップフロップ回路４００に対して、図１１に示すように、結合モード理論を用いて動作シミュレーションを行った。図１１における光フリップフロップ回路では、フォトニック結晶光共振器の典型的なモード体積を仮定し、半導体材料としてＩｎＧａＡｓＰを仮定した時の材料パラメータを仮定した。また、前述のように共振器中では様々な非線形光学効果が生じるが、このシミュレーションではキャリア非線形効果が生じることを仮定し、ＩｎＧａＡｓＰを用いたときの現実的な非線形パラメータを設定した。ここで、一方の光共振器から他方の光共振器へオン状態を切り替える際、制御パルスの時間幅は、少なくともキャリア寿命および光子寿命の両者よりも長くなければならない。図１１に示される動作シミュレーションでは、キャリア寿命は２０ｐｓ、光子寿命（共振器Ｑ値で制限される）は約１０ｐｓであり、制御パルス幅は１００ｐｓと仮定した。
【００４３】
図１１（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、第１及び第２の制御パルス光４０８１及び４０８２をランダムな順で入力させたときの第１及び第２の出力ＣＷ光４０９１及び４０９２を観察すると、制御パルスが入力された側からのみＣＷ光が出力されている様子がわかる。これは光フリップフロップの動作に他ならない。図１１（ｄ）に示されるように、出力されている側の共振器の共振波長は短波長側にシフトしており、図５で想定した動作がなされていることが確認された。
【００４４】
本発明に係る光フリップフロップ回路は、単純にＣＷ光出力を切り替えるだけでなく、光パケットデータの出力導波路を切り替える光スイッチとしても機能させることができる。本発明に係る光フリップフロップ回路における光パケットデータのスイッチ動作を図１２に示す。
【００４５】
図１２においては、光パケットデータの設定波長は、オン状態での光共振器の共振波長に一致している。ここで、図１２（ａ）に示されるように、光フリップフロップ動作をさせている最中に、光パケットデータをバス導波路のどちらか一方の側から入力させると、オン状態となっている光共振器のみに結合させることができる。そのため、図１２（ｂ）乃至（ｄ）に示されるように、光パケットデータを所望の導波路へ出力させることができる。ここで、入力可能な光パケットデータの帯域幅は、共振器のスペクトル線幅（すなわちＱ値）で制限され、上記のシミュレーションで用いた構造パラメータの場合（共振器Ｑ値１００００程度）は、２０Ｇｂ／ｓ程度の光パケットデータをスイッチングさせることが可能である。
【００４６】
以上のような本発明の構成により、従来技術より動作速度が速く、低消費パワーで動作する光フリップフロップ回路を実現できる。また、従来技術では空間対称性の異なる複数のモードが必要で共振器設計が複雑だったのに対し、上記のような本発明に係る光フリップフロップ回路によると、１つのモードのみで実現可能となる。
【００４７】
＜第１の実施形態＞
以下、図６を用いて本発明の第１の実施形態に係るフォトニック結晶共振器を用いて構成した光フリップフロップ回路を示す。図６（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る二次元フォトニック結晶スラブに形成した光導波路および光共振器を用いた光フリップフロップ回路の構成の平面図を示す。図６（ａ）に示される光フリップフロップ回路６００では、バス導波路６０２は第１の点欠陥共振器６０１１及び第２の点欠陥共振器６０１２と接続され、第１の点欠陥共振器６０１１及び第２の点欠陥共振器６０１２はそれぞれ個別の第１のドロップ導波路６０３１及び第２のドロップ導波路６０３２と接続されている。
【００４８】
第１の実施形態に係る光フリップフロップ回路６００では、最も代表的な適用例として、高屈折率媒質であるＩｎＧａＡｓＰ等からなる半導体のスラブに、三角格子状の二次元フォトニック結晶円孔配列が形成されている例を示しており、スラブ上下ならびに円孔中は低屈折率媒質（例えば空気）とし、円孔の周期をａ[ｎｍ]、円孔の直径を０．５ａ[ｎｍ]、スラブ厚さを０．５ａ[ｎｍ]としている。
【００４９】
図６（ａ）では、２つの同一の光共振器として、３つの連続する円孔を除去した点欠陥共振器を示しているが、あらゆる形状の点欠陥共振器が適用可能である。共振モード同士の光結合を避けるため、第１の点欠陥共振器６０１１及び第２の点欠陥共振器６０１２間は少なくとも円孔１周期以上隔離するものとする。バス導波路およびドロップ導波路と共振器の間の円孔周期は１〜８列の間とする。第１の点欠陥共振器６０１１及び第２の点欠陥共振器６０１２内においては、光入射に対して非線形光学効果が生じるものとし、光非線形効果の種類としては、光カー効果、キャリア非線形効果、熱光学効果を含む。キャリア非線形効果を利用する場合は、ＣＷ光の波長は元々の共振波長よりも短波側に設定し、光カー効果、熱光学効果を利用する場合は、ＣＷ光の波長は元々の共振波長よりも長波側に設定するものとする。
【００５０】
図６（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る、バス導波路及びドロップ導波路として矩形導波路を利用し、光共振器に一次元フォトニック結晶共振器を利用した場合の光フリップフロップ回路の構成の平面図である。図６（ｂ）に示される光フリップフロップ回路６５０では、矩形導波路からなるバス導波路６５２は、第１の点欠陥共振器６５１１及び第２の点欠陥共振器６５１２と接続され、第１の点欠陥共振器６５１１及び第２の点欠陥共振器６５１２は矩形導波路からなる個別の第１のドロップ導波路６５３１及び第２のドロップ導波路６５３２と接続されている。
【００５１】
バス導波路６５２、第１のドロップ導波路６５３１及び第２のドロップ導波路６５３２で利用される矩形導波路は、断面積５００ｎｍ×５００ｎｍ以下といった微小な導波路である。この場合に使用する第１の点欠陥共振器６５１１及び第２の点欠陥共振器６５１２としては、矩形導波路中に１列の円孔配列を形成して点欠陥を加えた、一次元フォトニック結晶共振器が適当である。このとき、共振器とバス導波路およびドロップ導波路との間隔は、０〜１μｍとする。
【００５２】
図６（ａ）に示されるようなフォトニック結晶スラブを用いた光フリップフロップ回路において、導波路コアをＩｎＧａＡｓＰとするときの作製方法を図７に示す。図７に示されるように、ステップＳ１で、ＩｎＰ基板７０１上に、ＩｎＰバッファ層７０２とＩｎＧａＡｓＰ層７０３とを順にエピタキシャル成長させる。ステップＳ２で、ＩｎＧａＡｓＰ層７０３上にＳｉＮマスク７０４を堆積させ、電子ビーム描画及びドライエッチングにより円孔配列７０５を形成する。ステップＳ３で、ウェットエッチングによりＩｎＧａＡｓ層７０２を部分的に除去することにより、エアブリッジ構造７０６を形成する。
【００５３】
一方で、図６（ｂ）に示されるような矩形導波路とフォトニック結晶スラブを組み合わせた光フリップフロップ回路において、導波路コアをＩｎＧａＡｓＰとするときの作製方法を図８に示す。図８に示されるように、ステップＳ１で、ＩｎＰ基板８０１上にＩｎＰバッファ層８０２とＩｎＧａＡｓＰ層８０３とを順にエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板と、Ｓｉ基板８０４及びＳｉＯ２層８０５からなるＳＯＩ基板（Ｓｉを予め除去）とをボンディングにより接合させる。ステップＳ２で、不要なＩｎＰ基板８０１及びＩｎＰバッファ層８０２をウェットエッチングにより除去する。ステップＳ３で、電子ビーム描画とドライエッチングにより円孔配列８０６及び矩形導波路を形成する。
【００５４】
＜第２の実施形態＞
図６（ａ）及び（ｂ）に示される光フリップフロップ回路は、動作に必要な最小の構成であるが、第２の実施形態に係る光フリップフロップ回路はこれに加えてＣＷ光を入力させるための矩形導波路と５０：５０光カップラとを付加するように構成されている。図９を用いて、本発明の第２の実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を説明する。
【００５５】
図９（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る、図４に示される光フリップフロップ回路４００に入力部を付加した構成を示す。図９（ａ）には、図４に示される光フリップフロップ回路４００と、光フリップフロップ回路４００に接続された入力部９１１とが示されている。入力部９１１は、５０：５０光分岐部９１２と、第１の曲げ導波路９１３１と第２の曲げ導波路９１３２とを備える。
【００５６】
図９（ａ）に示される構成では、入力部９１１に入力されたＣＷ光は、５０：５０光分岐部９１２によって等分に光強度が分配されて２分岐される。各分岐光は、それぞれ第１の曲げ導波路９１３１と第２の曲げ導波路９１３２とを介して第１の入力ＣＷ光４０６１及び第２の入力ＣＷ光４０６２として両サイドからバス導波路４０２に入力される。
【００５７】
図９（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の他の例に係る、図６（ａ）に示される光フリップフロップ回路６００に、矩形導波路からなる入力部を付加した構成を示す。図９（ｂ）には、図６（ａ）に示される光フリップフロップ回路６００と、光フリップフロップ回路６００に接続された入力部９１１とが示されている。入力部９１１は、５０：５０光分岐部９１２と、第１の曲げ導波路９１３１と第２の曲げ導波路９１３２とを備える。
【００５８】
図９（ｂ）に示される構成では、矩形導波路からなる入力部９１１に入力されたＣＷ光は、例えば非特許文献２で示される構造を有する５０：５０光分岐部によって等分に光強度が分配されて２分岐される。各分岐光は、それぞれ第１の曲げ導波路９１３１と第２の曲げ導波路９１３２とを介して両サイドからバス導波路６０２に入力される。
【００５９】
矩形導波路はフォトニック結晶導波路と光接続が容易であるため、図７（ｂ）に示されるように、図６（ａ）で示した二次元フォトニック結晶スラブからなる光フリップフロップ回路６００と入力部９０１とを容易に接続することができる。
【００６０】
図９（ｃ）は、本発明の第２の実施形態のさらに他の例に係る、図６（ｂ）に示される光フリップフロップ回路６５０に、矩形導波路からなる入力部を付加した構成を示す。図９（ｃ）に示されるように、図６（ｂ）で示した矩形導波路と一次元フォトニック結晶共振器からなる光フリップフロップ回路６５０の構成に対しても同様に、バス導波路６５２に入力部９１１をスムーズに接続することができる。
【００６１】
図９で示される構成において、２つの光共振器は入力部に対して左右対称な位置に配置されており、かつ、光共振器間の間隔は、両サイドから入力されるＣＷ光の位相差Δφが２πの整数倍となるように設計されている。これにより、両サイドから入力されたＣＷ光同士が光共振器内で相殺的干渉を起こさないようにしている。図９に示されるような構成により、ＣＷ光源を２つ用意する必要がなくなる。
【００６２】
＜第３の実施形態＞
図１０を用いて、本発明の第３の実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を説明する。本発明の第３の実施形態に係る光フリップフロップ回路は、図１０に示されるように、ＣＷ光入力用のバス導波路を２つ用いたものである。
【００６３】
図１０（ａ）は、第３の実施形態に係る光フリップフロップ回路において、フォトニック結晶スラブの平面上に２本のバス導波路を形成する場合を示す。図１０（ａ）に示される光フリップフロップ回路１０００では、第１のバス導波路１００２１は第１の点欠陥共振器１００１１と接続され、第１の点欠陥共振器１００１１は第１のドロップ導波路１００３１と接続され、第２のバス導波路１００２２は第２の点欠陥共振器１００１２と接続され、第２の点欠陥共振器１００１２は第２のドロップ導波路１００３２と接続されている。図１０（ａ）に示されるように、光フリップフロップ回路１０００においては、第１のドロップ導波路１００３１及び第２の点欠陥共振器１００１２を挟むように第１のバス導波路１００２１及び第２のバス導波路１００２２を配置している。
【００６４】
第１及び第２の実施形態に係る光フリップフロップ回路６００及び９００のような構成では、完全に対称な素子が作製できれば問題ないが、偶発的な非対称性があると、２方向から入射した光が導波路上で干渉し合うことにより動作が不安定になる可能性を否定できない。図１０（ａ）に示される光フリップフロップ回路１０００のように、第１のバス導波路１００２１と第２のバス導波路１００２２とを形成してバス導波路を分離することにより、この問題を解決できる。
【００６５】
図１０（ｂ）は、第３の実施形態の他の例に係る光フリップフロップ回路において、バス導波路を共振器の上下に１つずつ配置した場合を示す。図１０（ｂ）に示される光フリップフロップ回路１０５０においては、図１０（ｂ）のＸc−Ｘc断面を示す図１０（ｃ）に示されるように、第１の点欠陥共振器１０５１１及び第２の点欠陥共振器１０５１２の上下で挟み込むように、それぞれ第１のバス導波路１０５２１及び第２のバス導波路１０５２２が設けられている。
【００６６】
第１のバス導波路１０５２１及び第２のバス導波路１０５２２は、フォトニック結晶スラブ導波路又は図６（ｂ）で示したような矩形導波路で構成することができるが、これに限定されない。共振器レイヤと導波路レイヤとの間は、空気またはＳｉＯ２のような低屈折率の誘電体とすることができる。
【００６７】
＜第１乃至第３の実施形態の他の例＞
上記第１乃至第３の実施形態に係る光フリップフロップ回路は、光共振器数を増加させても動作可能である。図１３は、光共振器を３個配列させた光フリップフロップ回路を示す。図１３に示される光フリップフロップ回路１３００においては、第１の光共振器１３０１１、第２の光共振器１３０１２及び第３の光共振器１３０１３がバス導波路１３０２と接続されている。また、第１の光共振器１３０１１、第２の光共振器１３０１２及び第３の光共振器１３０１３には、それぞれ個別の第１のドロップ導波路１３０３１、第２のドロップ導波路１３０３２及び第３のドロップ導波路１３０３３と接続されている。第１の光共振器１３０１１、第２の光共振器１３０１２及び第３の光共振器１３０１３は、バス導波路１３０２と略平行に配列されている。図１３に示される光フリップフロップ回路１３００においては、第１の光共振器１３０１１、第２の光共振器１３０１２及び第３の光共振器１３０１３の構造は全て同じものとする。
【００６８】
図１３に示される光フリップフロップ回路１３００では、図４に示される光フリップフロップ回路４００と同様に、第１の光共振器１３０１１、第２の光共振器１３０１２及び第３の光共振器１３０１３のうちの１つにそれぞれ第１の制御パルス光１３０８１、第２の制御パルス光１３０８２及び第３の制御パルス光１３０８３が入射されると、制御パルスが入射した光共振器はオン状態となり、他の光共振器はオフ状態となる。
【００６９】
図１４は、３個の光共振器を配列した光フリップフロップ回路１３００の動作シミュレーション結果を示す。図１４（ｂ）に示されるように、第１の制御パルス光１３０８１、第２の制御パルス光１３０８２及び第３の制御パルス光１３０８３をランダムな順で入力させたときのそれぞれのＣＷ光出力を観察すると、図１４（ｃ）に示されるように制御パルスが入力された側からのみＣＷ光が出力されている様子がわかる。すなわち、光共振器２個の場合と同様の原理で３ポートの光スイッチとして機能させることができる。このような動作は、共振器数を更に増加させても可能と考えられ、バス導波路と並べて配列することにより任意の数の光共振器を利用可能とする。
【００７０】
更に、光フリップフロップ回路において複数の光共振器を配列した構成は、同一の共振器だけでなく、別の共振波長を有する共振器も同じバス導波路に対して配列させることができる。図１５は、異なる３種類の共振波長を有する光共振器を３つずつ配列させたときの光フリップフロップ回路の構成を示す。
【００７１】
図１５には、光共振器１５０１１乃至１５０１３からなる第１の光共振器群１５１０１と、光共振器１５０１４乃至１５０１６からなる第２の光共振器群１５１０２と、光共振器１５０１７乃至１５０１８からなる第３の光共振器群１５１０３と、バス導波路１５０２と、第１のドロップ導波路１５０３１乃至１５０３２とを備えた光フリップフロップ回路１５００が示されている。光共振器１５０１１乃至１５０１９はそれぞれ、バス導波路１５０２と並べて配列されている。
【００７２】
図１５に示される光フリップフロップ回路１５００においては、バス導波路１５０２に、波長λ１を有する入力ＣＷ光１５０６１及び１５０６２が両端から入力され、波長λ２を有する入力ＣＷ光１５０６３及び１５０６４が両端から入力され、波長λ３を有する入力ＣＷ光１５０６５及び１５０６６が両端から入力されている。また、バス導波路１５０２の一端から、波長λ１を有する光パケットデータ１５２０１と、波長λ２を有する光パケットデータ１５２０２と、波長λ３を有する光パケットデータ１５２０３とが入力されている。
【００７３】
第１の光共振器群１５１０１の光共振器１５０１１乃至１５０１３と、第２の光共振器群１５１０２の光共振器１５０１４乃至１５０１６と、第３の光共振器群１５１０３の光共振器１５０１７乃至１５０１８とは、それぞれ異なる共振波長を有する。入力ＣＷ光１５０６１及び１５０６２の波長λ１は、第１の光共振器群１５１０１の光共振器１５０１１乃至１５０１３の共振波長よりも少し短波長側に設定され、入力ＣＷ光１５０６３及び１５０６４の波長λ２は、第２の光共振器群１５１０２の光共振器１５０１４乃至１５０１６の共振波長よりも少し短波長側に設定され、入力ＣＷ光１５０６５及び１５０６６の波長λ１は、第３の光共振器群１５１０３の光共振器１５０１７乃至１５０１９の共振波長よりも少し短波長側に設定されている。
【００７４】
バス導波路１５０２に各々の波長λ１〜λ３の入力ＣＷ光１５０６および光パケットデータ１５２０が入力されたとき、所望の光共振器１５０１に制御パルス光１５０８を入力することにより、波長および出力導波路を選択して出力ＣＷ光１５０９を得ることができ、またＷＤＭにも利用することができる。
【００７５】
＜第４の実施形態＞
図１６は、本発明の第４の実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を示す。図１６（ａ）に示される光フリップフロップ回路１６００では、バス導波路１６０２に２つの反射ミラー１６０１１及び１６０１２を形成することにより、ファブリ−ペロー共振器１６１５を形成し、これに対して２つのスイッチ用の光共振器１６０１１及び１６０１２を結合させている。以降、区別を容易にするため、２つの光共振器をスイッチ共振器と呼ぶことにする。
【００７６】
図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示されるファブリ−ペロー共振器１６１５の代わりにリング型共振器１６２０を形成した構成を示す。図１６（ｂ）に示される光フリップフロップ回路１６５０では、スイッチ共振器１６０１１及び１６０１２とバス導波路１６０２との間にリング型共振器１６２０が形成されている。
【００７７】
図１６（ａ）に示される構成では、ＣＷ光１６０６を一方のみから入力させた場合であっても、ファブリ−ペロー共振器１６１５では右向きの光と左向きの光によって定在波が形成される。図１６（ｂ）に示される構成でも同様に、リング型共振器１６２０では右周りの光と左周りの光によって定在波が形成される。
【００７８】
これらの場合、第１の実施形態に係る光フリップフロップ回路４００のような２方向から光入力した場合と等価な状況となり、同じように光スイッチとして機能させることができる。設計上の注意点の１つ目として、ファブリ−ペロー共振器１６１５およびリング型共振器１６２０における共振波長がスイッチ共振器１６０１１及び１６０１２の共振波長に近い必要がある。より具体的には、スイッチ共振器１６０１１及び１６０１２の共振波長をλｐｃ、共振線幅をδｐｃとすると、ファブリ−ペロー共振器１６１５およびリング共振器１６２０の共振波長はλｐｃ±２０δｐｃとする。
【００７９】
また、設計上の注意点の２つ目として、ファブリ−ペロー共振器１６１５およびリング共振器１６２０のＱ値は、スイッチ共振器１６０１１及び１６０１２のＱ値と同じか又はそれ以下とする。これは、共振器をスイッチングした後に速やかに定在波が形成させるためと、Ｑ値が同等以上になることによってスペクトル上でモード分裂が生じるのを防ぐためである。
【００８０】
＜第５の実施形態＞
図１７は、ファブリ−ペロー共振器を利用した場合における、本発明の第５の実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を示す。図１７（ａ）は、フォトニック結晶スラブを基盤とした場合の光フリップフロップ回路１７００を示す。光フリップフロップ回路１７００は、図６（ａ）に示される光フリップフロップ回路６００に、反射ミラー１７１０１及び１７１０２を追加してファブリ−ペロー共振器１７１５を形成したものである。この反射ミラー１７１０１及び１７１０２の形成方法としては、図１７（ａ）に示されるように、円孔を拡大する方法（例えば、周囲の円孔に対する拡大率を１〜２倍とする）、バス導波路１７０２上に円孔を追加する方法（例えば、円孔を１−４個とする）がある。
【００８１】
一方で、図１７（ｂ）は矩形導波路と一次元フォトニック結晶共振器を基盤とした場合の光フリップフロップ回路１７５０を示す。光フリップフロップ回路１７５０は、図６（ａ）に示される光フリップフロップ回路６５０に、反射ミラー１７６０１及び１７６０２を追加してファブリ−ペロー共振器１７６５を形成したものである。この反射ミラー１７６０１及び１７６０２の形成方法としては、図１７（ｂ）に示されるように、入力用の矩形導波路に突起、窪み、断裂を形成する方法がある。
【００８２】
図１８は、リング共振器を利用した場合における、本発明の第５の実施形態に係る光フリップフロップ回路の構成を示す。図１８（ａ）は、フォトニック結晶スラブを基盤とした場合の光フリップフロップ回路１８００を示す。光フリップフロップ回路１８００は、図６（ａ）に示される光フリップフロップ回路６００にリング共振器１８２０を形成したものである。図１８（ｂ）は矩形導波路と一次元フォトニック結晶共振器を基盤とした場合の光フリップフロップ回路１８５０を示す。光フリップフロップ回路１８５０は、図６（ａ）に示される光フリップフロップ回路６００にリング共振器１８７０を形成したものである。
【００８３】
図１９は、ファブリ−ペロー共振器およびリング共振器のような中間の共振器を２個のスイッチ共振器と光結合させたときの光フリップフロップ回路の動作シミュレーション結果を示す。図１９（ａ）に示される光フリップフロップ回路１９００においては、スイッチ共振器１９０１１及び１９０１２とバス導波路１９０２との間に中間共振器１９３０が設けられている。
【００８４】
図１９（ｂ）に示されるように、第１の制御パルス光１３０８１、第２の制御パルス光１３０８２を順番に入力させたときのそれぞれのＣＷ光出力を観察すると、図１９（ｃ）に示されるように、制御パルスが入力された側からのみＣＷ光が出力されている様子がわかる。すなわち図１１に示される動作シミュレーション結果と同様の結果であり、この場合も光スイッチとして機能できることを示している。このような動作は、第１の実施形態に係る光フリップフロップ回路６００の場合と同様に、共振器数を更に増加させても可能と考えられる。
【符号の説明】
【００８５】
光共振器  ３０１、４０１、１３０１、１５０１、１６０１、１９０１
バス導波路  ３０２、４０２、６０２、６５２、１００２、１０５２、１３０２、１５０２、１６０２、１７０２、１７５２、１８０２、１８５２、１９０２
ドロップ導波路  ３０３、４０３、６０３、６５３、１００３、１０５３、１３０３、１５０３、１６０３、１７０３、１７５３、１８０３、１８５３、１９０３
光フリップフロップ回路  ４００、６００、６５０、１０００、１０５０、１３００、１５００、１６００、１６５０、１７００、１７５０、１８００、１８５０、１９００
点欠陥共振器  ６０１、６５１、１００１、１０５１、１７０１、１７５１、１８０１、１８５１
入力部  ９１１
５０：５０光分岐部  ９１２
曲げ導波路  ９１３
反射ミラー  １６１０、１７１０、１７６０
ファブリ−ペロー共振器  １６１５、１７１５、１７６５
リング型共振器  １６２０、１８２０、１８７０
中間共振器  １９３０
【図１】
2014202788.tif 000003
【図２】
2014202788.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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