(57)【要約】【課題】本発明の課題は、ファイバタイプの光デバイスである光ファイバグレーティングカプラ用いることにより、構成の簡略化および、低接続損失で安価を得る全光論理回路デバイスを提供することにある。【解決手段】Ｂｒａｇｇ波長を信号光波長に設定した光ファイバグレーティングカプラに、２つの信号光を入射することにより、光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長を信号光波長からずらすことで、ファイバタイプの全光論理回路デバイスを実現する。【選択図】　　　　　図１
2004021251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の光ファイバに熱を加え、ファイバの溶融部を融着後延伸することによって作製された光ファイバカプラの融着延伸部分に、グレーティングのピッチを長さ方向で均一な構造にし、アポダイゼーションを施し、さらに、最適にオフセットし、グレーティング長が２．０ｍｍから１０．０ｍｍ、屈折率増加量が０．００１から０．０１であるグレーティングを形成した光ファイバグレーティングカプラにおいて、２つの信号光を光ファイバグレーティングカプラのポート▲１▼から入射し、光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長と両信号光の波長を同じ波長にすることにより、両信号光の出力の有無の組み合わせにより、信号光の出力ポートをポート▲２▼とポート▲４▼のどちらか一方に選択することができ、ポート▲２▼の出力は排他的論理和として動作し、ポート▲４▼の出力は論理積として動作する、１つのデバイスで２つの論理演算出力を持つことを特徴とするファイバタイプの全光論理回路デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の全光論理回路デバイスにおいて、ポート▲２▼とポート▲４▼の出力を合波することにより、光ファイバグレーティングカプラの出力が、論理和としての機能を持つことを特徴とするファイバタイプの全光論理回路デバイス。
【請求項３】
請求項１記載の全光論理回路デバイスにおいて、ポート▲１▼に入射する信号光のうち、一方の出力を常に有る状態に固定することにより、光ファイバグレーティングカプラのポート▲２▼の出力が論理否定としての機能を持つことを特徴とするファイバタイプの全光論理回路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバグレーティングカプラを用いた全光論理回路に関するものである。
【０００２】
本発明は、光情報処理の分野で貢献すると思われる。特に、電気を用いた論理回路では実現できない、超高速応答性が可能な光情報処理を実現するものである。また、その際のデバイスの低コスト化に有用である。
【０００３】
【従来の技術】
従来の光論理回路では、図５に示すように、光信号を電気信号に変換した後に信号処理を行い、その電気信号の出力を光信号に変換することにより行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す光信号を電気信号に変換して信号処理を行う構成の光論理デバイスは、構成部品数が多くなるという問題が挙げられる。また、構成が複雑であるために、高速な光伝送信号に対して、信号処理の遅延時間が生じる。
【０００５】
本発明は、従来よりも構成が簡単で安価なものにするため、ファイバとの親和性の良いファイバタイプである、光ファイバグレーティングカプラを用いた全光論理回路デバイスを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、光ファイバグレーティングカプラを用いて、ファイバタイプの全光論理回路デバイスを構成するものである。
【０００７】
【発明実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
本発明には、全光論理回路デバイスとして光ファイバグレーティングカプラを用いていることが特徴的である。図３にはこの光ファイバグレーティングカプラの模式図を示す。この光ファイバグレーティングカプラは、２本の光ファイバ３２に熱を加え、ファイバの溶融部を融着後延伸することによって作製された光ファイバカプラ３３の融着延伸部分に、グレーティング３４のピッチを長さ方向で均一な構造にし、アポダイゼーションを施し、最適にオフセットし、グレーティング長が２．０ｍｍから１０．０ｍｍ、屈折率増加量が０．００１から０．０１であるグレーティング３４を形成したものである。ポート▲１▼に入射された光のうち特定波長の信号光をポート▲２▼に反射し、それ以外の信号光はポート▲４▼に出力させる機能を有している。また、ポート▲１▼に入射した制御光はポート▲３▼に出力され、ポート▲３▼に入射した制御光はポート▲１▼に出力される。通常の反射帯域は１ｎｍ程度であるが、特殊な製法を用いことで、さらに狭帯域化も可能である。
【０００８】
ここでアポダイゼーションとは、図４に示すように、光ファイバの長手方向におけるグレーティングの屈折率増加量を変化させたものであり、グレーティングの反射におけるサイドローブを抑制することができる。またオフセットとは、光ファイバカプラの中心部からグレーティングをずらして形成することであり、ポート▲１▼とポート▲２▼へ反射する割合を変化することができる。本発明では、ポート▲２▼へのドロップ効率１００％が望ましい。
【０００９】
図１には、本発明の一実施形態例である全光論理回路デバイスの構成図を示す。図３に示す光ファイバグレーティングカプラ１１により構成される。この光ファイバグレーティングカプラを用いた全光論理回路デバイスは、両信号光の出力の有無の組み合わせにより、信号光の出力ポートをポート▲２▼とポート▲４▼のどちらか一方に選択することができる機能を有している。このとき、入力信号光の状態に対して、ポート▲２▼の出力は排他的論理和として動作し、ポート▲４▼の出力は論理積として動作する。光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長を信号波長に設定することで、必要とする信号波長成分の光のみに対して全光論理回路として機能し、信号処理を行うことができる。
【００１０】
図１において、２つの信号光は、光ファイバグレーティングカプラ１１のポート▲１▼に入射される。このポート▲１▼に入力された信号光のうち、光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長に相当する信号光のみがポート▲２▼に出射され、その他の波長の信号光はポート▲４▼に出射される。
【００１１】
すなわち、図１において、２つの信号光が光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長と同一の波長の信号光である場合に着目すると、信号光のどちらか一方の出力が有るとき、ポート▲２▼に出力される。
【００１２】
光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長は、光カー効果によって、入射する光の強度により変化する。すなわち、先の状態において、２つの信号光の出力が共に有る状態では、光ファイバグレーティングカプラ１１への入射する光強度の総和が大きくなり、光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長が変化する。よって、信号光はポート▲４▼に出力される。
【００１３】
図６は、光ファイバグレーティングカプラへ入射する光強度が変化したときのポート▲２▼への出力波長特性を示す特性図であり、図７は、光ファイバグレーティングカプラへ入射する光強度が変化したときのポート▲４▼への出力波長特性を示す特性図である。また、図８は光ファイバグレーティングカプラへ入射する光強度と各ポートへ出力される信号光の割合を示している。これまで説明してきたことは、これらの特性図からもみてとることができる。
【００１４】
これらのことから、図１において、光ファイバグレーティングカプラへ入射する光強度によって光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長を制御することで、特定波長の信号光の出力をポート▲２▼もしくはポート▲４▼のどちらかに選択することができる。
【００１５】
そして、図１において、光ファイバグレーティングカプラ１１へ入射する信号光が１つの場合は光ファイバグレーティングカプラの各ポートへの出力特性は変化しないが、入射する信号光が２つになると光ファイバグレーティングのＢｒａｇｇ波長が変化することによって、光ファイバグレーティングカプラ１１の各ポートへの出力特性が変化する様に、２つの信号光強度を選択することで、特定波長の信号光の出力をポート▲２▼もしくはポート▲４▼のどちらかに選択させ、ポート▲２▼の出力を排他的論理和、ポート▲４▼の出力を論理積として用いることができる。
【００１６】
図２に示される実施例では、光ファイバグレーティングカプラ２１のポート▲２▼とポート▲４▼の出力信号光を合わせて出力する。これにより、図１の実施例により得られる出力とは異なる、論理和の機能を得ることができる。
【００１７】
また、図１に示す実施例において、光ファイバグレーティングカプラ１１のポート▲１▼に入射する信号光のうち、一方の出力を常に有る状態に固定することにより、光ファイバグレーティングカプラ１１のポート▲２▼の出力において、論理否定の機能を得ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、光ファイバグレーティングをファイバタイプの全光論理回路デバイスとして用いることで、信号光を電気信号に変換することなく、全光信号処理することが可能となる。更に、ファイバタイプのデバイスで構成しているため伝送路との親和性がよく、低接続損失で安価な全光全光論理回路デバイスとして実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例を示す全光論理回路デバイスの構成説明図である。
【図２】本発明の一実施形態例を示す論理和の機能を得るための全光論理回路デバイスの構成説明図である。
【図３】本発明の一実施形態例に係る光ファイバグレーティングカプラを示す構成説明図である。
【図４】本発明の一実施形態例に係る光ファイバグレーティングカプラにおけるアポダイゼーションを示す説明図である。
【図５】従来の光信号を電気信号に変換することにより行う全光論理回路デバイスを構成した例を示す構成説明図である。
【図６】本発明の一実施形態例に係る、光ファイバグレーティングカプラに入射する光強度の総和と、ポート▲２▼への出力波長特性を示す特性図である。
【図７】本発明の一実施形態例に係る、光ファイバグレーティングカプラに入射する光強度の総和と、ポート▲４▼への出力波長特性を示す特性図である。
【図８】本発明の一実施形態例に係る、光ファイバグレーティングカプラに入射する光強度の総和と、ポート▲２▼とポート▲４▼に出力される信号光の割合を示す図である。
【符号の説明】
１１、２１　光ファイバグレーティングカプラ
３２　光ファイバ
３３　光ファイバカプラ
３４　グレーティング
５５　光／電気変換器
５６　電気論理演算回路デバイス
５７　電気／光変換器
【図１】
2004021251.tif 000003
【図２】
2004021251.tif 000004
【図３】
2004021251.tif 000005
【図４】
2004021251.tif 000006
【図５】
2004021251.tif 000007
【図６】
2004021251.tif 000008
【図７】
2004021251.tif 000009
【図８】
2004021251.tif 000010