[go: up one dir, main page]

JPH06103830B2 - 光フリップフロップ回路 - Google Patents

光フリップフロップ回路

Info

Publication number
JPH06103830B2
JPH06103830B2 JP1010256A JP1025689A JPH06103830B2 JP H06103830 B2 JPH06103830 B2 JP H06103830B2 JP 1010256 A JP1010256 A JP 1010256A JP 1025689 A JP1025689 A JP 1025689A JP H06103830 B2 JPH06103830 B2 JP H06103830B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light receiving
signal
receiving element
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1010256A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02190019A (ja
Inventor
宜彦 水島
和利 中嶋
徹 廣畑
孝 飯田
禎久 藁科
賢一 杉本
博文 菅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP1010256A priority Critical patent/JPH06103830B2/ja
Priority to US07/423,203 priority patent/US5109358A/en
Publication of JPH02190019A publication Critical patent/JPH02190019A/ja
Publication of JPH06103830B2 publication Critical patent/JPH06103830B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/42Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically- coupled or feedback-coupled

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光信号を入出力信号とし、セット状態(1)
とリセット状態(0)の2値の状態を保持するように動
作する光フリップフロップ回路に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、ディジタル信号のフリップフロップ回路というと
電子回路によるものが知られているだけである。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、近年、光コンビュータの実現が展望されるに
至り、光信号の受光動作を論理動作に対応させるフリッ
プフロップ、ラッチメモリ等の光記憶回路が必要不可欠
となった。しかしながら、従来の電子回路を用いても、
光信号の受光動作を論理動作に対応させることが困難で
あり、回路構成が複雑化することが予想されるという問
題が生じていた。
本発明の課題は、このような問題点を解消するため、制
御信号、入出力信号のすべてを光で行うデバイスを提供
することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明の光フリップフロッ
プ回路は、受光素子と、発光素子と、前記受光素子と受
光した光信号に基づく電気信号を前記発光素子へ導く導
電路と、この導電路より前記発光素子へ与えられる電気
信号に基づく光信号を前記受光素子へ導く導電路と、入
力光信号を前記受光素子に与える一方前記発光素子より
出力された出力光信号を導出する光入出力部とを備える
ことによって構成されるものである。
〔作用〕
光入出力部から入力光信号が受光素子へ到来した場合、
この受光素子から電気信号が送出され導電路を介して発
光素子へ至る。これによって発光素子が発光を生じて光
信号は上記受光素子へ導光路を介して送られ、以下同様
のフィードバックループで信号が保持され続ける(ただ
し、必要に応じて広帯域増幅器を導電路に介在させ
る。)。また、この状態において、光入出力部からは上
記発光素子により出力された光信号を取出し得る。すな
わち、光信号の受光動作によって回路がセットされ、か
つ、光入出力部から保持された光信号を取り出し得る。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。符号1
は受光素子を示し、符号2は発光素子を示す。受光素子
1から送出された電気信号は電気ケーブルやストリップ
線路等の導電路3を介して発光素子2へ送出される。発
光素子2は電気信号を受けて光信号を出力し、この光信
号は光ファイバ、レンズ、光導電路等の導光路4を介し
て受光素子1へ至る。受光素子1へは、発光素子101か
らも光信号(パルス状)が与えられ、また、発光素子2
から出力された光信号は外部へ導出できるように、ハー
フミラー5が設けられており、これらによって光入出力
部6が構成されている。以上の構成において、初期状態
にある回路に、発光素子101から光信号が送出されたと
すると、光入出力部6を介して受光素子1へ光信号が至
る。この結果、受光素子1から電気信号P1が送出され導
電路3を介して発光素子2へ至り、そこで光信号とされ
導光路4を介して受光素子1へ送られる。受光素子1は
光信号を受けて電気信号とするから、上記のループ利得
を1以上とするため、必要に応じて増幅器を介在させ
る。一方、光入出力部6のハーフミラー5によって、発
光素子2から出力された光信号の一部を取出し得るか
ら、上記の回路構成によって光入力光出力により基本的
なフリップフロップ回路を実現できる。上記受光素子1
には、フォトダイオード、光電子増倍管、光導電素子、
アバランシフォトダイオードなどが用いられ、発光素子
2には発光ダイオード等が用いられる。受光素子1に上
記の後の3素子を用いると内部の増幅作用により、現実
には回路内に存在する信号の減衰要素に抗してループゲ
インやオンオフ比を大きくでき、安定的な信号のフリッ
プフロップ動作に寄与させることができる。受光素子1
には所要のバイアス電圧を与える電源7が接続される。
また、導電路3から発光素子2へ至る前段には、コンデ
ンサ、コイルによって構成されるバイアスブロック8が
設けられ電源9から正の所要の電圧が上記発光素子2へ
印加される。さらに、信号の減衰を防止する手段とし
て、導電路3にはFETなどで構成される増幅回路10が設
けられ、信号が減衰することにより発光素子2による発
光量の低下が生じぬようにされている。また、負荷抵抗
14が増幅回路10の前段に設けられる。このような構成に
よると、発光素子101による光信号を受け受光素子1が
電気信号P1を送出し、これが増幅回路10で増幅されて発
光素子2へ至る。そして、発光素子2による光信号を受
けて受光素子1が電気信号P2を送出する。このようにし
て回路は安定して信号を保持する状態となる。
次に、上記の光フリップフロップ回路にリセット手段を
設け、リセット端子付のフリップフロップとする構成を
説明する。もちろん、リセットを電気信号で与えること
は当業者が容易に想到しうるところであるので、ここで
は光リセットに限る。まず、第1の手法としては、導電
路3に受光素子11を接続して、電源12により導電路3側
へ受光素子1から出力された電気信号と等極性の(正
の)の電圧を与えようにする。また、この受光素子11と
導電路3との接続点より増幅回路10側にコンデンサ13を
設け、コンデンサ13の前段に負荷抵抗14をアースとの間
に接続する。コンデンサ13は必要に応じて用いる直流遮
断、交流信号通過用であり、必ずしも必要ではない。コ
ンデンサ13を用いるときは負荷抵抗14を同時に用いた方
がよいが、コンデンサ13がない場合は、負荷抵抗14はな
くてもよい。受光素子11に対しリセット光信号を与える
発光素子102を備える。このように構成すると、発光素
子101から光信号を与えて回路がセット状態になった後
にリセットとすべきときには、発光素子102からリセッ
ト光信号を出力する。受光素子11がオンとなって電源12
による電気信号P3が導電路3側へ与えられる。電気信号
P3はコンデンサ13の電位を反対方向に動かし、受光素子
1から送出された電気信号の減衰を招き結果的に増幅回
路10へ与えられる信号レベルが低下する。これによりル
ープゲインが小さくなって発光素子2の発光が不十分な
ものとなり、回路は初期状態へ戻る。
次にリセット機能付の光フリップフロップ回路の他の構
成手法を説明する。コンデンサ13、受光素子11、電源12
によるリセット手段に代えて、一点鎖線で囲まれるよう
な、光信号が与えられると抵抗値が減少する光導電素子
などの光素子15とこれを介して導電路3へ負の電圧を与
える電源16とから構成されるリセット手段を導電路3へ
接続する。このような構成においても、発光素子101か
ら光信号を与えて回路がセット状態となった後にリセッ
トとすべきときには、発光素子102からリセット光信号
を出力する。これによって、光素子15の抵抗値が低下
し、電源16による負の電圧が導電路3へ与えられるか
ら、これと受光素子1から送出された電気信号とがショ
ートし、回路の電気信号を減衰させる。これによって、
回路が初期状態戻る。上記の電源16をなくし、受光素子
1から送出された電気信号をアースへ流す構成としても
リセット手段を得ることができる。
なお、上記のリセット手段は一方が付加されていればよ
いのであり、スイッチ17は現実のものではなく上記2手
法のいずれかによるリセット手段が選択されて設けられ
ることを示す。また、発光素子102と受光素子11または
光素子15との間は、発光素子101と受光素子1との間に
おける光入(出)力部6に該当する構成と同様である。
第2図は第1図で示した光フリップフロップ回路および
その周辺回路をシリコン(Si)やガリウムヒ素(GaAs)
等の半導体基板上にモノリシックに集積化したものの一
例を示す斜視図であり、第1図の各要素に対応する部分
には同一の符号を付してある。ここでは、発光素子101,
102に該当する構成は集積化されていない。符号30が示
す部分は基板表面の露出部分で、絶縁層で構成される。
31はバイアス電圧等の印加用のパッドであり、それぞれ
に電源7,9,12(または16)が接続される。32はアースレ
ベルを与えるためのパッドである。負荷抵抗14は基板表
面に形成された半導体抵抗である。また、増幅回路10は
FETとして実現され、回路中のL,C,R、ダイオードととも
に、通常用いられている不純物拡散、イオン注入等の半
導体集積化技術を用いて作成することができる。バイア
スブロック8はLCカップリング構造で、直線状導体によ
るインダクタとMIMキャパシタで実現されている。導光
路4の部分は、ハーフミラー5を埋め込んで光信号の減
衰がされぬ材料により充填されるか、ハーフミラー5を
保持する構造とし他は大気に晒される状態とされる。ハ
ーフミラー等は不可欠でないので、あるいは、発光素子
2として半導体レーザを用い、光が双方向に出力される
性質を利用して、一方を受光素子1に、もう一方を外部
に取り出す構成としてもよい。もちろんこれらの構成に
光ファイバを使用することもできる。
このようなフリップフロップの記憶回路ではセット用の
光信号Lsが図示せぬ発光素子(第1図の101に相当)か
ら発せられ光入出力部6から受光素子1へ照射されるこ
とで回路がセット状態となることは第1図での説明から
明らかである。また、リセット光信号LRが図示せぬ発光
素子(第1図の102に相当)から発せられ受光素子11
(または光素子15)へ照射されることで、第1図の説明
のように回路は初期化(リセット)状態とされる。
なお、本実施例によるリセット手段以外に、リセット光
信号が与えられると、通常時より大きな減衰を電気信号
P1に与える構成、例えばスイッチにより減衰量の大きい
経路に信号をバイパスさせる構成を導電路3に付加する
ことも考えられる。いずれにしても本実施例の光フリッ
プフロップ回路200は、第3図に示されるように、セッ
ト用の光信号Lsとリセット光信号LRとを入力としてハー
フミラー5による出力光を出力光信号Loと考えたとき、
光信号Ls,LRをパルス状に与えるならば、光フリップフ
ロップとして作用し、1ピットのラッチメモリとして用
いることができる。
なお、本実施例では、導電路3から電気信号を取出すよ
うに構成されていないが、適当な位置に取出し回路を設
けて得られる信号を用い得るようにしてもよい。
また、受光素子1,11はフォトダイオードの2つのカソー
ドを互いに接続した構成として双方向の暗電流を少なく
するようにすると、安定的な動作性能とともに、トラン
ジスタなどを用いる回路に比較して単純で集積化に適す
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の光フリップフロップ回路に
よれば、受光素子に光信号を与えることで、この受光素
子から導電路、発光素子、導光路、更に上記受光素子と
いう閉回路で信号が伝達され保持されるとともに、上記
発光素子の光信号を光入出力部から取出すことができ
る。このため受光動作を論理動作に対応させて光入出力
及び記憶ができ、しかも構成が単純であるという利点が
ある。本願発明の光フリップフロップ回路と、従来の一
般的な電子回路方式のフリップフロップ回路とを比較す
ると、従来の電子回路方式では対称型双安定回路を二組
逆方向に組み合わせて互いにオンまたはオフを入れかえ
るようにするものが多い。これは、直流的電位を反転す
る必要からである。本願発明のように、光結合を用いる
場合には直流的電位は関係ないので、二組の逆接続のよ
うなものは必要なく、むしろ単純に1個の主発光素子の
オン・オフで表示できることが入出力制御の点で、セッ
トの場合の入力端子とリセットの場合の入力端子とを区
別できるので便利な場合がある。さらに、フリップフロ
ップを反転させるための入力信号は大きな値が必要であ
るが本願は双安定回路でないので、反転に必要な光パワ
ーは少くてすむ。このような利点は、利用目的や適用回
路にもよるが効果大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光フリップフロップ回路の一実施例を
示す回路図、第2図はこの実施例をモノリシックに集積
化した回路を示す斜視図、第3図は第1図の実施例が光
入出力のフリップフロップとなることを示すブロック図
である。 1,11,15……受光素子、2,101,102……発光素子、3……
導電路、4……導光路、5……ハーフミラー、6……光
入出力部、7,9,12,16……電源、10……増幅回路、13…
…コンデンサ、14……負荷抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 孝 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 藁科 禎久 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 杉本 賢一 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 菅 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (56)参考文献 実開 昭54−166251(JP,U) 実開 昭60−39260(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受光素子と、発光素子と、前記受光素子が
    受光した光信号に基づく電気信号を前記発光素子へ導く
    導電路と、この導電路より前記発光素子へ帰還される電
    気信号によって制御される発光信号を前記受光素子へ導
    く導光路と、入力光信号を前記受光素子に与える一方で
    前記発光素子より出力された出力光信号を導出する光入
    出力部とを備えて該出力光信号が回路のオンオフを表示
    するものとなされてあり、ここで前記導電路は信号のル
    ープ利得が1を越えるように動作する増幅手段およびこ
    の導電路の信号を除去するリセット手段を有し、 前記リセット手段は外部から与えられるリセット光信号
    により抵抗が小さくなる受光素子と、この受光素子に接
    続された所定レベルを与える信号電源とを備えることを
    特徴とする光フリップフロップ回路。
JP1010256A 1989-01-19 1989-01-19 光フリップフロップ回路 Expired - Fee Related JPH06103830B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1010256A JPH06103830B2 (ja) 1989-01-19 1989-01-19 光フリップフロップ回路
US07/423,203 US5109358A (en) 1989-01-19 1989-10-17 Optical flip-flop circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1010256A JPH06103830B2 (ja) 1989-01-19 1989-01-19 光フリップフロップ回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02190019A JPH02190019A (ja) 1990-07-26
JPH06103830B2 true JPH06103830B2 (ja) 1994-12-14

Family

ID=11745237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1010256A Expired - Fee Related JPH06103830B2 (ja) 1989-01-19 1989-01-19 光フリップフロップ回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5109358A (ja)
JP (1) JPH06103830B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09213083A (ja) * 1996-02-02 1997-08-15 Hamamatsu Photonics Kk 光メモリ素子

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3165721A (en) * 1962-12-03 1965-01-12 Ibm Compensating circuit for delay line
NL299950A (ja) * 1962-12-03
US3631411A (en) * 1969-10-15 1971-12-28 Rca Corp Electrically and optically accessible memory
US4300211A (en) * 1978-02-02 1981-11-10 Molins Limited Data-storage devices and bistable circuits therefor
JPS54166251U (ja) * 1978-05-12 1979-11-22
IT1108119B (it) * 1978-10-05 1985-12-02 Cselt Centro Studi Lab Telecom Procedimento e circuito di pilotaggio per dispositivo non lineari a soglia
JPS6039260U (ja) * 1983-08-24 1985-03-19 沖電気工業株式会社 光パルス発生器
US4588896A (en) * 1983-11-18 1986-05-13 Eastman Kodak Company Bistable circuits having a monolithic device formed with light emitting diodes and detectors
GB8531347D0 (en) * 1985-12-19 1986-01-29 Goran K Optoelectronic dynamic memory device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02190019A (ja) 1990-07-26
US5109358A (en) 1992-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0181146B1 (en) Transimpedance amplifier circuit
US3952265A (en) Monolithic dual mode emitter-detector terminal for optical waveguide transmission lines
US4754132A (en) Symmetric optical device with quantum well absorption
US5581077A (en) Optical receiver with a high impedance preamplifier
US4074143A (en) Optoelectronic device with optical feedback
CA2117825C (en) Fet-based optical receiver
FR2695215A1 (fr) Tête optique d'émission-réception pour transmission de données par système optique, et circuit de commutation pour cette tête.
EP0540331B1 (en) Electric field absorption light modulation driving apparatus and method
JPH06103830B2 (ja) 光フリップフロップ回路
Hamaguchi et al. GaAs optoelectronic integrated receiver with high-output fast-response characteristics
US4744105A (en) Receiver using optical feedback
US5508508A (en) Apparatus for converting optical bipolar signals to optical unipolar signals
JP2738656B2 (ja) 光受信器及び光受信器を初期化する方法
JPS62250719A (ja) 半導体リレ−回路
CA2060689C (en) Optical control circuit for a microwave monolithic integrated circuit
JPH09213083A (ja) 光メモリ素子
US4733928A (en) Device with circulating optical delay line
US5473467A (en) Linear optical amplifier
JP3198483B2 (ja) 光電子回路素子
JP3126048B2 (ja) 光送受信回路
JP2788662B2 (ja) 光論理演算ゲート
US5483375A (en) Optical ratio amplifier
JPS60260178A (ja) 光集積回路装置
JPS6339223A (ja) 受光装置
JPH01181481A (ja) 光結合素子

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees