バクテリオロドプシンを用いた光論理回路

使用细菌视紫红质的光学逻辑电路

基本信息

批准号：
05750037
负责人：
岡田佳子
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

バクテリオロドプシン(以下bRと略)は、分子サイズ単位で可視光に反応して脱色し、もとへもどるサイクルを安定に繰り返すという優れた性質をもつ光受容タンパク質である。このフォトクロミズムを利用して縮退4光波混合による位相共役波の発生を行い、偏光情報を記録できる、すなわち入力光の偏光によって出力光の偏光を制御できることを確認してきた。本研究では全ての情報を光信号にのせて処理する光-光制御技術(フォトニクス)の一端として、生体素子bRの最もユニークな特徴である偏光の認識性を応用し、偏光状態を情報のキャリア(例えば、縦偏光をtrue,横偏光をfalse)とする入出力すべて光を用いた純光学的な論理回路の設計と動作確認を行い、入出力すべて光を用いた論理回路を実現した。Ar^+レーザを用いた4光波混合実験において、1/2波長板を用いて書き込み光と読みだし光の偏光を180°変化させ、縦偏光をtrue(or 1)、横偏光をfalse(or 0)とし、発生する位相共役波の偏光(縦あるいは横)を演算結果とする光論理回路の設計を行った。まず偏光特性をそのまま利用してexclusive or回路を構築し、さらに1/2波長板、偏光ビームスプリッター等偏光素子を用いてand,or回路を設計、構成した。入力光がビームの場合には数点の偏光素子を用いるだけでand,or回路の構築が出来、ともに高速応答を示した。さらに入力光の画像への拡張を試みたが、直交する偏光を含む画像サンプルの作製が困難であったため画像の論理演算実現には至らなかった。しかしプローブ光を直交する偏光をもつ2画像とし、これを同時に2重書き込みしたところ偏光子1点で2画像の和・差演算に成功し、bRを用いた生体素子が画像情報処理に有用であることを確認した。

细菌近红淡天（以下简称为BR）是一种具有出色特性的光感受器蛋白，它在分子大小的单位以可见光响应，并稳定地重复恢复正常的循环。使用这种光色，相结合波是通过退化的四波混合产生的，并且已经确认可以记录极化信息，即，输出光的极化可以通过输入光的极化来控制。在这项研究中，作为光学光控制技术（光子学）的一部分，它处理了有关光学信号的所有信息，我们应用了极化识别，这是生物元素BR的最独特特征，并设计和确认了使用所有输入和输出的纯粹光学逻辑电路的操作，例如，在所有投入式和磁场上都具有偏光式货物（例如，逐渐化的极性和偏光率），并且是对偏光的，并且是对偏光的，并确认了pallational and polarrization and polarrization and yrarontalization and yrarontal offiration and yrix tolartives使用光输入和输出。在使用AR^+激光器的四波混合实验中，使用1/2波板设计了光学逻辑电路，以将写和读取光的极化更改为180°，垂直极化是真实的（或1），水平极化为假（或0），并将产生的相位（veralate conjugate aptical avelate conjugate波或水平）降至偏振。首先，使用偏振特性构建独家或电路，并使用偏振元素（例如1/2波板和极化束分离器）设计和构建AN和或电路。当输入光是光束时，只能使用几个偏振元素就可以实现和/或电路的构造，并且它们都表现出高速响应。此外，尝试将输入光扩展到图像中，但是由于很难创建包含正交极化光的图像样本，因此无法实现图像的逻辑操作。但是，当探针光用作两个带正交偏振光的图像时，当它们以双重速度编写时，两个图像的总和和差异计算在偏光层的一个点上成功，证实使用BR的生物元素可用于图像信息处理。