JPH01239986A - 双安定半導体レーザ - Google Patents
双安定半導体レーザInfo
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- JPH01239986A JPH01239986A JP6895688A JP6895688A JPH01239986A JP H01239986 A JPH01239986 A JP H01239986A JP 6895688 A JP6895688 A JP 6895688A JP 6895688 A JP6895688 A JP 6895688A JP H01239986 A JPH01239986 A JP H01239986A
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- inp
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- grating
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- laser
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- Pending
Links
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- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 21
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
- G02F3/02—Optical bistable devices
- G02F3/026—Optical bistable devices based on laser effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光演算装置等として用いて好適な双安定半導体
レーザに関する。
レーザに関する。
（従来の技術）
近年、面処理型半導体光演算装置は、半導体電子演算装
置にとって代わる次世代の半導体演算装置として研究活
動が活発に行われている。光半導体を用いた演算素子の
うちで５ＥＥＤと呼ばれる光双安定半導体素子がある。
置にとって代わる次世代の半導体演算装置として研究活
動が活発に行われている。光半導体を用いた演算素子の
うちで５ＥＥＤと呼ばれる光双安定半導体素子がある。
この光双安定半導体素子は、多重量子井戸Ｎ（以下Ｍ
Ｑ Ｗ層と略す）をＩ形半導体層に持つｐｉｎダイオー
ドに直列に電圧源と抵抗とを接続してなる素子である。
Ｑ Ｗ層と略す）をＩ形半導体層に持つｐｉｎダイオー
ドに直列に電圧源と抵抗とを接続してなる素子である。
この素子は、ＭＱＷ層に垂直に逆方向電圧を加えると、
バンド端吸収（励起子共鳴のピークを含む）が低エネル
ギー側へずれることを利用した光双安定半導体素子であ
る。逆方向電圧が０の時の励起子共鳴の近くに入力光の
波長を選び、逆方向電圧のもとてこの素子へ光を入射す
ると、光電流が流れる。この光電流が流れることにより
、直列接続した負荷で電圧降伏する電圧が増大する。
バンド端吸収（励起子共鳴のピークを含む）が低エネル
ギー側へずれることを利用した光双安定半導体素子であ
る。逆方向電圧が０の時の励起子共鳴の近くに入力光の
波長を選び、逆方向電圧のもとてこの素子へ光を入射す
ると、光電流が流れる。この光電流が流れることにより
、直列接続した負荷で電圧降伏する電圧が増大する。
その結果、ｐｉｎ接合部への印加電圧が低下し、これに
伴ってＭＱＷ層での光吸収が増大し、より大きな電圧変
化が生じる６以上のような帰還作用により光の入出力関
係に光双安定性が現れる。
伴ってＭＱＷ層での光吸収が増大し、より大きな電圧変
化が生じる６以上のような帰還作用により光の入出力関
係に光双安定性が現れる。
５ＥＥＤは以上の原理により双安定動作をする素子であ
る （アプライド フィジックス レター Ａｐｐｌｉ
ｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒ Ｖｏｌ、４５
Ｎｏ、ｌ １ｓｔ Ｊｕｌｙ １９８４
ＰＰ１３−１５） 。
る （アプライド フィジックス レター Ａｐｐｌｉ
ｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒ Ｖｏｌ、４５
Ｎｏ、ｌ １ｓｔ Ｊｕｌｙ １９８４
ＰＰ１３−１５） 。
また、従来は光交換や光コンピュータの要となる半導体
装置としては、上記の面処理型半導体装置等の他に、半
導体レーザのレーザ光の出射面を入出力面とする双安定
レーザがあった。この双安定半導体レーザは、光共振器
内の活性領域の一部に非励起領域または低励起領域を設
けることによって、この部分を可飽和吸収体としている
ものである。双安定の特性は光入力−光出力でも、注入
電流−光出力でも可能である（昭和５９年電気通信学会
総合全国大会１０２４ ）。
装置としては、上記の面処理型半導体装置等の他に、半
導体レーザのレーザ光の出射面を入出力面とする双安定
レーザがあった。この双安定半導体レーザは、光共振器
内の活性領域の一部に非励起領域または低励起領域を設
けることによって、この部分を可飽和吸収体としている
ものである。双安定の特性は光入力−光出力でも、注入
電流−光出力でも可能である（昭和５９年電気通信学会
総合全国大会１０２４ ）。
これら双安定半導体レーザを用いれば、入力信号光（ま
たは、電気的入力信号）をもとに、予め設定されたレー
ザのしきい値などによって論理和や論理積等の演算を行
なう半導体光演算装置が構成できる。
たは、電気的入力信号）をもとに、予め設定されたレー
ザのしきい値などによって論理和や論理積等の演算を行
なう半導体光演算装置が構成できる。
（発明が解決しようとする課題）
かかる機能を有する従来の双安定半導体レーザでは、入
力信号を光について考えた場合、いずれも光入力部が光
出力部と同一の軸上にあった。
力信号を光について考えた場合、いずれも光入力部が光
出力部と同一の軸上にあった。
そこで、従来の双安定半導体レーザは、光コンピュータ
や光交換器等に組み込まれて何段らの論理回路を構成す
る場合において、一つの平面上だけに並べられるから、
自由度が非常に制約されていた。このように、従来の技
術には配置の自由度が制約されるという課題があった。
や光交換器等に組み込まれて何段らの論理回路を構成す
る場合において、一つの平面上だけに並べられるから、
自由度が非常に制約されていた。このように、従来の技
術には配置の自由度が制約されるという課題があった。
（課題を解決するための手段）
本発明におけるタンデム電極を有する双安定半導体レー
ザは、可飽和吸収領域にグレーティングから成る光入射
窓を有することを特徴とする。
ザは、可飽和吸収領域にグレーティングから成る光入射
窓を有することを特徴とする。
（作用）
本発明では、双安定半導体レーザの可飽和吸収領域に光
結合用のグレーティングを形成し、リフトオフ法により
光入射窓を設け、この窓より信号光を入射する。このこ
とにより従来、レーザ共振器の端面から入射していた信
号光を双安定半導体レーザの上下面側から入力すること
も可能となる。入力光は光結合用のグレーティングによ
り可飽和吸収領域で吸収され、このことにより可飽和吸
収領域の利得状態が、吸収側がら利得側に移り双安定動
作が得られる。
結合用のグレーティングを形成し、リフトオフ法により
光入射窓を設け、この窓より信号光を入射する。このこ
とにより従来、レーザ共振器の端面から入射していた信
号光を双安定半導体レーザの上下面側から入力すること
も可能となる。入力光は光結合用のグレーティングによ
り可飽和吸収領域で吸収され、このことにより可飽和吸
収領域の利得状態が、吸収側がら利得側に移り双安定動
作が得られる。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例を示す断面図であり、本図の
切断面はレーザ出射端の共振器軸に垂直な面にある。１
はＩｎＧａＡｓＰ発振領域、２はｐ−電極、３はＰ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ、４はＰ−ＩｎＰ、５はｎ−ＩｎＰ、６は
ｐ−ＩｎＰ、７はｐ−１ｎＰ、８はＩｎＧａＡｓＰ活性
層、９はｎ−ＩｎＰ基板、１０はｎ ”？Ｅ’ｆＩで
あり、レーザはＤ Ｃ−Ｐ Ｂ Ｈ構造を持つ。
切断面はレーザ出射端の共振器軸に垂直な面にある。１
はＩｎＧａＡｓＰ発振領域、２はｐ−電極、３はＰ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ、４はＰ−ＩｎＰ、５はｎ−ＩｎＰ、６は
ｐ−ＩｎＰ、７はｐ−１ｎＰ、８はＩｎＧａＡｓＰ活性
層、９はｎ−ＩｎＰ基板、１０はｎ ”？Ｅ’ｆＩで
あり、レーザはＤ Ｃ−Ｐ Ｂ Ｈ構造を持つ。
第２図は第１実施例の製造工程を示す図であり、本図の
（ａ）〜（ｃ）は実施例を製作する際に各工程で形成さ
れる積層構造の断面図である。
（ａ）〜（ｃ）は実施例を製作する際に各工程で形成さ
れる積層構造の断面図である。
本図の各断面は共振器軸を通り基板９の底面に垂直な面
にある０図において、１１はＤＦＢレーザのグレーティ
ング（１次のグレーティング）、１２は可飽和吸収領域
、１３は光入射窓である。化学エツチングによって作ら
れたレーザの発振波長に対して１次のグレーティングを
持つＩｎＰ基板９上に、液相エピタキシャル成長法及び
化学エツチングによってＤＣ−ＰＢＨ構造のＤＦＢレー
ザを形成する（第２図（ａ））、次に、ｐ−電［２１１
ＴＩの可飽和吸収領域１２にレジストを塗布し電極を蒸
着する（第２図（ｂ））。そして、リフトオフ法により
光入射窓１３を形成する（第２図（Ｃ））。
にある０図において、１１はＤＦＢレーザのグレーティ
ング（１次のグレーティング）、１２は可飽和吸収領域
、１３は光入射窓である。化学エツチングによって作ら
れたレーザの発振波長に対して１次のグレーティングを
持つＩｎＰ基板９上に、液相エピタキシャル成長法及び
化学エツチングによってＤＣ−ＰＢＨ構造のＤＦＢレー
ザを形成する（第２図（ａ））、次に、ｐ−電［２１１
ＴＩの可飽和吸収領域１２にレジストを塗布し電極を蒸
着する（第２図（ｂ））。そして、リフトオフ法により
光入射窓１３を形成する（第２図（Ｃ））。
第３図は第１図の実施例の入出力を示す模式図である。
本図では実施例は共振器軸を通る面の断面図で示しであ
る。１５は入力信号光、１８は出力信号光、１９は入力
信号光である６本図に示すように入力信号光は入射窓１
３から入射する。
る。１５は入力信号光、１８は出力信号光、１９は入力
信号光である６本図に示すように入力信号光は入射窓１
３から入射する。
第４図は本発明の別の実施例の入出力を示す模式図であ
る。この実施例はファブリペロ−・レーザであり、可飽
和吸収領域だけにグレーティングを持ち入射光１５を吸
収する。
る。この実施例はファブリペロ−・レーザであり、可飽
和吸収領域だけにグレーティングを持ち入射光１５を吸
収する。
また、第５図は本発明のさらに別の実施例の入出力を示
す模式図であり、第３図の構造における可飽和吸収体１
２の部分のＩｎＰ基板８上のグレーティングの周期を電
流注入部より長くしてなる６また、可飽和吸収体とな・
る部分のグレーティングとして２次より高次のグレーテ
ィングを用いると光の強度を垂直入力のときとあまり変
えずに角度を付けた入力信号光１７として入射すること
ができ、同時に出力信号光１６を垂直面から取り出すこ
とも。
す模式図であり、第３図の構造における可飽和吸収体１
２の部分のＩｎＰ基板８上のグレーティングの周期を電
流注入部より長くしてなる６また、可飽和吸収体とな・
る部分のグレーティングとして２次より高次のグレーテ
ィングを用いると光の強度を垂直入力のときとあまり変
えずに角度を付けた入力信号光１７として入射すること
ができ、同時に出力信号光１６を垂直面から取り出すこ
とも。
その高次クレーティングの特性により可能である。
第４図または第５図の実施例における可飽和吸収体の部
分のグレーティングが２次のクレーティングの場合、第
３図のｖｉ造における垂直入射よりも効率よく入力信号
光１５を入射することができ、同時に出力信号光１４を
垂直面から収り出すことも、２次のクレーティングの特
性により可能となる。
分のグレーティングが２次のクレーティングの場合、第
３図のｖｉ造における垂直入射よりも効率よく入力信号
光１５を入射することができ、同時に出力信号光１４を
垂直面から収り出すことも、２次のクレーティングの特
性により可能となる。
（発明の効果）
本発明を適用するならば、光信号を基板上面に垂直な方
向から入力でき、光論理回路を構成するのに配置の自由
度か大きい双安定半導体レーザを提供できる。そこで、
本発明の双安定半導体レーザを採用することにより、何
段もの論理回路を組む場合において一つの平面上に装置
が並ぶため自由度が非常に制約されるという従来の技術
における問題点を解決することができる。
向から入力でき、光論理回路を構成するのに配置の自由
度か大きい双安定半導体レーザを提供できる。そこで、
本発明の双安定半導体レーザを採用することにより、何
段もの論理回路を組む場合において一つの平面上に装置
が並ぶため自由度が非常に制約されるという従来の技術
における問題点を解決することができる。
第１図は本発明の一実施例におけるレーザ出射端の断面
図、第２図はその実施例の製造工程を示す図、第３図は
その実施例の人出力を示す模式図、第４図および第５図
は本発明の別の実施例の入出力を示す模式図である。 図において、１はＩ ｎＧａＡｓ Ｐ発振領域、２はＰ
−電極、３はｐ−１ｎＧａＡｓＰ、４はｐ−ＩｎＰ、５
はｎ−ＩｎＰ、６はｐ−ＩｎＰ、７はｐ−ＩｎＰ、８は
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、９はｎ−ＩｎＰ基板、１０はｎ
−電極、１１はＤＦＩ３レーザのグレーティング、１２
は可飽和吸収領域、１３は光入射窓、１５．１７は入力
信号光、１４．１６．１８は出力信号光、１９は入力信
号光、２０はレジストである。
図、第２図はその実施例の製造工程を示す図、第３図は
その実施例の人出力を示す模式図、第４図および第５図
は本発明の別の実施例の入出力を示す模式図である。 図において、１はＩ ｎＧａＡｓ Ｐ発振領域、２はＰ
−電極、３はｐ−１ｎＧａＡｓＰ、４はｐ−ＩｎＰ、５
はｎ−ＩｎＰ、６はｐ−ＩｎＰ、７はｐ−ＩｎＰ、８は
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、９はｎ−ＩｎＰ基板、１０はｎ
−電極、１１はＤＦＩ３レーザのグレーティング、１２
は可飽和吸収領域、１３は光入射窓、１５．１７は入力
信号光、１４．１６．１８は出力信号光、１９は入力信
号光、２０はレジストである。
Claims (1)
- 互いに分離された２つの電極片でなるタンデム電極を有
し、可飽和吸収領域にグレーティングから成る光入射窓
を有することを特徴とする双安定半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6895688A JPH01239986A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 双安定半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6895688A JPH01239986A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 双安定半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239986A true JPH01239986A (ja) | 1989-09-25 |
Family
ID=13388629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6895688A Pending JPH01239986A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 双安定半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01239986A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05315592A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-11-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光レジスタメモリ |
| JPH05326921A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-12-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換光レジスタメモリ |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP6895688A patent/JPH01239986A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05315592A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-11-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光レジスタメモリ |
| JPH05326921A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-12-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換光レジスタメモリ |
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