JPH02235033A - 光論理回路 - Google Patents
光論理回路Info
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- JPH02235033A JPH02235033A JP5693889A JP5693889A JPH02235033A JP H02235033 A JPH02235033 A JP H02235033A JP 5693889 A JP5693889 A JP 5693889A JP 5693889 A JP5693889 A JP 5693889A JP H02235033 A JPH02235033 A JP H02235033A
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- optical
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- semiconductor laser
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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
従来の技術 （第６、７図）発明が解決
しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の原理説明 （第１〜３図）本発明の一実
施例 （第４、５図）発明の効果 〔概要〕 光論理回路に関し、 簡単な構成によってＥＸＯＲ動作を得ることができ、光
配線および素子数を減らすことにより低消費電力、伝搬
時間の短縮、光入出力信号のレベル調整の向上および高
集積化を図ることのできる光論理回路を提供することを
目的とし、複数の入力光が入力され、可飽和吸収領域を
有する半導体レーザと、該半導体レーザの出力光が入力
され、所定の波長変換光のみを透過する光フィルタとを
具備し、該半導体レーザは低レベルの第１のしきい値以
上の強度と有する光入力に対して所定の波長変換光を出
力するとともに、高レベルの第２のしきい値以上の強度
を有する光入力に対して増幅光のみを出力して該波長変
換光を消衰させるものであって、該半導体レーザの出力
側に該光フィルタを付加し、かつ前記半導体レーザに入
力する複数の入力光の各々の光強度ＰｉをＰ ｌ＋（１
／２） Ｐ ，≦ｐ．＜ｐ．とすることにより該半導体
レーザに入力される光の排他的論理和をとるように構成
する． 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光コンピュータ等の光論理回路に係り、詳し
くは、低消費電力、高速動作に適した排他的光論理和回
路とその応用である光半加算回路に関する。
しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の原理説明 （第１〜３図）本発明の一実
施例 （第４、５図）発明の効果 〔概要〕 光論理回路に関し、 簡単な構成によってＥＸＯＲ動作を得ることができ、光
配線および素子数を減らすことにより低消費電力、伝搬
時間の短縮、光入出力信号のレベル調整の向上および高
集積化を図ることのできる光論理回路を提供することを
目的とし、複数の入力光が入力され、可飽和吸収領域を
有する半導体レーザと、該半導体レーザの出力光が入力
され、所定の波長変換光のみを透過する光フィルタとを
具備し、該半導体レーザは低レベルの第１のしきい値以
上の強度と有する光入力に対して所定の波長変換光を出
力するとともに、高レベルの第２のしきい値以上の強度
を有する光入力に対して増幅光のみを出力して該波長変
換光を消衰させるものであって、該半導体レーザの出力
側に該光フィルタを付加し、かつ前記半導体レーザに入
力する複数の入力光の各々の光強度ＰｉをＰ ｌ＋（１
／２） Ｐ ，≦ｐ．＜ｐ．とすることにより該半導体
レーザに入力される光の排他的論理和をとるように構成
する． 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光コンピュータ等の光論理回路に係り、詳し
くは、低消費電力、高速動作に適した排他的光論理和回
路とその応用である光半加算回路に関する。
基本演算回路である半加算器の構成素子数を少なくし、
配線の輻奏度を下げることは、電子コンピュータと同様
、光コンピュータにとっても、低消費電力化、高速化を
実現する上で重要である。
配線の輻奏度を下げることは、電子コンピュータと同様
、光コンピュータにとっても、低消費電力化、高速化を
実現する上で重要である。
第６図に示すように、半加算器１は、加算ビットＡと被
加算ビソトＢの入力から和ビットＦと桁上げビッ｝Ｃを
出力する装置であり、その真理値表は表１のようになる
。桁上げビットＣはＡとＢのＡＮＤ出力に対応し、和ビ
ットＦはＡとＢのＥＸＯＲ （排他的論理和）出力に対
応する。
加算ビソトＢの入力から和ビットＦと桁上げビッ｝Ｃを
出力する装置であり、その真理値表は表１のようになる
。桁上げビットＣはＡとＢのＡＮＤ出力に対応し、和ビ
ットＦはＡとＢのＥＸＯＲ （排他的論理和）出力に対
応する。
（本頁、以下余白）
表１ 半加算器の真理値表
ＡＮＤ ＥＸＯＲ
第７図は従来の半導体レーザによる光半加算器の構成例
を示す図である。この図において、２は光半加算器であ
り、光半加算器２は分岐および空間交差を有する光導波
路３〜５と、半導体レーザのＡＮＤ機能を用いたＡＮＤ
型光論理素子６〜９と、により構成され、入力光信号Ａ
，Ｂを光半加算器２に入力することによって和の出力光
信号Ｆと桁上げの出力光信号Ｃを得ることができる．〔
発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような従来の半導体レーザを用いた
光論理回路にあっては、バイアス電流の設定や信号レベ
ルの設定の選び方によって、ＡＮＤ，ＮＡＮＤ，ＯＲ．
ＮＯＲ，ＮＯＴの各動作を実現することは可能であるも
のの、ＥＸＯＲ （排他的論理和）動作は未だ得られて
いなかったため、このようなＡＮＤ型光論理素子を使っ
て演算回路、例えば加算回路とか乗算回路を組み上げよ
うとすると非常に多くの素子が必要となってしまうとい
う問題点があった。
を示す図である。この図において、２は光半加算器であ
り、光半加算器２は分岐および空間交差を有する光導波
路３〜５と、半導体レーザのＡＮＤ機能を用いたＡＮＤ
型光論理素子６〜９と、により構成され、入力光信号Ａ
，Ｂを光半加算器２に入力することによって和の出力光
信号Ｆと桁上げの出力光信号Ｃを得ることができる．〔
発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような従来の半導体レーザを用いた
光論理回路にあっては、バイアス電流の設定や信号レベ
ルの設定の選び方によって、ＡＮＤ，ＮＡＮＤ，ＯＲ．
ＮＯＲ，ＮＯＴの各動作を実現することは可能であるも
のの、ＥＸＯＲ （排他的論理和）動作は未だ得られて
いなかったため、このようなＡＮＤ型光論理素子を使っ
て演算回路、例えば加算回路とか乗算回路を組み上げよ
うとすると非常に多くの素子が必要となってしまうとい
う問題点があった。
例えば、従来の半導体レーザで光による半加算器を実現
するためには、第７図に示すようにＡＮＤ型動作をする
半導体レーザ（ＡＮＤ型光論理素子６〜９）４個と分岐
および空間交差のある光導波路３〜５とを結合させる必
要がある。このため、素子数の増加に伴う消費電力の増
大、光配線の輻奏化に伴う集積化の困難さ、光入出力信
号のレベル調整の煩雑さ、伝搬遅延時間の増大といった
問題点があった。
するためには、第７図に示すようにＡＮＤ型動作をする
半導体レーザ（ＡＮＤ型光論理素子６〜９）４個と分岐
および空間交差のある光導波路３〜５とを結合させる必
要がある。このため、素子数の増加に伴う消費電力の増
大、光配線の輻奏化に伴う集積化の困難さ、光入出力信
号のレベル調整の煩雑さ、伝搬遅延時間の増大といった
問題点があった。
そこで本発明は、簡単な構成によってＥＸＯＲ動作を得
ることができ、光配線および素子数を減らすことにより
低消費電力、伝搬時間の短縮、光入出力信号のレベル調
整の向上および高集積化を図ることのできる光論理回路
を提供することを目的としている． 〔課題を解決するための手段］ 本発明による光論理回路は上記目的達成のため、複数の
入力光が入力され、可飽和吸収領域を有する半導体レー
ザと、該半導体レーザの出力光が入力され、所定の波長
変換光のみを透過する光フィルタとを具備し、該半導体
レーザは低レベルの第１のしきい値以上の強度を有する
光入力に対して所定の波長変換光を出力するとともに、
高レベルの第２のしきい値以上の強度を有する光入力に
対して増幅光のみを出力して該波長変換光を消衰させる
ものであって、該半導体レーザの出力側に該光フィルタ
を付加し、かつ前記半導体レーザに入力する複数の入力
光の各々の光強度Ｐ４をＰ ． ， （１／２）Ｐ！≦
ｐｔ＜ｐｇとすることにより該半導体レーザに入力され
る光の排他的論理和をとるようにしている． 〔作用〕 本発明では、可飽和吸収領域を有する半導体レーザと波
長選択機能を有する光フィルタにより光論理回路が構成
される。
ることができ、光配線および素子数を減らすことにより
低消費電力、伝搬時間の短縮、光入出力信号のレベル調
整の向上および高集積化を図ることのできる光論理回路
を提供することを目的としている． 〔課題を解決するための手段］ 本発明による光論理回路は上記目的達成のため、複数の
入力光が入力され、可飽和吸収領域を有する半導体レー
ザと、該半導体レーザの出力光が入力され、所定の波長
変換光のみを透過する光フィルタとを具備し、該半導体
レーザは低レベルの第１のしきい値以上の強度を有する
光入力に対して所定の波長変換光を出力するとともに、
高レベルの第２のしきい値以上の強度を有する光入力に
対して増幅光のみを出力して該波長変換光を消衰させる
ものであって、該半導体レーザの出力側に該光フィルタ
を付加し、かつ前記半導体レーザに入力する複数の入力
光の各々の光強度Ｐ４をＰ ． ， （１／２）Ｐ！≦
ｐｔ＜ｐｇとすることにより該半導体レーザに入力され
る光の排他的論理和をとるようにしている． 〔作用〕 本発明では、可飽和吸収領域を有する半導体レーザと波
長選択機能を有する光フィルタにより光論理回路が構成
される。
したがって、例えば該半導体レーザに入力される入力Ａ
およびＢの光強度の和がしきい値Ｐ１に達しないときは
該半導体レーザは発振せず出力は全くされない．入力Ａ
およびＢの光強度の和がしきい値Ｐ，を越えると該半導
体レーザは波長λ８（≠λ１）で発振を開始し、その光
強度Ｐｉ（〉Ｐ，）の光を出力する．さらに、入力Ａお
よびＢの光強度の和がしきい値Ｐ２を越えると、該半導
体レーザは波長λ１で発振を開始し、その光強度Ｐ６′
（ ｐｏ）の光を出力する．したがって、該半導体
レーザの出力光を波長λオを透過し、波長λ１を透過し
ない該光フィルタへ導き、光フィルタからの光出力をＦ
（λ２）とすると、Ｆ（λハはＡ（Ａ．）、Ｂ（λ．）
に対してＥＸＯＲ出力になる． 〔実施例〕 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
およびＢの光強度の和がしきい値Ｐ１に達しないときは
該半導体レーザは発振せず出力は全くされない．入力Ａ
およびＢの光強度の和がしきい値Ｐ，を越えると該半導
体レーザは波長λ８（≠λ１）で発振を開始し、その光
強度Ｐｉ（〉Ｐ，）の光を出力する．さらに、入力Ａお
よびＢの光強度の和がしきい値Ｐ２を越えると、該半導
体レーザは波長λ１で発振を開始し、その光強度Ｐ６′
（ ｐｏ）の光を出力する．したがって、該半導体
レーザの出力光を波長λオを透過し、波長λ１を透過し
ない該光フィルタへ導き、光フィルタからの光出力をＦ
（λ２）とすると、Ｆ（λハはＡ（Ａ．）、Ｂ（λ．）
に対してＥＸＯＲ出力になる． 〔実施例〕 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
廠理ｋ皿
第１〜３図は本発明の原理を説明するための図であり、
第１図はその入出力特性図、第２図はその全体構成図、
第３図はその人出光強度と波長との関係を示す図である
。
第１図はその入出力特性図、第２図はその全体構成図、
第３図はその人出光強度と波長との関係を示す図である
。
前述したように、排他的論理和（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ
ＯＲ：、ＥＸＯＲ）光回路を波長変換・波長選択特性を
利用して単一光素子で実現できれば光演算回路において
光配線の簡素化、伝搬遅延時間の短縮および低消費電力
化が期待できる。
ＯＲ：、ＥＸＯＲ）光回路を波長変換・波長選択特性を
利用して単一光素子で実現できれば光演算回路において
光配線の簡素化、伝搬遅延時間の短縮および低消費電力
化が期待できる。
本発明者は、発振しきい値が低レベルの光入力（波長λ
１）に対して波長変換光（波長λ２）を出力し、高レベ
ルの光出力（波長λ１）に対して増幅光（波長λ１）の
みを出力して波長変換光を消衰させることを見い出した
． 第１図は波長λ１ −１．５３７４ ａ ｍのＤＦＢ！
／−ザ光を可変光減衰器を介して波長変換レーザヘ注入
し、出力光の強度およびスペクトルを測定したものを示
している．実験に用いた波長変換レーザの発振波長λ２
は１．５３５１〜１．５３９１μｍの範囲内で可変であ
り、第１図はλ２ ＝１．５３９１μｍの場合の光入出
力特性を示す。同図に示すように光入力が全くない場合
は光出力もない。少し入力光強度Ｐｉｎを入れると波長
変換レーザは発振を開始し、さらにＰｉｎを増加しても
ある値以下の範囲では出力光強度Ｐｏｕｔはずっと一定
である，入力光強度Ｐｉｎをより高くすると、図中破線
で示す増幅光が増加し続け、同図中実線で示す波長変換
光が利得を奪われて消衰する状態に到る。再びＰｉｎを
低くすると、増幅光は減少し波長変換光が発振する。図
中ハンチング領域は増幅光とのモード競合によって波長
変換光の強度が振動する領域である。
１）に対して波長変換光（波長λ２）を出力し、高レベ
ルの光出力（波長λ１）に対して増幅光（波長λ１）の
みを出力して波長変換光を消衰させることを見い出した
． 第１図は波長λ１ −１．５３７４ ａ ｍのＤＦＢ！
／−ザ光を可変光減衰器を介して波長変換レーザヘ注入
し、出力光の強度およびスペクトルを測定したものを示
している．実験に用いた波長変換レーザの発振波長λ２
は１．５３５１〜１．５３９１μｍの範囲内で可変であ
り、第１図はλ２ ＝１．５３９１μｍの場合の光入出
力特性を示す。同図に示すように光入力が全くない場合
は光出力もない。少し入力光強度Ｐｉｎを入れると波長
変換レーザは発振を開始し、さらにＰｉｎを増加しても
ある値以下の範囲では出力光強度Ｐｏｕｔはずっと一定
である，入力光強度Ｐｉｎをより高くすると、図中破線
で示す増幅光が増加し続け、同図中実線で示す波長変換
光が利得を奪われて消衰する状態に到る。再びＰｉｎを
低くすると、増幅光は減少し波長変換光が発振する。図
中ハンチング領域は増幅光とのモード競合によって波長
変換光の強度が振動する領域である。
以上の結果から波長変換レーザの出力端に波長λ２の選
択透過フィルタを付加することによって波長変換光Ｆ（
λ２）のみを出力すれば、２人力光Ａ（λ１）、Ｂ（λ
１）に対して光ＥＸＯＲ機能を実現することができる。
択透過フィルタを付加することによって波長変換光Ｆ（
λ２）のみを出力すれば、２人力光Ａ（λ１）、Ｂ（λ
１）に対して光ＥＸＯＲ機能を実現することができる。
例えば、２人力の場合、一つの入力光の“ｌ”レベルを
０．５ ｍＷ （実際には、Ｑ，５ ｍＷ〜０．８ｍＷ
の範囲内にあればよい）とすると入力が一つのときには
出力はＯとなり、二つの入力が両方とも入ってこないと
きおよび二つの入力が両方とも入ってきたときには出力
はｌとなるＥＸＯＲ動作をする。
０．５ ｍＷ （実際には、Ｑ，５ ｍＷ〜０．８ｍＷ
の範囲内にあればよい）とすると入力が一つのときには
出力はＯとなり、二つの入力が両方とも入ってこないと
きおよび二つの入力が両方とも入ってきたときには出力
はｌとなるＥＸＯＲ動作をする。
第２図は可飽和吸収領域を有する半導体レーザと波長選
択透過機能を有する光フィルタからなる排他的論理和回
路を示す図である。第２図において、１１は排他的論理
和回路（光論理回路）であり、排他的論理和回路１１は
波長λ１の光ＡおよびＢが入力され、可飽和吸収領域１
３を有する２電極型半導体レーザ（半導体レーザ）１２
と、２電極型半導体レーザ１２の出力光が入力され所定
の波長の光のみを透過させる波長フィルタ１４と、によ
り構成されている。
択透過機能を有する光フィルタからなる排他的論理和回
路を示す図である。第２図において、１１は排他的論理
和回路（光論理回路）であり、排他的論理和回路１１は
波長λ１の光ＡおよびＢが入力され、可飽和吸収領域１
３を有する２電極型半導体レーザ（半導体レーザ）１２
と、２電極型半導体レーザ１２の出力光が入力され所定
の波長の光のみを透過させる波長フィルタ１４と、によ
り構成されている。
可飽和吸収領域ｌ３を有する２電極型半導体レーザ１２
に発振する直前のバイアス電流１ｂを流しておき、波長
λ１の光ＡおよびＢを入力すると、第３図（ａ）〜（ｆ
）に示すような入出力特性を示す。第３図（ａ）（ｂ）
は入力ＡおよびＢの光強度の和がしきい値Ｐ１より小さ
い（ Ａ ＋ Ｂ ＜ Ｐ ＋ ）の場合の入出力強度
特性を、同図（ｃ）（ｄ）はその光強度の和がしきい値
Ｐ１より大きくしきいイ直ＰＺ （イ旦し、Ｐ，＜Ｐ
ｉかつＰＺ＜２Ｐｌ）より小さい（Ｐ＋ ＜Ａ＋Ｂ＜Ｐ
２）場合の入出力強度特性を、同図（ｅ）（ｆ）はその
光強度の和がしきい値Ｐ２より大きい（Ａ＋Ｂ＞Ｐｚ）
場合の入出力強度特性をそれぞれ示しており、λ１が入
力光の波長、λ２が波長変換レーザ（２電極型半導体レ
ーザ１２）そのものの発振波長を表している。
に発振する直前のバイアス電流１ｂを流しておき、波長
λ１の光ＡおよびＢを入力すると、第３図（ａ）〜（ｆ
）に示すような入出力特性を示す。第３図（ａ）（ｂ）
は入力ＡおよびＢの光強度の和がしきい値Ｐ１より小さ
い（ Ａ ＋ Ｂ ＜ Ｐ ＋ ）の場合の入出力強度
特性を、同図（ｃ）（ｄ）はその光強度の和がしきい値
Ｐ１より大きくしきいイ直ＰＺ （イ旦し、Ｐ，＜Ｐ
ｉかつＰＺ＜２Ｐｌ）より小さい（Ｐ＋ ＜Ａ＋Ｂ＜Ｐ
２）場合の入出力強度特性を、同図（ｅ）（ｆ）はその
光強度の和がしきい値Ｐ２より大きい（Ａ＋Ｂ＞Ｐｚ）
場合の入出力強度特性をそれぞれ示しており、λ１が入
力光の波長、λ２が波長変換レーザ（２電極型半導体レ
ーザ１２）そのものの発振波長を表している。
入力ＡおよびＢの光強度の和がしきい値Ｐ１に達しない
ときは第３図（ｂ）に示すように２電極型半導体レーザ
１２は発振せず出力は全く出力されない。同図（ｃ）（
ｄ）に示すように、入力ＡおよびＢの光強度の和がしき
い値Ｐ，を越えると２電極型半導体レーザ１２は波長λ
２ （≠λ１）で発振を開始し、その光強度Ｐｏ（＞Ｐ
１）の光を出力する。さらに同図（ｅ）’（ｆ）に示す
ように入力ＡおよびＢの光強度の和がしきい値Ｐ２を越
えると、２電極型半導体レーザ１２は波長λ２の発振を
抑制して波長λ１の光を増幅することにより、光強度ｐ
ｏ ’ （Ａ／Ｐｌｌ ）の光を出力する。したが
って、２電極型半導体レーザ１２の出力光を波長λ２を
透過し、波長λ１を透過しない光フィルタ１４へ導き、
光フィルタ１４からの光出力をＦ（λ２）とすると、Ｆ
（λｔ）はＡ（λＩ）、Ｂ（λＩ）に対してＥＸＯＲ出
力になる。一方、上記半導体レーザ１２の出力光を波長
λ１を透過し、波長λ２を透過しない光フィルタ１４へ
導き、光フィルタ１４からの光出力をＣ（λｌ）とする
と、Ｃ（λ，）はＡ（λＩ）、Ｂ（λ，）に対してＡＮ
Ｄ出力になる。
ときは第３図（ｂ）に示すように２電極型半導体レーザ
１２は発振せず出力は全く出力されない。同図（ｃ）（
ｄ）に示すように、入力ＡおよびＢの光強度の和がしき
い値Ｐ，を越えると２電極型半導体レーザ１２は波長λ
２ （≠λ１）で発振を開始し、その光強度Ｐｏ（＞Ｐ
１）の光を出力する。さらに同図（ｅ）’（ｆ）に示す
ように入力ＡおよびＢの光強度の和がしきい値Ｐ２を越
えると、２電極型半導体レーザ１２は波長λ２の発振を
抑制して波長λ１の光を増幅することにより、光強度ｐ
ｏ ’ （Ａ／Ｐｌｌ ）の光を出力する。したが
って、２電極型半導体レーザ１２の出力光を波長λ２を
透過し、波長λ１を透過しない光フィルタ１４へ導き、
光フィルタ１４からの光出力をＦ（λ２）とすると、Ｆ
（λｔ）はＡ（λＩ）、Ｂ（λＩ）に対してＥＸＯＲ出
力になる。一方、上記半導体レーザ１２の出力光を波長
λ１を透過し、波長λ２を透過しない光フィルタ１４へ
導き、光フィルタ１４からの光出力をＣ（λｌ）とする
と、Ｃ（λ，）はＡ（λＩ）、Ｂ（λ，）に対してＡＮ
Ｄ出力になる。
したがって、本発明では、表２のように、光入力Ａ（λ
ｌ）、Ｂ（λｌ）に対してＡＮＤ光出力Ｃ（λ１）、Ｅ
ｘＯＲ先出力Ｆ（λ２）を得ルコとができ、半導体レー
ザ１個と光フィルタ１個によってＥＸＯＲ回路あるいは
ＡＮＤ回路をつくることができる。
ｌ）、Ｂ（λｌ）に対してＡＮＤ光出力Ｃ（λ１）、Ｅ
ｘＯＲ先出力Ｆ（λ２）を得ルコとができ、半導体レー
ザ１個と光フィルタ１個によってＥＸＯＲ回路あるいは
ＡＮＤ回路をつくることができる。
表２ 本発明の光論理動作
ＡＮＤ ＥＸ（Ｅ）−Ｒ
二ｊｕＦ桝
以下、上記基本原理に基づいて実施例を説明する。第４
図は本発明に係る光論理回路の一実施例を示す図であり
、排他的光論理和回路の構造を示す断面図である。本実
施例はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系半導体レーザをＩｎＰ
基板上に集積化した例である。
図は本発明に係る光論理回路の一実施例を示す図であり
、排他的光論理和回路の構造を示す断面図である。本実
施例はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系半導体レーザをＩｎＰ
基板上に集積化した例である。
第４図において、２１は排他的光論理和回路（光論理回
路）であり、排他的光論理相回路２１は可飽和吸収領域
２３を有する２電極型半導体レーザ（半導体レーザ）２
２と、波長フィルタ機能を有する分布帰還型半導体レー
ザ（光フィルタ）２４とをＩｎＰ基板上に一体的に形成
することにより構成される。以下、２電極型半導体レー
ザ２２および分布帰還型半導体レーザ２４の共通部分に
は同一符号を付して説明する。２電極型半導体レーザ２
２はＡｕ−ＡｕＧｅからなるｎ型電極２５と、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板２６と、ｎ型１ｎＧａＡｓＰからなる光導波層（
波長λ． ＝１．３μｍ）２７と、ｎ型１ｎＰからなる
クラッド層２８と、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層（波
長λ， ＝１．５５μｍ）２９と、Ｐ型ＩｎＰからなる
クラッド層３０と、電気的なコンタクトを向上させるた
めのＰ型１ｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層３１と、
Ｔｉ−Ｐｔ−ＡｕからなるＰ型電極３２、３３と、によ
り構成され、Ｐ型電極３２、３３の直下の活性層２９に
はバイアス電流ｒｂが注入され利得領域となる一方、Ｐ
型電極３２、３３がない活性層２９は電流が注入されず
可飽和吸収領域２３となっている。
路）であり、排他的光論理相回路２１は可飽和吸収領域
２３を有する２電極型半導体レーザ（半導体レーザ）２
２と、波長フィルタ機能を有する分布帰還型半導体レー
ザ（光フィルタ）２４とをＩｎＰ基板上に一体的に形成
することにより構成される。以下、２電極型半導体レー
ザ２２および分布帰還型半導体レーザ２４の共通部分に
は同一符号を付して説明する。２電極型半導体レーザ２
２はＡｕ−ＡｕＧｅからなるｎ型電極２５と、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板２６と、ｎ型１ｎＧａＡｓＰからなる光導波層（
波長λ． ＝１．３μｍ）２７と、ｎ型１ｎＰからなる
クラッド層２８と、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層（波
長λ， ＝１．５５μｍ）２９と、Ｐ型ＩｎＰからなる
クラッド層３０と、電気的なコンタクトを向上させるた
めのＰ型１ｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層３１と、
Ｔｉ−Ｐｔ−ＡｕからなるＰ型電極３２、３３と、によ
り構成され、Ｐ型電極３２、３３の直下の活性層２９に
はバイアス電流ｒｂが注入され利得領域となる一方、Ｐ
型電極３２、３３がない活性層２９は電流が注入されず
可飽和吸収領域２３となっている。
分布帰還型半導体レーザ２４はｎ型電極２５と、ｎ型１
ｎＰ型基板２６と、深さ４００人で周期２４００人の回
折格子３４と、光導波層２７と、グラッド層２８と、活
性層２９と、グラッド層３０と、コンタクト層３１と、
上記各層断面の反射を防止するためのＳｉ．Ｎ．からな
る無反射コーティング膜３５、３６と、Ｐ型電極３７と
、により構成されている。図中Ｉｂは可飽和吸収領域２
３を有する半導体レーザ２２のバイアス電流であり、Ｉ
Ｆは波長フィルタ機能を有する分布帰還型半導体レーザ
２４のバイアス電流である。
ｎＰ型基板２６と、深さ４００人で周期２４００人の回
折格子３４と、光導波層２７と、グラッド層２８と、活
性層２９と、グラッド層３０と、コンタクト層３１と、
上記各層断面の反射を防止するためのＳｉ．Ｎ．からな
る無反射コーティング膜３５、３６と、Ｐ型電極３７と
、により構成されている。図中Ｉｂは可飽和吸収領域２
３を有する半導体レーザ２２のバイアス電流であり、Ｉ
Ｆは波長フィルタ機能を有する分布帰還型半導体レーザ
２４のバイアス電流である。
Ｉ２を適当に設定することにより透過する波長を選ぶこ
とができる。また、ｒｂは、レーザ発振直前にバイアス
する。
とができる。また、ｒｂは、レーザ発振直前にバイアス
する。
なお、波長選択用の光フィルタとして第４図に示す実施
例の他に、例えばシリカ系のマツハツェンダ型干渉光導
波路を用いることもできる。
例の他に、例えばシリカ系のマツハツェンダ型干渉光導
波路を用いることもできる。
第５図は排他的論理和回路２１を用いた光による半加算
器の構成例であり、入力光信号Ａ，Ｂを合流、分配器を
通してＡＮＤ型光論理素子、ＥＸＯＲ型光論理素子へ入
力することによって和の出力光信号Ｆと桁上げの出力光
信号Ｃを得ることができる。
器の構成例であり、入力光信号Ａ，Ｂを合流、分配器を
通してＡＮＤ型光論理素子、ＥＸＯＲ型光論理素子へ入
力することによって和の出力光信号Ｆと桁上げの出力光
信号Ｃを得ることができる。
このように、本実施例によれば半導体レーザ２２と波長
選択用の光フィルタ（分布帰還型半導体レーザ２４）の
接続によってＥＸＯＲ動作を得ることができ、第５図に
示すように簡単な構成の光半加算器を作ることができる
。したがって、第７図に示す従来のＥＸＯＲ回路、光半
加算器２に比べて光配線を少なく簡素な形態にできるの
で、低損失、低消費電力、小型の光半加算器が可能にな
る。また、素子の縦続段数が減ることから人力ボート（
Ａ，Ｂ）から出力ボート（Ｃ，Ｆ）までの伝搬時間を短
縮でき、高速動作に適している。また、光の分岐、合流
数が少ないので、中間部での光の入出力レベルの調整が
極めて容易になる。
選択用の光フィルタ（分布帰還型半導体レーザ２４）の
接続によってＥＸＯＲ動作を得ることができ、第５図に
示すように簡単な構成の光半加算器を作ることができる
。したがって、第７図に示す従来のＥＸＯＲ回路、光半
加算器２に比べて光配線を少なく簡素な形態にできるの
で、低損失、低消費電力、小型の光半加算器が可能にな
る。また、素子の縦続段数が減ることから人力ボート（
Ａ，Ｂ）から出力ボート（Ｃ，Ｆ）までの伝搬時間を短
縮でき、高速動作に適している。また、光の分岐、合流
数が少ないので、中間部での光の入出力レベルの調整が
極めて容易になる。
さらに、半導体レーザや波長選択フィルタをアレイ化し
て光結合することも可能になり、集積化や、バイブリッ
ド実装備における組立ての簡便さにも適したものとなっ
ている。
て光結合することも可能になり、集積化や、バイブリッ
ド実装備における組立ての簡便さにも適したものとなっ
ている。
本発明によれば、箇単な構成によってＥＸＯＲ動作を得
ることができ、光配線および素子数を減らすことにより
低消費電力、伝搬時間の短縮、光入出力信号のレベル調
整の向上および高集積化を図ることができる。
ることができ、光配線および素子数を減らすことにより
低消費電力、伝搬時間の短縮、光入出力信号のレベル調
整の向上および高集積化を図ることができる。
第１〜３図は本発明の原理を説明するための図であり、
第１図はその入出力特性図、
第２図はその全体構成図、
第３図はその人出光強度と波長との関係を示す図、
第４、５図は本発明に係る光論理回路の一実施例を示す
図であり、 第４図はその構造を示す断面図、 第５図はその半加算器の構成例を示す図、第６、７図は
従来の光論理回路を示す図であり、第６図はその半加算
器の動作を説明するための図、 第７図はその半加算器の構成例を示す図である。 ｌ１・・・・・・排他的論理和回路（光論理回路）、１
２・・・・・・２電極型半導体レーザ（半導体レーザ）
１３・・・・・・可飽和吸収領域、 ｌ４・・・・・・光フィルタ、 ２ｌ・・・・・・排他的論理和回路（光論理回路）、２
２・・・・・・２電極型半導体レーザ（半導体レーザ）
２３・・・・・・可飽和吸収領域、 ２４・・・・・・分布帰還型半導体レーザ（光フィルタ
）２５・・・・・・ｎ型電極、 ２６・・・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、 ２７・・・・・・光導波層、 ２８、３０・・・・・・クランド層、 ２９・・・・・・活性層、 ３１・・・・・・コンタクト層、 ３２、３３、３７・・・・・・Ｐ型電極、３４・・・・
・・回折格子、 ３５、３６・・・・・・無反射コーティング膜．Ｉｂ・
・・・・・可飽和吸収領域２３を有する半導体レーザ２
２のバイアス電流、 ■，・・・・・・波長フィルタ機能を有する分布帰還型
半導体レーザ２４のバイアス電流。 （ａ） Ａ＋Ｂ＜Ｐｉ （ｂ） （ｅ）Ａ＋Ｂ＞Ｐｉ＜２Ｐ， （ｆ） 原理説明の人出強度と波長との関係を示す図第 図 一実施例の構造を示す断面図 第４図 一実施例の半加算器の構成例を示す図
図であり、 第４図はその構造を示す断面図、 第５図はその半加算器の構成例を示す図、第６、７図は
従来の光論理回路を示す図であり、第６図はその半加算
器の動作を説明するための図、 第７図はその半加算器の構成例を示す図である。 ｌ１・・・・・・排他的論理和回路（光論理回路）、１
２・・・・・・２電極型半導体レーザ（半導体レーザ）
１３・・・・・・可飽和吸収領域、 ｌ４・・・・・・光フィルタ、 ２ｌ・・・・・・排他的論理和回路（光論理回路）、２
２・・・・・・２電極型半導体レーザ（半導体レーザ）
２３・・・・・・可飽和吸収領域、 ２４・・・・・・分布帰還型半導体レーザ（光フィルタ
）２５・・・・・・ｎ型電極、 ２６・・・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、 ２７・・・・・・光導波層、 ２８、３０・・・・・・クランド層、 ２９・・・・・・活性層、 ３１・・・・・・コンタクト層、 ３２、３３、３７・・・・・・Ｐ型電極、３４・・・・
・・回折格子、 ３５、３６・・・・・・無反射コーティング膜．Ｉｂ・
・・・・・可飽和吸収領域２３を有する半導体レーザ２
２のバイアス電流、 ■，・・・・・・波長フィルタ機能を有する分布帰還型
半導体レーザ２４のバイアス電流。 （ａ） Ａ＋Ｂ＜Ｐｉ （ｂ） （ｅ）Ａ＋Ｂ＞Ｐｉ＜２Ｐ， （ｆ） 原理説明の人出強度と波長との関係を示す図第 図 一実施例の構造を示す断面図 第４図 一実施例の半加算器の構成例を示す図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 複数の入力光が入力され、可飽和吸収領域を有する半導
体レーザと、 該半導体レーザの出力光が入力され、所定の波長変換光
のみを透過する光フィルタとを具備し、該半導体レーザ
は低レベルの第１のしきい値以上の強度を有する光入力
に対して所定の波長変換光を出力するとともに、高レベ
ルの第２のしきい値以上の強度を有する光入力に対して
増幅光のみを出力して該波長変換光を消衰させるもので
あって、 該半導体レーザの出力側に該光フィルタを付加し、かつ
前記半導体レーザに入力する複数の入力光の各々の光強
度Ｐ＿ｉをＰ＿１、（１／２）Ｐ＿２≦Ｐ＿ｉ＜Ｐ＿２
とすることにより該半導体レーザに入力される光の排他
的論理和をとるようにしたことを特徴とする光論理回路
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5693889A JPH02235033A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 光論理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5693889A JPH02235033A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 光論理回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02235033A true JPH02235033A (ja) | 1990-09-18 |
Family
ID=13041474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5693889A Pending JPH02235033A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 光論理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02235033A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6124966A (en) * | 1997-01-13 | 2000-09-26 | Nec Corporation | Optical functional amplifying method and optical functional amplifying device |
| US6271960B1 (en) * | 1998-03-13 | 2001-08-07 | Nec Corporation | Method and apparatus for wavelength conversion of signal light |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP5693889A patent/JPH02235033A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6124966A (en) * | 1997-01-13 | 2000-09-26 | Nec Corporation | Optical functional amplifying method and optical functional amplifying device |
| US6271960B1 (en) * | 1998-03-13 | 2001-08-07 | Nec Corporation | Method and apparatus for wavelength conversion of signal light |
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