JPH0333835A - 光機能素子の駆動方法 - Google Patents
光機能素子の駆動方法Info
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- JPH0333835A JPH0333835A JP16839389A JP16839389A JPH0333835A JP H0333835 A JPH0333835 A JP H0333835A JP 16839389 A JP16839389 A JP 16839389A JP 16839389 A JP16839389 A JP 16839389A JP H0333835 A JPH0333835 A JP H0333835A
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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】
〔発明の概要〕
光入出力の光論理及び光記憶などを行なう光機能素子の
駆動方法に関し、 光入出力のインバータ論理動作及び記憶動作を行なう、
入力光に対し出力光の波長や光強度の変化範囲に自由度
を持った光機能素子を提供することを目的とし、 順方向にバイアスした半導体レーザにフォトディテクタ
を並列接続し、これらに直列に抵抗を接続して全体を電
源間に接続し、フォトディテクタに入力光を加えない状
態で半導体レーザがレーザ発振するように電源電圧を定
めて、フォトディテクタへの人力光強度に対しインバー
タ特性の出力光強度を半導体レーザから得るよう構成す
る。
駆動方法に関し、 光入出力のインバータ論理動作及び記憶動作を行なう、
入力光に対し出力光の波長や光強度の変化範囲に自由度
を持った光機能素子を提供することを目的とし、 順方向にバイアスした半導体レーザにフォトディテクタ
を並列接続し、これらに直列に抵抗を接続して全体を電
源間に接続し、フォトディテクタに入力光を加えない状
態で半導体レーザがレーザ発振するように電源電圧を定
めて、フォトディテクタへの人力光強度に対しインバー
タ特性の出力光強度を半導体レーザから得るよう構成す
る。
（産業上の利用分野〕
本発明は、光入出力の光論理及び光記憶などを行なう光
機能素子の駆動方法に関する。
機能素子の駆動方法に関する。
光情報処理においては近年、より複雑な動作をする光信
号処理系を組む可能性と要求が出ており、その構成要素
として光入出力で新しい機能を持つ素子が求められてい
る。
号処理系を組む可能性と要求が出ており、その構成要素
として光入出力で新しい機能を持つ素子が求められてい
る。
光入出力でインバータ動作あるいは光記憶を行なうもの
に自己電気光学素子５ＥＥＤがある（例えばり、Ａ、Ｂ
、 Ｍｉｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ、”Ｎｏｖｅｌ ｈｙｂ
ｒｔｄ ｏｐｔｉｃａｌｌｙｂｉｓｔａｂｌｅ ５ｗ１
ｔｃｈ：Ｔｈｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ５ｅｌｆ
−ｅｌｅｃｔｒ。
に自己電気光学素子５ＥＥＤがある（例えばり、Ａ、Ｂ
、 Ｍｉｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ、”Ｎｏｖｅｌ ｈｙｂ
ｒｔｄ ｏｐｔｉｃａｌｌｙｂｉｓｔａｂｌｅ ５ｗ１
ｔｃｈ：Ｔｈｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ５ｅｌｆ
−ｅｌｅｃｔｒ。
ｏｐｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｄｅｖｉｃｅ’ Ａｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ４５（１）＋Ｉ Ｊｕｌｙ
１９８４）。これはｉ層がＭ Ｑ Ｗ （Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅＱｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造のｐｉｎフォトダ
イオードＰＤを抵抗Ｒを通して電源Ｖに接続して逆バイ
アスし、入力光に対する出力光を得るようにしたもので
ある。
、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ４５（１）＋Ｉ Ｊｕｌｙ
１９８４）。これはｉ層がＭ Ｑ Ｗ （Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅＱｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造のｐｉｎフォトダ
イオードＰＤを抵抗Ｒを通して電源Ｖに接続して逆バイ
アスし、入力光に対する出力光を得るようにしたもので
ある。
人力光の波長は、ダイオードＰＤの電圧が零のときのエ
キサイトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）共振位置近くに選ぶ。人
力光パワーが低いと光電流は小さいのでダイオードＰ’
Ｄにはマ電源電圧がか＼す、これはニー１−＋イトン吸
収を長波長（低エネルギ）側ヘシフトし、光吸収は比較
的低い。光パワーを増すと光電流が増し、ダイオードの
電圧を減少する。この電圧減少は、エキサイトン共振が
元に戻るので、吸収を増し、これは光電流を増し、従っ
て適当な条件で再生帰還になり、スイッチングする。人
力光射出力光特性は第７図（ロ）の如くヒステリシス特
性を示す。
キサイトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）共振位置近くに選ぶ。人
力光パワーが低いと光電流は小さいのでダイオードＰ’
Ｄにはマ電源電圧がか＼す、これはニー１−＋イトン吸
収を長波長（低エネルギ）側ヘシフトし、光吸収は比較
的低い。光パワーを増すと光電流が増し、ダイオードの
電圧を減少する。この電圧減少は、エキサイトン共振が
元に戻るので、吸収を増し、これは光電流を増し、従っ
て適当な条件で再生帰還になり、スイッチングする。人
力光射出力光特性は第７図（ロ）の如くヒステリシス特
性を示す。
この５ＥＥＤでは、入力光と出力光である透過光の波長
は原理的に同一のものとなる。また入力光自身が出力光
源と処理信号の役割を兼ねているので、出力光強度の変
化範囲が自ずから入力光によって決まり、変えることは
できない。
は原理的に同一のものとなる。また入力光自身が出力光
源と処理信号の役割を兼ねているので、出力光強度の変
化範囲が自ずから入力光によって決まり、変えることは
できない。
光記憶をするものとしてはまた、順バイアスに接続した
レーザに直列に逆バイアスの向きのフォトダイオードを
接続したものがある（例えばＹｏｈＯｇａｈａ ｅｔ
ａｌ、 ”Ｎｅｗ Ｂ１５ｔａｂｌｅ ０ｐｔｉｃａｌ
ＤｅｖｉｃｅＵｓｉｎｇ Ｓｅａ＋ｔｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒ Ｌａ５ｅｒ Ｄｉｏｄｅ” Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐ
ｌＰｈｙｓ、 Ｖｏｉ、 ２０． Ｎｏ、９ Ｓｅｐｔ
ｅｍｂｅｒ＋ １９８１）。第８図にこれを示す。ＬＤ
はレーザダイオード、ＰＤはフォトダイオード、Ｒｒ
、 Ｒｚは抵抗、−Ｖは電源である。フォトダイオード
ＰＤに光入力Ｐｌを与えることにより光電流Ｉｐが発生
し、レーザダイオードＬＤを発振させ、その光Ｐｏの一
部をフォトダイオードＰＤで受け、それによる光電流を
レーザダイオードＬＤにフィードバックさせる。この装
置（ＢｒＬＤ；Ｂ１５ｔａｂｌｅ Ｌａ５ｅｒ ｄｉｏ
ｄｅ）の光入力Ｐｉと光出力Ｐｏ０間にもヒステリシス
特性があり、光双安定性を示す。しかしこの装置ではフ
ィードバックを電流と光でかけているので、動作速度が
遅い。
レーザに直列に逆バイアスの向きのフォトダイオードを
接続したものがある（例えばＹｏｈＯｇａｈａ ｅｔ
ａｌ、 ”Ｎｅｗ Ｂ１５ｔａｂｌｅ ０ｐｔｉｃａｌ
ＤｅｖｉｃｅＵｓｉｎｇ Ｓｅａ＋ｔｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒ Ｌａ５ｅｒ Ｄｉｏｄｅ” Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐ
ｌＰｈｙｓ、 Ｖｏｉ、 ２０． Ｎｏ、９ Ｓｅｐｔ
ｅｍｂｅｒ＋ １９８１）。第８図にこれを示す。ＬＤ
はレーザダイオード、ＰＤはフォトダイオード、Ｒｒ
、 Ｒｚは抵抗、−Ｖは電源である。フォトダイオード
ＰＤに光入力Ｐｌを与えることにより光電流Ｉｐが発生
し、レーザダイオードＬＤを発振させ、その光Ｐｏの一
部をフォトダイオードＰＤで受け、それによる光電流を
レーザダイオードＬＤにフィードバックさせる。この装
置（ＢｒＬＤ；Ｂ１５ｔａｂｌｅ Ｌａ５ｅｒ ｄｉｏ
ｄｅ）の光入力Ｐｉと光出力Ｐｏ０間にもヒステリシス
特性があり、光双安定性を示す。しかしこの装置ではフ
ィードバックを電流と光でかけているので、動作速度が
遅い。
このように５ＥＥＤでは入力光と出力光の波長が同じ、
出力光強度の変化範囲が入射光によって決まるなどの問
題があり、またＢＩＬＤでは動作速度が遅いという問題
がある。
出力光強度の変化範囲が入射光によって決まるなどの問
題があり、またＢＩＬＤでは動作速度が遅いという問題
がある。
本発明はか＼る点を改善し、光入出力のインバータ論理
動作及び記憶動作を行なう、入力光に対し出力光の波長
や光強度の変化範囲に自由度を持った光機能素子を提供
することを目的とするものである。
動作及び記憶動作を行なう、入力光に対し出力光の波長
や光強度の変化範囲に自由度を持った光機能素子を提供
することを目的とするものである。
第１図に本発明の光機能素子の構成を示す。ＬＤは半導
体レーザ（レーザダイオード）で、順バイアスされる。
体レーザ（レーザダイオード）で、順バイアスされる。
ＰＤはフォトディテクタ（光ダイオード）で、半導体レ
ーザＬＤと並列に接続される。Ｒ、Ｒ！は抵抗で、図示
のようにＬＤとＲ２が直列、これらにＰＤが並列、更に
これら全体に対しＲＩが直列に入る。ｖｏは正の電源電
圧または電源である。
ーザＬＤと並列に接続される。Ｒ、Ｒ！は抵抗で、図示
のようにＬＤとＲ２が直列、これらにＰＤが並列、更に
これら全体に対しＲＩが直列に入る。ｖｏは正の電源電
圧または電源である。
第１図では、入力光強度Ｐｉｎ＝Ｏの初期状態で半導体
レーザＬＤを流れる電流Ｉ、が該レーザの発振闇値以上
になるように電源電圧Ｖｏを設定する。
レーザＬＤを流れる電流Ｉ、が該レーザの発振闇値以上
になるように電源電圧Ｖｏを設定する。
この状態で、フォトディテクタＰＤに対する入力光強度
Ｐｉｎを大きくして行くと、第２図（ａ）に示すように
該ディテクタを流れる電流りが大きくなり、これは第２
図（ｂ）に示すように抵抗ＲＩ の電圧ｖｂを大にする
。電圧■。は変らないから、該ｖｂの増大で電流りは第
２図（Ｃ）のように減少し、第２図（ｄ）のように出力
光強度Ｐｏｕｔは減少する。
Ｐｉｎを大きくして行くと、第２図（ａ）に示すように
該ディテクタを流れる電流りが大きくなり、これは第２
図（ｂ）に示すように抵抗ＲＩ の電圧ｖｂを大にする
。電圧■。は変らないから、該ｖｂの増大で電流りは第
２図（Ｃ）のように減少し、第２図（ｄ）のように出力
光強度Ｐｏｕｔは減少する。
こうして入力光Ｐｉｎと出力光ＰｏｕｔＯ間にインバー
タ特性が得られる。
タ特性が得られる。
この光機能素子では、出力光は入力光の透過光ではなく
、出力光の波長が入力光の波長と同じ、ということはな
い。また入力光の変化に対する出力光の変化は、電流り
とＩ２が流れる抵抗Ｒ５の値などによっても変わり、出
力光の変化範囲が入力光変化範囲で定まってしまうこと
はない。更に光と電流による帰還ではないから、動作速
度が遅いということもない。
、出力光の波長が入力光の波長と同じ、ということはな
い。また入力光の変化に対する出力光の変化は、電流り
とＩ２が流れる抵抗Ｒ５の値などによっても変わり、出
力光の変化範囲が入力光変化範囲で定まってしまうこと
はない。更に光と電流による帰還ではないから、動作速
度が遅いということもない。
フォトディテクタＰＤに第３図（ａ）のような入力光強
度Ｐｉｎ対光電光電流Ｉ２特性つ光学非線形性（ヒステ
リシス）のあるものを用いると、入力光強度Ｐｉｎ対抵
抗抵抗Ｒ８圧ｖｂ、同Ｐｉｎ対し−ザ電流Ｉ、の特性は
第３図（ｂ）（Ｃ）の如くなり、入力光強度Ｐｉｎ対出
力光強度Ｐｏｕｔの特性は第３図（ｄ）の如くヒステリ
シスを持つ。
度Ｐｉｎ対光電光電流Ｉ２特性つ光学非線形性（ヒステ
リシス）のあるものを用いると、入力光強度Ｐｉｎ対抵
抗抵抗Ｒ８圧ｖｂ、同Ｐｉｎ対し−ザ電流Ｉ、の特性は
第３図（ｂ）（Ｃ）の如くなり、入力光強度Ｐｉｎ対出
力光強度Ｐｏｕｔの特性は第３図（ｄ）の如くヒステリ
シスを持つ。
第１図のフォトダイオードＰＤに通常のＰｉｎフォトダ
イオードを用い、Ｒ＋＝４７０Ω、Ｒ２＝１０Ω、■。
イオードを用い、Ｒ＋＝４７０Ω、Ｒ２＝１０Ω、■。
＝２０Ｖとして入／出力光強度の関係を測定した。結果
を第４図に示す。第２図（ｄ）の如きインバータ特性に
なっている。
を第４図に示す。第２図（ｄ）の如きインバータ特性に
なっている。
また第１図のフォトディテクタＰＤに、ｉ層にＭＱＷを
用いたＰｉｎフォトダイオードを用い、Ｒ，＝４７０Ω
、Ｒｚ＝ｉ０Ω、Ｖ０＝２０Ｖとして、該Ｐｉｎフォト
ダイオードに逆バイアスをかけて入／出力光強度の関係
を測定した。この結果を第５図（ａ）に示す。
用いたＰｉｎフォトダイオードを用い、Ｒ，＝４７０Ω
、Ｒｚ＝ｉ０Ω、Ｖ０＝２０Ｖとして、該Ｐｉｎフォト
ダイオードに逆バイアスをかけて入／出力光強度の関係
を測定した。この結果を第５図（ａ）に示す。
また他は同じとしてＲ，＝４１０Ωとすると、第５図い
）の特性が得られた。このように、出力光強度Ｐｏｕｔ
の変動範囲は入力光強度Ｐｉｎによらず、抵抗Ｒ１を変
えることにより自由に変えられる。
）の特性が得られた。このように、出力光強度Ｐｏｕｔ
の変動範囲は入力光強度Ｐｉｎによらず、抵抗Ｒ１を変
えることにより自由に変えられる。
電流Ｉ１は抵抗Ｒｔによっても変えられるから出力光強
度Ｐｏｕｔの変動範囲は抵抗Ｒ８にのみ、またはＲＩと
Ｒｔにより変えることもできる。
度Ｐｏｕｔの変動範囲は抵抗Ｒ８にのみ、またはＲＩと
Ｒｔにより変えることもできる。
また入力光強度を第３図（ｄ）のようにヒステリシスル
ープ中の値ＰｉｎＯを中心としてパルス状に変化させる
と、第６図に示すように出力光強度Ｐｏｕｔを矩形波状
に変化させることができる。これは入力光強度Ｐｉｎを
増加させるパルスで“０”記憶、減少させるパルスで１
”記憶、と考えることができ、インバータメモリとして
扱うことができる。
ープ中の値ＰｉｎＯを中心としてパルス状に変化させる
と、第６図に示すように出力光強度Ｐｏｕｔを矩形波状
に変化させることができる。これは入力光強度Ｐｉｎを
増加させるパルスで“０”記憶、減少させるパルスで１
”記憶、と考えることができ、インバータメモリとして
扱うことができる。
フォトディテクタＰＤとしてはＡＰＤ （アバランシェ
フォトダイオード）などを用いてもよい。
フォトダイオード）などを用いてもよい。
またフォトディテクタ電流Ｉ２を直接抵抗ＲＩへ流す代
りに、トランジスタなどの増幅素子を介在させてもよい
。
りに、トランジスタなどの増幅素子を介在させてもよい
。
以上説明したように本発明によれば、光のインバータ動
作、光のインバータメモリ動作が可能になり、この新た
な光機能素子で光情報処理の発展に寄与することができ
る。
作、光のインバータメモリ動作が可能になり、この新た
な光機能素子で光情報処理の発展に寄与することができ
る。
第１図は本発明の原理図、
第２図は第１図の動作説明図、
第３図は非線形性フォトディテクタの特性図、第４図は
光インバータ動作の実測例を示すグラフ、 第５図は光インバータメモリの実測例を示すグラフ、 第６図は光インバータメモリ動作の説明図、第７図は５
ＥＥＤの説明図、 第８図はＢＩＬＤの説明図である。 第１図でＬＤは半導体レーザ、ＰＤはフォトディテクタ
、 Ｒ，、Ｒ。 は抵抗、 ０ は電源である。 出 願 人 官 士 通 株 式 ％式％ 非線形７ｔｉデイテクグつ特１図 箪３図 七
光インバータ動作の実測例を示すグラフ、 第５図は光インバータメモリの実測例を示すグラフ、 第６図は光インバータメモリ動作の説明図、第７図は５
ＥＥＤの説明図、 第８図はＢＩＬＤの説明図である。 第１図でＬＤは半導体レーザ、ＰＤはフォトディテクタ
、 Ｒ，、Ｒ。 は抵抗、 ０ は電源である。 出 願 人 官 士 通 株 式 ％式％ 非線形７ｔｉデイテクグつ特１図 箪３図 七
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、順方向にバイアスした半導体レーザ（ＬＤ）にフォ
トディテクタ（ＰＤ）を並列接続し、これらに直列に抵
抗（Ｒ＿１）を接続して全体を電源間に接続し、 フォトディテクタに入力光を加えない状態で半導体レー
ザがレーザ発振するように電源電圧を定めて、 フォトディテクタへの入力光強度（Ｐ＿ｉ＿ｎ）に対し
インバータ特性の出力光強度（Ｐ＿ｏ＿ｕ＿ｔ）を半導
体レーザから得ることを特徴とする光機能素子の駆動方
法。 ２、順方向にバイアスした半導体レーザ（ＬＤ）に、入
力光強度（Ｐ＿ｉ＿ｎ）対光電流（Ｉ＿２）特性がヒス
テリシスループを持つフォトディテクタ（ＰＤ）を並列
接続し、これらに直列に抵抗（Ｒ＿１）を接続して全体
を電源間に接続し、 フォトディテクタに入力光を加えない状態で半導体レー
ザがレーザ発振するように電源電圧を定め、 フォトディテクタへはヒステリシスループ内の値を中心
にしてパルス状に増減する入力光を加えて、半導体レー
ザの出力光強度にインバータ特性とメモリ特性を同時に
持たせることを特徴とする光機能素子の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1168393A JP2812494B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 光機能素子の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1168393A JP2812494B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 光機能素子の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0333835A true JPH0333835A (ja) | 1991-02-14 |
| JP2812494B2 JP2812494B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=15867284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1168393A Expired - Lifetime JP2812494B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 光機能素子の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812494B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6157552U (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-17 |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP1168393A patent/JP2812494B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6157552U (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-17 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2812494B2 (ja) | 1998-10-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080807 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090807 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |