JPH04313735A - 光素子の多重安定性取得方法 - Google Patents
光素子の多重安定性取得方法Info
- Publication number
- JPH04313735A JPH04313735A JP3066408A JP6640891A JPH04313735A JP H04313735 A JPH04313735 A JP H04313735A JP 3066408 A JP3066408 A JP 3066408A JP 6640891 A JP6640891 A JP 6640891A JP H04313735 A JPH04313735 A JP H04313735A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- incident light
- optical
- diagram
- explaining
- characteristic
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
- H10F30/223—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PIN barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/10—Semiconductor bodies
- H10F77/14—Shape of semiconductor bodies; Shapes, relative sizes or dispositions of semiconductor regions within semiconductor bodies
- H10F77/146—Superlattices; Multiple quantum well structures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光情報処理システム
例えば光コンピュ−タ等に用いられる光多重安定素子に
関するものである。さらに詳しくは、光コンピュ−タ等
の論理素子あるいはメモリ素子等に用いる光多重安定素
子に関するものである。
例えば光コンピュ−タ等に用いられる光多重安定素子に
関するものである。さらに詳しくは、光コンピュ−タ等
の論理素子あるいはメモリ素子等に用いる光多重安定素
子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３２は Ｄａｖｉｄ Ａ．Ｂ．Ｍｉｌ
ｌｅｒ ｅｔ．ａｌ．，ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，ＱＥ−２１，１４６２（１９８
５）に示された従来の光双安定素子を示す概念図であり
、１はＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ 多重量子井戸層、３は
アンドープＡｌＧａＡｓ 層、４はｐ型ＡｌＧａＡｓ
層、５はｎ型ＡｌＧａＡｓ 層、８は電極、９は外部抵
抗、１１は外部電源を示す。また図３３は動作を説明す
るための図、図３４は動作特性を示す図である。
ｌｅｒ ｅｔ．ａｌ．，ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，ＱＥ−２１，１４６２（１９８
５）に示された従来の光双安定素子を示す概念図であり
、１はＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ 多重量子井戸層、３は
アンドープＡｌＧａＡｓ 層、４はｐ型ＡｌＧａＡｓ
層、５はｎ型ＡｌＧａＡｓ 層、８は電極、９は外部抵
抗、１１は外部電源を示す。また図３３は動作を説明す
るための図、図３４は動作特性を示す図である。
【０００３】次に動作について説明する。従来の光双安
定素子は、以上のように構成されており、ｐ−ｉ−ｎフ
ォトダイオードに抵抗値Ｒをもつ外部抵抗９を介して逆
バイアスＶｅｘを外部電源１１により印加するようにな
っている。ここで、フォトダイオード内部にある多重量
子井戸層１では量子準位間遷移に対応した励起子吸収に
よりシャープな吸収スペクトルをもつ。また吸収スペク
トルのピークは内部電界を変えることによりシフトさせ
ることができる。このことを逆に言えば、ある入射光の
波長に対して、吸収率はある内部電界においてピークを
持つといえる。
定素子は、以上のように構成されており、ｐ−ｉ−ｎフ
ォトダイオードに抵抗値Ｒをもつ外部抵抗９を介して逆
バイアスＶｅｘを外部電源１１により印加するようにな
っている。ここで、フォトダイオード内部にある多重量
子井戸層１では量子準位間遷移に対応した励起子吸収に
よりシャープな吸収スペクトルをもつ。また吸収スペク
トルのピークは内部電界を変えることによりシフトさせ
ることができる。このことを逆に言えば、ある入射光の
波長に対して、吸収率はある内部電界においてピークを
持つといえる。
【０００４】フォトダイオードに入射した光は多重量子
井戸層１で吸収され、それに応じた光電流Ｉが流れる。 図３３はフォトダイオードに印加される電圧Ｖとフォト
ダイオードの光の吸収率Ｓとの関係を示す図である。図
から解るように、光の吸収率はフォトダイオードに印加
される電圧が特定の値でピークを持っている。図３２の
回路では外部抵抗９で、光電流Ｉにより電圧降下を生じ
、フォトダイオードに加わる電圧ＶはＶｅｘからＶｅｘ
−ＩＲに変化する。また光電流Ｉと吸収率Ｓの関係はＩ
＝αＳＰｉｎ −−−−−−−
−−−式１として得られる。ここでαは比例定数、Ｐｉ
ｎは入射光強度である。
井戸層１で吸収され、それに応じた光電流Ｉが流れる。 図３３はフォトダイオードに印加される電圧Ｖとフォト
ダイオードの光の吸収率Ｓとの関係を示す図である。図
から解るように、光の吸収率はフォトダイオードに印加
される電圧が特定の値でピークを持っている。図３２の
回路では外部抵抗９で、光電流Ｉにより電圧降下を生じ
、フォトダイオードに加わる電圧ＶはＶｅｘからＶｅｘ
−ＩＲに変化する。また光電流Ｉと吸収率Ｓの関係はＩ
＝αＳＰｉｎ −−−−−−−
−−−式１として得られる。ここでαは比例定数、Ｐｉ
ｎは入射光強度である。
【０００５】これから、吸収率Ｓは
Ｓ＝（Ｖｅｘ−Ｖ）／αＲＰｉｎ −−−−−−−−
−式２として求められる。すなわち、吸収率Ｓは入射光
強度Ｐｉｎが大きくなればなるほど傾きが小さくなる直
線で表わすことができる。図３３の直線Ａ〜Ｄはそれぞ
れ異なる入射光強度Ｐｉｎに対しての式２の表わす直線
を示す。実際の動作点は、この直線と上述したフォトダ
イオードに印加される電圧Ｖとフォトダイオードの光の
吸収率Ｓとの関係を示す曲線との交点で表わされる。
−式２として求められる。すなわち、吸収率Ｓは入射光
強度Ｐｉｎが大きくなればなるほど傾きが小さくなる直
線で表わすことができる。図３３の直線Ａ〜Ｄはそれぞ
れ異なる入射光強度Ｐｉｎに対しての式２の表わす直線
を示す。実際の動作点は、この直線と上述したフォトダ
イオードに印加される電圧Ｖとフォトダイオードの光の
吸収率Ｓとの関係を示す曲線との交点で表わされる。
【０００６】直線Ａ及びＤはフォトダイオードに印加さ
れる電圧Ｖとフォトダイオードの光の吸収率Ｓとの関係
を示す曲線と１つの交点しか持たないが、直線ＢとＣの
間では３つの交点で得られる。この３つの交点のうち中
央の交点は不安定点であり、他の２つの交点は安定点で
ある。すなわち、直線ＢとＣの間では双安定特性を示す
。図３４に入射光強度Ｐｉｎと出射光強度Ｐｏｕｔとの
関係を示す。ある入射光強度Ｐｉｎの範囲で双安定特性
がえられている。すなわち入射光強度を増加させて行く
とある入射光強度で急激に出射光強度が減少し、逆に入
射光強度を弱くしていくと、ある入射光強度で急激に出
射光強度が増大するようになる。しかし、この特性と異
なり、例えば入射光強度Ｐｉｎを増大させた時に出射光
強度Ｐｏｕｔ がある入射光強度Ｐｉｎのとき急激に増
大し、入射光強度Ｐｉｎを減少させる時に出射光強度Ｐ
ｏｕｔ がある入射光強度Ｐｉｎのとき急激に減少する
ような特性を得ることは不可能である。
れる電圧Ｖとフォトダイオードの光の吸収率Ｓとの関係
を示す曲線と１つの交点しか持たないが、直線ＢとＣの
間では３つの交点で得られる。この３つの交点のうち中
央の交点は不安定点であり、他の２つの交点は安定点で
ある。すなわち、直線ＢとＣの間では双安定特性を示す
。図３４に入射光強度Ｐｉｎと出射光強度Ｐｏｕｔとの
関係を示す。ある入射光強度Ｐｉｎの範囲で双安定特性
がえられている。すなわち入射光強度を増加させて行く
とある入射光強度で急激に出射光強度が減少し、逆に入
射光強度を弱くしていくと、ある入射光強度で急激に出
射光強度が増大するようになる。しかし、この特性と異
なり、例えば入射光強度Ｐｉｎを増大させた時に出射光
強度Ｐｏｕｔ がある入射光強度Ｐｉｎのとき急激に増
大し、入射光強度Ｐｉｎを減少させる時に出射光強度Ｐ
ｏｕｔ がある入射光強度Ｐｉｎのとき急激に減少する
ような特性を得ることは不可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の光双安定素子は
以上のような特性をもつので、安定点が３つ以上あるよ
うな光多重安定特性を得ることは困難であり、また得ら
れる光双安定特性は１種類しかないなどの問題点があっ
た。
以上のような特性をもつので、安定点が３つ以上あるよ
うな光多重安定特性を得ることは困難であり、また得ら
れる光双安定特性は１種類しかないなどの問題点があっ
た。
【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、多種類の、入射光波長あるいは
入射光強度に対する光多重安定特性を示す光多重安定素
子を提供することを目的としている。
ためになされたもので、多種類の、入射光波長あるいは
入射光強度に対する光多重安定特性を示す光多重安定素
子を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光多重安
定素子は、量子井戸構造を含むｐ−ｉ−ｎダイオードと
直列に外部抵抗を接続し、入射光波長あるいは入射光強
度に対する光双安定特性を示すものを光学的に直列に多
段接続したものである。
定素子は、量子井戸構造を含むｐ−ｉ−ｎダイオードと
直列に外部抵抗を接続し、入射光波長あるいは入射光強
度に対する光双安定特性を示すものを光学的に直列に多
段接続したものである。
【００１０】
【作用】この発明における光多重安定素子は、入射光波
長あるいは入射光強度に対して光双安定特性を示す素子
構造を光学的に直列に多段接続したために、多種類の入
射光波長あるいは入射光強度に対する光多重安定特性が
得られる。
長あるいは入射光強度に対して光双安定特性を示す素子
構造を光学的に直列に多段接続したために、多種類の入
射光波長あるいは入射光強度に対する光多重安定特性が
得られる。
【００１１】
【実施例】実施例１．
以下この発明の一実施例を図について説明する。図１（
ａ）は本発明の一実施例による光多重安定素子を示す図
であり、図において、１、２はＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
多重量子井戸層、３はアンドープＡｌＧａＡｓ層、４
はｐ型ＡｌＧａＡｓ 層、５はｎ型ＡｌＧａＡｓ 層、
６はｐ型ＧａＡｓ層、７はｎ型ＧａＡｓ層、８は電極、
９、１０は電気抵抗、１１、１２は外部電源である。ま
た図１（ｂ）〜（ｇ）は本発明の一実施例による光多重
安定素子における動作特性を説明するための図あるいは
動作特性を示す図である。
ａ）は本発明の一実施例による光多重安定素子を示す図
であり、図において、１、２はＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
多重量子井戸層、３はアンドープＡｌＧａＡｓ層、４
はｐ型ＡｌＧａＡｓ 層、５はｎ型ＡｌＧａＡｓ 層、
６はｐ型ＧａＡｓ層、７はｎ型ＧａＡｓ層、８は電極、
９、１０は電気抵抗、１１、１２は外部電源である。ま
た図１（ｂ）〜（ｇ）は本発明の一実施例による光多重
安定素子における動作特性を説明するための図あるいは
動作特性を示す図である。
【００１２】次に動作について説明する。まず量子井戸
構造を１つだけもつ図２のようなｐ−ｉ−ｎ型素子につ
いてその特性を説明する。
構造を１つだけもつ図２のようなｐ−ｉ−ｎ型素子につ
いてその特性を説明する。
【００１３】図２において図１と同一符号は同一又は相
当部分である。上述した通り、量子井戸では量子準位間
遷移に対応した励起子吸収によりシャープな吸収スペク
トルをもち、またその吸収率のピークはこのｐ−ｉ−ｎ
型素子に印加される電圧（以下内部電圧Ｖｉｎと呼ぶ）
を変えることによりシフトさせることができる。図３（
ａ）はｐ−ｉ−ｎ型素子の量子井戸層１に印加される内
部電圧Ｖｉｎを変化させたときの光電流スペクトル、即
ち光吸収スペクトルを示す。図においてＶ０ の値は外
部印加逆バイアス電圧Ｖと素子固有のビルトイン電圧と
の和である。
当部分である。上述した通り、量子井戸では量子準位間
遷移に対応した励起子吸収によりシャープな吸収スペク
トルをもち、またその吸収率のピークはこのｐ−ｉ−ｎ
型素子に印加される電圧（以下内部電圧Ｖｉｎと呼ぶ）
を変えることによりシフトさせることができる。図３（
ａ）はｐ−ｉ−ｎ型素子の量子井戸層１に印加される内
部電圧Ｖｉｎを変化させたときの光電流スペクトル、即
ち光吸収スペクトルを示す。図においてＶ０ の値は外
部印加逆バイアス電圧Ｖと素子固有のビルトイン電圧と
の和である。
【００１４】図３（ａ）に示す特性から、色々な波長λ
ｎ に対する内部電圧Ｖｉｎと光電流Ｉとの関係は図３
（ｂ）のように表すことができる。一方、光電流Ｉは波
長λ、入射光強度Ｐｉｎ、および内部電圧Ｖｉｎの関数
であり、 Ｖｉｎ＝Ｖ０−Ｉ（Ｖｉｎ，Ｐ ｉｎ，λ）Ｒ−−−−
−式３と表わすことができる。
ｎ に対する内部電圧Ｖｉｎと光電流Ｉとの関係は図３
（ｂ）のように表すことができる。一方、光電流Ｉは波
長λ、入射光強度Ｐｉｎ、および内部電圧Ｖｉｎの関数
であり、 Ｖｉｎ＝Ｖ０−Ｉ（Ｖｉｎ，Ｐ ｉｎ，λ）Ｒ−−−−
−式３と表わすことができる。
【００１５】式３で表される直線と図３（ｂ）の曲線と
の交点から外部抵抗９をもつ系での光電流あるいは吸収
スペクトルが求められる。図３（ｃ）はこのようにして
求められた特性図である。ここで、まず外部抵抗９がな
いとき、即ちＲ＝０のときは当然、図３（ａ）のＶｉｎ
＝Ｖ０ に対する光電流スペクトルと同様のスペクトル
を示す。次に、外部抵抗９として抵抗値Ｒ１ を接続し
た場合、光電流の発生により外部抵抗９において電圧降
下が生じ、内部電圧Ｖｉｎは減少する。
の交点から外部抵抗９をもつ系での光電流あるいは吸収
スペクトルが求められる。図３（ｃ）はこのようにして
求められた特性図である。ここで、まず外部抵抗９がな
いとき、即ちＲ＝０のときは当然、図３（ａ）のＶｉｎ
＝Ｖ０ に対する光電流スペクトルと同様のスペクトル
を示す。次に、外部抵抗９として抵抗値Ｒ１ を接続し
た場合、光電流の発生により外部抵抗９において電圧降
下が生じ、内部電圧Ｖｉｎは減少する。
【００１６】このため図３（ａ）からもわかるように吸
収のピーク波長は短波長側にシフトし、図３（ｃ）のＲ
１ で示す曲線のように吸収スペクトルの自己変形が生
じる。さらに外部抵抗９の抵抗値を大きくしていくと、
吸収スペクトルにヒステリシス特性が得られる。この特
性、即ち吸収スペクトルにヒステリシス特性を示す光の
波長は外部抵抗や電圧など電気的パラメータを変えるこ
とにより制御可能である。また図３（ｃ）から出射光強
度Ｐｏｕｔ あるいは透過率を求めると図３（ｄ）のよ
うになる。
収のピーク波長は短波長側にシフトし、図３（ｃ）のＲ
１ で示す曲線のように吸収スペクトルの自己変形が生
じる。さらに外部抵抗９の抵抗値を大きくしていくと、
吸収スペクトルにヒステリシス特性が得られる。この特
性、即ち吸収スペクトルにヒステリシス特性を示す光の
波長は外部抵抗や電圧など電気的パラメータを変えるこ
とにより制御可能である。また図３（ｃ）から出射光強
度Ｐｏｕｔ あるいは透過率を求めると図３（ｄ）のよ
うになる。
【００１７】次に、図１に示す本実施例における素子の
動作について説明する。光の入射側ダイオードに流れる
光電流Ｉ１ の波長スペクトルは、そのヒステリシス特
性を生じる付近を拡大してみると、図１（ｂ）のように
なり、光電流Ｉ１はＩ１ｈとＩ１ｌの２つの値が、波長
λ１Ｓとλ１ｌで切りかわるような波長スペクトル特性
をもつと考えることができる。次段のダイオードに対し
ても、２つの光電流の値が、ある波長で切りかわるよう
な波長スペクトル特性を考えることができるが、その波
長スペクトル特性はダイオードに入射する光の強度Ｐｉ
ｎ２ の大きさによって変化する。このＰｉｎ２ の大
きさは、光の入射側ダイオードの吸収特性（光電流特性
）に依存し、図１（ｂ）のような光電流スペクトルの場
合、Ｉ１ｈではＰｉｎ２ は小さく、Ｉ１ｌではＰｉｎ
２ は大きくなる。すなわち次段のダイオードに入射す
る光の強度は２つの値をもつことになる。
動作について説明する。光の入射側ダイオードに流れる
光電流Ｉ１ の波長スペクトルは、そのヒステリシス特
性を生じる付近を拡大してみると、図１（ｂ）のように
なり、光電流Ｉ１はＩ１ｈとＩ１ｌの２つの値が、波長
λ１Ｓとλ１ｌで切りかわるような波長スペクトル特性
をもつと考えることができる。次段のダイオードに対し
ても、２つの光電流の値が、ある波長で切りかわるよう
な波長スペクトル特性を考えることができるが、その波
長スペクトル特性はダイオードに入射する光の強度Ｐｉ
ｎ２ の大きさによって変化する。このＰｉｎ２ の大
きさは、光の入射側ダイオードの吸収特性（光電流特性
）に依存し、図１（ｂ）のような光電流スペクトルの場
合、Ｉ１ｈではＰｉｎ２ は小さく、Ｉ１ｌではＰｉｎ
２ は大きくなる。すなわち次段のダイオードに入射す
る光の強度は２つの値をもつことになる。
【００１８】そこで、図１（ｃ），（ｄ）のように次段
のダイオードの光電流スペクトルはＰｉｎ２ が小さい
場合と大きい場合の２つが考えられる。Ｐｉｎ２ が大
きいと光電流は多く流れ、外部抵抗による電圧降下が大
きくなるので、ヒステリシス現象の生じる位置は短波長
側でかつ大きい光電流側にシフトする。すなわち、
λ２ｗｓ＞λ２ｓｓ，λ２ｗｌ＜λ２ｓｌ，Ｉ２ｗｈ＜
Ｉ２ｓｈ，Ｉ２ｗｌ＜Ｉ２ｓｌの関係が成り立つ。ここ
で図１（ｃ），（ｄ）の破線で描いている部分は存在し
ないということを示している。 すなわちλ１ｓより短波長側には、Ｐｉｎ２小という状
態は存在せず，λ１ｌより長波長側ではＰｉｎ２大とい
う状態は存在しない。結局、Ｉ２ の波長スペクトル特
性は図１（ｃ），（ｄ）を重ね合わせた形をしている図
１（ｇ）のように４重安定特性を含む複雑な振るまいを
する。
のダイオードの光電流スペクトルはＰｉｎ２ が小さい
場合と大きい場合の２つが考えられる。Ｐｉｎ２ が大
きいと光電流は多く流れ、外部抵抗による電圧降下が大
きくなるので、ヒステリシス現象の生じる位置は短波長
側でかつ大きい光電流側にシフトする。すなわち、
λ２ｗｓ＞λ２ｓｓ，λ２ｗｌ＜λ２ｓｌ，Ｉ２ｗｈ＜
Ｉ２ｓｈ，Ｉ２ｗｌ＜Ｉ２ｓｌの関係が成り立つ。ここ
で図１（ｃ），（ｄ）の破線で描いている部分は存在し
ないということを示している。 すなわちλ１ｓより短波長側には、Ｐｉｎ２小という状
態は存在せず，λ１ｌより長波長側ではＰｉｎ２大とい
う状態は存在しない。結局、Ｉ２ の波長スペクトル特
性は図１（ｃ），（ｄ）を重ね合わせた形をしている図
１（ｇ）のように４重安定特性を含む複雑な振るまいを
する。
【００１９】ここで図１（ｇ）の破線で描いた部分は、
普通に波長をスキャンしただけでは現れない部分である
。すなわち短波長側から長波長側へスキャンすると図１
（ｅ）のようになり、逆にスキャンすると図１（ｆ）の
ようになる。破線の部分は途中でスキャン方向を変える
ことにより得ることができる。
普通に波長をスキャンしただけでは現れない部分である
。すなわち短波長側から長波長側へスキャンすると図１
（ｅ）のようになり、逆にスキャンすると図１（ｆ）の
ようになる。破線の部分は途中でスキャン方向を変える
ことにより得ることができる。
【００２０】ここで、ヒステリシス特性を生じるエッジ
の波長は、それぞれ電気的に制御することができるので
、λ１ｓ，λ１ｌ，λ２ｗｓ，λ２ｗｌ，λ２ｓｓ，λ
２ｓｌの値の種々な組み合わせについての動作特性を得
ることができる。（ただし、λ１ｓ＜λ１ｌ，λ２ｗｓ
＜λ２ｗｌ，λ２ｓｓ＜λ２ｓｌ，λ２ｗｓ＜λ２ｓｓ
，λ２ｗｌ＜λ２ｓｌの関係は満たしていなければなら
ない。）すなわち、図１の他に図４〜図２６の２３通り
の組み合わせが考えられる。
の波長は、それぞれ電気的に制御することができるので
、λ１ｓ，λ１ｌ，λ２ｗｓ，λ２ｗｌ，λ２ｓｓ，λ
２ｓｌの値の種々な組み合わせについての動作特性を得
ることができる。（ただし、λ１ｓ＜λ１ｌ，λ２ｗｓ
＜λ２ｗｌ，λ２ｓｓ＜λ２ｓｌ，λ２ｗｓ＜λ２ｓｓ
，λ２ｗｌ＜λ２ｓｌの関係は満たしていなければなら
ない。）すなわち、図１の他に図４〜図２６の２３通り
の組み合わせが考えられる。
【００２１】また図４〜図２６ではＩ２ｗｌ＞Ｉ２ｓｌ
の場合だけを示しているが、Ｉ２ｗｈ＜Ｉ２ｓｌの場合
も考えることができるので、例えば図２７に示すような
特性も得られる。これはヒステリシスエッジの波長の位
置関係は図１と同じものである。その他にも、図２８お
よび図２９に示す８通りの特性が得られる。ヒステリシ
スエッジ波長の位置関係はそれぞれ図１０，図１１，図
１２，図１３，図１７，図１８，図２０，図２４と同じ
である。結局、図１の光多重安定素子は３３通りのスペ
クトル特性を示すことがわかる。
の場合だけを示しているが、Ｉ２ｗｈ＜Ｉ２ｓｌの場合
も考えることができるので、例えば図２７に示すような
特性も得られる。これはヒステリシスエッジの波長の位
置関係は図１と同じものである。その他にも、図２８お
よび図２９に示す８通りの特性が得られる。ヒステリシ
スエッジ波長の位置関係はそれぞれ図１０，図１１，図
１２，図１３，図１７，図１８，図２０，図２４と同じ
である。結局、図１の光多重安定素子は３３通りのスペ
クトル特性を示すことがわかる。
【００２２】実施例２．
上記実施例では，ｐ−ｉ−ｎダイオードを２段重ねた素
子について説明してきたが、３段以上重ねた素子も同様
に、さらに多くの種類の光多重安定特性を得ることがで
きる。
子について説明してきたが、３段以上重ねた素子も同様
に、さらに多くの種類の光多重安定特性を得ることがで
きる。
【００２３】実施例３．
また上記実施例では、入射光の波長に対する光電流応答
の特性について述べたが、同様にして入射光強度に対す
る出射光強度の応答についても、多種類の光多重安定特
性が得られる。
の特性について述べたが、同様にして入射光強度に対す
る出射光強度の応答についても、多種類の光多重安定特
性が得られる。
【００２４】実施例４．
さらに上記実施例においては、独立した２つのダイオー
ドを光学的に直列に接続したものについて説明したが、
図３０に示すようにｎ−ｉ−ｐ−ｉ−ｎ構造にして、モ
ノリシックに集積した素子についても同様の光多重安定
特性が得られる。
ドを光学的に直列に接続したものについて説明したが、
図３０に示すようにｎ−ｉ−ｐ−ｉ−ｎ構造にして、モ
ノリシックに集積した素子についても同様の光多重安定
特性が得られる。
【００２５】実施例４．
また図３１に示すように、アンドープＡｌＧａＡｓ 層
１３で電気的分離を行なうｐ−ｉ−ｎ−ｉ−ｐ−ｉ−ｎ
構造にしてもよい。
１３で電気的分離を行なうｐ−ｉ−ｎ−ｉ−ｐ−ｉ−ｎ
構造にしてもよい。
【００２６】実施例５．
また上記実施例では通常の多重量子井戸構造を有する素
子について説明したが、この多重量子井戸構造のかわり
に非対称二重量子井戸構造や、結合量子井戸構造などを
用いても同様の光多重安定素子を実現できる。
子について説明したが、この多重量子井戸構造のかわり
に非対称二重量子井戸構造や、結合量子井戸構造などを
用いても同様の光多重安定素子を実現できる。
【００２７】実施例６．
さらに上記実施例では、外部直列抵抗として、線形特性
をもつ電気抵抗を使用した場合について説明したが、非
線形特性をもつ素子、例えばダイオードや、トランジス
タなどを使用しても同様な光多重安定素子を実現できる
。
をもつ電気抵抗を使用した場合について説明したが、非
線形特性をもつ素子、例えばダイオードや、トランジス
タなどを使用しても同様な光多重安定素子を実現できる
。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、量子
井戸構造を光吸収層に有するダイオード構造に、入射光
により発生する光電流によって電圧降下を発生する抵抗
を直列に接続し、入射光波長あるいは入射光強度に対し
て光双安定特性を示すものを光学的に直列に多段配置し
たので、多種類の入射光の波長あるいは多種類の入射光
強度に対して光多重安定特性を得ることができる。
井戸構造を光吸収層に有するダイオード構造に、入射光
により発生する光電流によって電圧降下を発生する抵抗
を直列に接続し、入射光波長あるいは入射光強度に対し
て光双安定特性を示すものを光学的に直列に多段配置し
たので、多種類の入射光の波長あるいは多種類の入射光
強度に対して光多重安定特性を得ることができる。
【図１】この発明の一実施例による光多重安定素子の構
成図及び光の吸収率と光電流を示す特性図である。
成図及び光の吸収率と光電流を示す特性図である。
【図２】図１の光多重安定素子の部分構成図である。
【図３】図２の素子の光の吸収及び透過特性を説明する
ための特性図である。
ための特性図である。
【図４】図１の素子の他の特性を説明するための第２の
特性図である。
特性図である。
【図５】図１の素子の他の特性を説明するための第３の
特性図である。
特性図である。
【図６】図１の素子の他の特性を説明するための第４の
特性図である。
特性図である。
【図７】図１の素子の他の特性を説明するための第５の
特性図である。
特性図である。
【図８】図１の素子の他の特性を説明するための第６の
特性図である。
特性図である。
【図９】図１の素子の他の特性を説明するための第７の
特性図である。
特性図である。
【図１０】図１の素子の他の特性を説明するための第８
の特性図である。
の特性図である。
【図１１】図１の素子の他の特性を説明するための第９
特性図である。
特性図である。
【図１２】図１の素子の他の特性を説明するための第１
０の特性図である。
０の特性図である。
【図１３】図１の素子の他の特性を説明するための第１
１の特性図である。
１の特性図である。
【図１４】図１の素子の他の特性を説明するための第１
２の特性図である。
２の特性図である。
【図１５】図１の素子の他の特性を説明するための第１
３の特性図である。
３の特性図である。
【図１６】図１の素子の他の特性を説明するための第１
４の特性図である。
４の特性図である。
【図１７】図１の素子の他の特性を説明するための第１
５の特性図である。
５の特性図である。
【図１８】図１の素子の他の特性を説明するための第１
６の特性図である。
６の特性図である。
【図１９】図１の素子の他の特性を説明するための第１
７の特性図である。
７の特性図である。
【図２０】図１の素子の他の特性を説明するための第１
８の特性図である。
８の特性図である。
【図２１】図１の素子の他の特性を説明するための第１
９の特性図である。
９の特性図である。
【図２２】図１の素子の他の特性を説明するための第２
０の特性図である。
０の特性図である。
【図２３】図１の素子の他の特性を説明するための第２
１の特性図である。
１の特性図である。
【図２４】図１の素子の他の特性を説明するための第２
２の特性図である。
２の特性図である。
【図２５】図１の素子の他の特性を説明するための第２
３の特性図である。
３の特性図である。
【図２６】図１の素子の他の特性を説明するための第２
４の特性図である。
４の特性図である。
【図２７】図１の素子の他の特性を説明するための第２
５の特性図である。
５の特性図である。
【図２８】図１の素子の他の特性を説明するための第２
６〜３０の特性図である。
６〜３０の特性図である。
【図２９】図１の素子の他の特性を説明するための第３
１〜３３の特性図である。
１〜３３の特性図である。
【図３０】本発明の他の実施例による光多重安定素子の
構成図である。
構成図である。
【図３１】本発明の他の実施例による光多重安定素子の
構成図である。
構成図である。
【図３２】従来の光双安定素子の構成図である。
【図３３】従来の素子の光の吸収を示す特性図である。
【図３４】従来の素子の入射光強度と出射光強度の関係
を示す特性図である。
を示す特性図である。
１ ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ 多重量子井戸層２
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ 多重量子井戸層３ アンド
ープＡｌＧａＡｓ 層 ４ ｐ型ＡｌＧａＡｓ 層 ５ ｎ型ＡｌＧａＡｓ 層 ６ ｐ型ＧａＡｓ層 ７ ｎ型ＧａＡｓ層 ８ 電極 ９ 外部抵抗 １１ 外部電源 １２ 外部電源
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ 多重量子井戸層３ アンド
ープＡｌＧａＡｓ 層 ４ ｐ型ＡｌＧａＡｓ 層 ５ ｎ型ＡｌＧａＡｓ 層 ６ ｐ型ＧａＡｓ層 ７ ｎ型ＧａＡｓ層 ８ 電極 ９ 外部抵抗 １１ 外部電源 １２ 外部電源
Claims (1)
- 【請求項１】 ｐ型ドープ層とｎ型トープ層との間に
量子井戸構造の光吸収層を有するダイオードと、このダ
イオードに直列抵抗を介して電源に接続し、上記ダイオ
ードの入射光に対する光吸収特性にヒステリシス特性あ
るいは急激に変化する特性をもたせた複数の素子構造を
光学的に直列に多段接続し、入射光に対する光吸収特性
に多重安定性を有するようにしたことを特徴とする光多
重安定素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6640891A JP2906713B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 光素子の多重安定性取得方法 |
| US07/853,085 US5285080A (en) | 1991-03-29 | 1992-03-17 | Method of selective light detection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6640891A JP2906713B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 光素子の多重安定性取得方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04313735A true JPH04313735A (ja) | 1992-11-05 |
| JP2906713B2 JP2906713B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=13314943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6640891A Expired - Fee Related JP2906713B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 光素子の多重安定性取得方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5285080A (ja) |
| JP (1) | JP2906713B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112490305A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-12 | 天津津航技术物理研究所 | 一种可见-紫外双色探测器 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5329136A (en) * | 1993-04-30 | 1994-07-12 | At&T Bell Laboratories | Voltage-tunable photodetector |
| CA2127596C (en) * | 1993-07-16 | 2003-12-02 | Hui Chun Liu | Multicolour voltage tunable quantum well intersubband infrared photodetector and associated method |
| FR2719417B1 (fr) * | 1994-04-28 | 1996-07-19 | Person Henri Le | Composant à hétérostructure semi-conductrice, commande par la lumière pour la génération d'oscillations hyperfréquences. |
| US5594237A (en) * | 1995-02-24 | 1997-01-14 | The Whitaker Corporation | PIN detector having improved linear response |
| JP4786440B2 (ja) * | 2006-07-04 | 2011-10-05 | 日本オプネクスト株式会社 | 面入射型受光素子および光受信モジュール |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4205331A (en) * | 1978-06-09 | 1980-05-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Infrared optical devices of layered structure |
| JPS5593275A (en) * | 1979-01-09 | 1980-07-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light wave separating detector |
| US4843439A (en) * | 1985-08-28 | 1989-06-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Tailorable infrared sensing device with strain layer superlattice structure |
| JPH0728047B2 (ja) * | 1986-02-17 | 1995-03-29 | 日本電気株式会社 | 光トランジスタ |
| US4800262A (en) * | 1987-12-31 | 1989-01-24 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Tri-state optical device with quantum well absorption |
| JPH02170581A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-02 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置 |
| US5144397A (en) * | 1989-03-03 | 1992-09-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Light responsive semiconductor device |
| DE69026168T2 (de) * | 1989-09-06 | 1996-11-28 | Mitsubishi Electric Corp | Lichtdetektionsmethode |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP6640891A patent/JP2906713B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-03-17 US US07/853,085 patent/US5285080A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112490305A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-12 | 天津津航技术物理研究所 | 一种可见-紫外双色探测器 |
| CN112490305B (zh) * | 2020-11-25 | 2022-04-01 | 天津津航技术物理研究所 | 一种可见-紫外双色探测器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5285080A (en) | 1994-02-08 |
| JP2906713B2 (ja) | 1999-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0360833B1 (en) | Symmetrical optical device | |
| US4782223A (en) | Optically bistable photodiode device with voltage control circuitry to change photodiode light absorption | |
| US5451767A (en) | Optical modulator gate array including multi-quantum well photodetector | |
| JP2664510B2 (ja) | 光検出装置，および光検出方法 | |
| US4833511A (en) | Phototransistor device | |
| JP2674626B2 (ja) | 量子井戸光デバイス | |
| JPH04313735A (ja) | 光素子の多重安定性取得方法 | |
| JPH02234135A (ja) | 光論理素子 | |
| JP2547275B2 (ja) | 光論理回路装置 | |
| JP2898467B2 (ja) | 光非線形素子及びその使用方法 | |
| US4999688A (en) | Optical logic element with short switching time | |
| US5097306A (en) | Method of tristable selective light detection with pin diode | |
| US5315105A (en) | Optical operational memory device | |
| JP3198169B2 (ja) | 光不安定装置 | |
| Kwon et al. | A novel all-optical bistable device in a noninterferometric double pI (ESQW's)-n diode structure | |
| JP3145138B2 (ja) | 全光学的光非線型素子 | |
| JP2797512B2 (ja) | 光多重安定素子 | |
| JP2734680B2 (ja) | 光検出法 | |
| JPS6130089A (ja) | 光論理回路 | |
| JPH04199884A (ja) | 全光学的光非線形素子 | |
| JPH0682860B2 (ja) | 光記憶装置 | |
| Zouganeli et al. | Symmetric self-electro-optic effect device using symmetric-cavity quantum well electroabsorption modulators | |
| JP2687677B2 (ja) | ｐｎｐｎ半導体素子の駆動方法 | |
| JPH04245680A (ja) | 光電子集積回路 | |
| US5483375A (en) | Optical ratio amplifier |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |