JPH0433019A - 光情報処理装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、光情報処理装置に関し、特に時系列の光入
力情報を記憶したり、遅延させたり、あるいは時間反転
させたりすることが出来、かつ集積化に適した光情報処
理装置に間するものである。

［従来の技術］ 第４図（ａ＞は例えばＴｈｅ　　５ｏｃｉｅｔｙｏｆ　
　Ｐｈｏｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ　　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎ
ｔａｔｉｏｎ　　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＳＰＩＥ）のＰ
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　　ｖｏｌ、９６３、ｐｐ、２５
５−２５９に示された従来の光情報処理装置を示す平面
図、第４図（ｂ）は各光メモリ素子の断面図である０図
において、（１）は基板、（２）はこの基板上に配され
たｐｎｐｎ光メモリ素子、（３）、（４）はこの光メモ
リ素子（２）にそれぞれ接続されたアノード電極、カソ
ード電極、（５）は基板（１）上に設けられたｎ−Ｇａ
Ａｓ層、（６）はこのｎ−ＧａＡｓ層（５）の一部に設
けられたｎ−ＡｌＧａＡｓ層、（７）はこのｎ−ＡｌＧ
ａＡｓ層上に設けられなｆ）−ＡｌＧａＡｓ層、（８〉
はこのｐ−ＡｌＧａ’Ａｓ層上に設けられたｎ−ＧａＡ
ｓ層、くっ）はこのｎＧａＡｓ層上に設けられたｐ−Ｇ
ａＡｓ層、〈１０）はこのｐ−ＧａＡｓ層上に設けられ
たｐ−ＧａＡｓ層、（１１）は入力光、（１２）は出力
光である。アノード電極（３）はｐ−ＧａＡｓ層（１０
）に接続され、カソード電極（４）はｎ−ＧａＡｓ層に
接続される。

次に、第４図に示した従来の光情報処理装置の動作につ
いて説明する。まず、第４図（ｂ）に示したｐｎｐｎ光
メモリ素子の動作を説明する。アノード電極（３）及び
カソード電極（４）間の電圧を大きくしていくと、ｐｎ
ｐｎ光スイッチは初めは電流が流れないオフ状悪だが、
ある値（スイッチング電圧例えば４Ｖ）よりも電圧が大
きくなると、スイッチオンして大きな電流が流れ発光す
る。

そこで、今度はスイッチング電圧より少し小さい値（例
えば３．５Ｖ）の電圧を印加しておくと、上部から入力
光（１１）があればスイッチオンする。この電圧をゼロ
にした後も一定周期（例えば１０μｓ）で正のリフレッ
シュパルス（１，ＯＶ。

Ｉｏｎｓ）をアノード電′！ｆｌ（３）及びカソード電
極（４）間に印加すればオン状態は保持される。

そして、再び大きな電圧（３，５Ｖ）を印加するとその
素子がオン状態なら発光する６オン状態からオフ状態へ
のリセットは負のパルス電圧を印加することにより実行
される。このようにしてメモリ動作が実現される。

第４図（ａ）はこのｐｎｐｎ光メモリ素子を２次元アレ
イ状に並べたものである。入力光（１１）を移動させれ
ば情報を任意の光メモリ素子内に記憶出来る。また、ｉ
行目のアノード電極（３）を＋１．８Ｖ、ｊ列目のカソ
ード電極（４）を−１゜７■にすると、座標（ｉ、ｊ）
の対応する光メモリ素子の情報が読み出される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の光情報処理装置は以上のように構成されているの
で、時系列の光情報を記憶するには、入力部に入力光の
分岐あるいは偏向等の装置が必要になり、またある光メ
モリ素子内の情報をとなりの光メモリ素子に転送出来な
いという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、光メモリ素子間の情報の転送ができると共に
時系列信号を記憶及び遅延することが出来、しかも集積
化に適した光情報処理装置を得ることを目的とする。

し課題を解決するための手段］ この発明に係る光情報処理装置は、キャリアの蓄積量で
情報を記憶する複数の光メモリ素子と、これらの光メモ
リ素子間で蓄積キャリアの転送、交換又は演算を行う手
段とを備えたものである。

［作用］ この発明においては、情報を表すキャリアを光メモリ素
子間で移動させるので、光メモリ素子間の情報の転送、
従って遅延、記憶が可能となる。

また、−度記憶された時系列の情報を逆向きに転送すれ
ば、時系列信号を時間反転出来るため、光メモリ、遅延
線としてばがっでなくコリレーション、コンポルージョ
ンの演算器も実現出来る。

し実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、（６）〜
（９）、（１１）、（１２〉は前述したものと同じもの
である。図において、（１３〉は電極、（１４）はこの
電極（１３）が取り付けられたＧａＡｓ基板、（１５）
はこのＧａＡｓ基板（１４）上にｎ−ＡｌＧａＡｓ層（
６）を介して設けられたＳｉＯ□層、（１６）はこのＳ
ｉＯ２層（１５）上に所定間隔で設けられた複数のポリ
シリコン電極、（１７）は光出力部、Ｍｉ（１≦ｉ≦９
）は光メモリ素子、φｉ（１≦ｉ≦９）は各光メモリ素
子Ｍｉの制御電極、φ１ｏは光出力部（１７）の駆動電
極である。尚、光メモリ素子と光メモリ素子の間の境界
部分は蓄積キャリアの転送、交換又は演算を行う手段を
構成する。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につい
て説明する。情報は“１　”とＯ”のディジタル値とす
る。動作には書き込み、転送、読み出しの３つのモード
がある。まず、書き込みモードについて述べる。ポリシ
リコン電極（１６〉に負の電圧（例えば、φ＋−２Ｖ）
を印加する。

すると、その下部に空乏層が出来るが、その状態で入力
光（１１）があるとこの空乏層でキャリアが生成され、
ｎ−ＡｌＧａＡｓ層（６）のＳｉＯ２層（１５）近傍に
ホールが蓄積される。入力光（１１）がないときは蓄積
ホールはゼロである。

このようにして情報が蓄積キャリアの量として書き込ま
れる。そして、φ、＝−２Ｖのままにしておくと、制御
電極φ、の下は周辺に比べ空乏層が厚いのでホールに対
しポテンシャルの井戸が出来る。その結果情報は保持さ
れる。

次に転送モードについて第２図を参照しながら説明する
。第２図＜ａ）のように光メモリ素子Ｍ１にホールが蓄
積されているとする。このとき制御電極φ＋＝２Ｖ、制
御電極φ、＝Ｏｖである。

このホールを光メモリ素子Ｍ２に転送するには第２図（
ｂ）、（ｃ）に示すように制御電極φ１の電圧を一２ｖ
から０■に、制御電極φ２の電圧をＯＶから一２■にシ
フトさせる。すると、ポテンシャルの井戸が光メモリ素
子Ｍ１からＭ２に移動し、同時に蓄積キャリアも移動す
る。このようにして情報の転送が行われる。

最後に読み出しモードについて述べる。光出力部（１７
）はｐｎｐｎサイリスタ構造をしている。

まず、スイッチング電圧より少し小さい電圧を駆動電極
φ１゜に印加しておく。このときｐ−ＧａＡＳ層（７）
にホールに対する井戸が出来ている。

次に光出力部（１７）のとなりの光メモリ素子Ｍ、の情
報を光出力部（１７）に転送する。もし、光メモリ素子
Ｍ、が“１”ならばホールがｐ−ＧａＡｓ層（７）に流
れ込み、サイリスタがスイッチオンする。そして発光す
る。逆に光メモリ素子Ｍ、が“０”ならばサイリスタは
オフのままで発光しない。このようにして情報の読み出
しが行われる。

以上のように、本実施例では各光メモリ素子間で情報の
転送が出来るので、時系列信号も記憶することが出来る
。また、光出力部（１７）のサイリスタでしきい値処理
を行うので、情報の転送即ちホールの転送中で生じたホ
ールの減少の問題も解決出来る。。

尚、上記実施例では光メモリとして機能させたが、光遅
延回路としても動作させることが出来る。

例えば第５図（ａ）は１９８９年秋応用物理学会予稿集
第３分冊ｐＰ、７８９．講演番号３０ａＺＤ−１に示さ
れた従来の光遅延回路である。光ファイバー（２０）の
一端（２１）から光を入射すると、光が光ファイバー（
２０）を通過するだけの時間遅れて他端（２２）から出
ていく。その結果第５図（ｂ）に示すように所定時間ｔ
の遅延が得られる。しかしこの従来の光遅延回路の場合
、装置が大きくなり、例えば５μｓの遅延を得るにはＩ
Ｋｍの光ファイバーが必要になる問題点があった。

そこで、光メモリを光遅延回路に適用した場合の本実施
例の動作を説明する。装置の構成は第１図の場合と同じ
である。入力光（１１）が入力されると、順次その情報
をとなりの光メモリ素子に転送させる。すべての情報が
入力されるとシフトを中止し、所望の時間情報を記憶し
ておく。その後情報を順次光出力部（１７〉に送り、出
力光（１２〉として読み出す。このようにして、光遅延
が得られる。尚、遅延時間は任意に設定出来る。

次に時間反転モードのついて第３図を参照しながら説明
する。まず、光メモリ素子Ｍ、に光情報Ｘ　ｌ　＋　Ｘ
　２＋・・・、Ｘｎを順次入力していき、入力された光
情報はとなりの光メモリ素子に転送する（第３図（ａ）
）。すべての光情報が入力されると転送を中止する。各
光メモリ素子Ｍ８．・・・１Ｍｏにはそれぞれ光情報Ｘ
。、・・、ｘｌが記憶されている（第３図（ｂ））、次
に所望の時間光情報を記憶したのち今度は逆向きに転送
させる。光出力部（１７〉に送られた光情報は光信号と
してＸ。、Ｘｎｘｌの順に出力される（第３図（ｃ））
、このようにして出力信号として入力信号の時間反転信
号が得られる。

尚、単なる遅延回路として用いれば例えばコンボリュー
ション、時間反転モードを利用すればコリレーションの
演算が可能になる。また、この発明が通常のメモリ例え
ばダイナミックメモリとして利用出来ることは自明であ
る。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、キャリアの蓄積量で情
報を記憶する複数の光メモリ素子と、これらの光メモリ
素子間で蓄積キャリアの転送、交換又は演算を行う手段
とを備えたので、時系列信号を扱える光メモリ装置が実
現出来、またチップ構造をしているので集積化が可能で
、小型、安定で安価な装置が得られ、しがち光信号に対
する遅延回路も同時に得られる光情報処理装置が得られ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図及び
第３図はこの発明の動作説明に供するための断面図、第
４図は従来の光情報処理装置を示す平面図及び断面図、
第５図は従来の光遅延回路の説明図である。 図において、（６〉はｎ−ＡｌＧａＡｓ層、（７）はｐ
−ＧａＡｓ層、（８）はｎ−ＧａＡｓ層、（９）はｐ−
ＡｌＧａＡｓ層、（１３）は電極、（１４）はＧａＡｓ
基板、（１５）は３４０２層、（１６）はポリシリコン
電極、（１７）は光出力部、Ｍｌは光メモリ素子である
。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 キャリアの蓄積量で情報を記憶する複数の光メモリ素子
   と、 これらの光メモリ素子間で蓄積キャリアの転送、交換又
   は演算を行う手段と を備えたことを特徴とする光情報処理装置。