JPH0434420A - 非線型光学装置 - 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】 〔概要〕 光・光スィッチ、光双安定装置、光・光メモリなどに有
用な非線型光学装置の改良に関し、超格子を構成する物
質及び層厚を適切に選択することで、高速応答性を向上
させることは勿論、高い繰り返し動作、高励起光条件な
どの下でも良好に動作することが可能であるようにする
ことを目的とし、 第一の禁制帯幅をもつ第一の物質膜及び第二の禁制帯幅
をもち該第一の物質膜に隣接する第二の物質膜及び第三
の禁制帯幅をもち該第二の物質膜に一方の側が隣接する
第三の物質膜及び該第三の物質膜の他方の側に隣接する
第二の物質膜とで一周期が構成される超格子を備え、第
三の物質層中の二次元励起子の電子は第一の物質膜ヘト
ンネリングし且つ該トンネリングした電子がインク・ハ
ンド・トンネリングして第三の＃！ｙＪ質膜中に在る正
孔と再結合し得るよう構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光・光スィッチ、光双安定装置、光・光メモ
リなどに有用な非線型光学装置の改良に関する。

この非線型光学装置では、動作光の照射及び停止に依っ
て動作状態と非動作状態とを切り替え、装置に入力され
る被動作光の伝送を制御するようにしているものであり
、光論理装置への適用など多くの場合に於いて、動作状
態と被動作状態との切り替え作用の高周波応答特性を向
上させることが希求されている。

（従来の技術〕 第１９図は従来の非線型光学装置を説明する為の要部構
成説明図を表している（詳細には、Ａ。

Ｍｉｇｕｓ　　ｅｔ、ａｌ：Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ。

Ｌｅｔｔ、４６　（８５）７０、を参照）。

図に於いて、Ｍ、はＧａＡｓなどエネルギ・ハンド・ギ
ャップが狭い第一の物質層、Ｍ２はＡ！Ａｓなどエネル
ギ・バンド・ギャップが広い第二の物質層、Ｍは第一の
物質層Ｍ１及び第二の物質層Ｍ２の積層体である超格子
、Ｉ１は被動作光、Ｉ２は動作光をそれぞれ示している
。

第２０図は第１９図に見られる非線型光学装置のエネル
ギ・バンド・ダイヤグラムを表すものであり、第１９図
に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同
じ意味を持つものとする。

図に於いて、Ｅｒはフェルミ・レベル、Ｅｖは価電子帯
の頂、ＥＣは伝導帯の底をそれぞれ表している。

図示の非線型光学装置では、被動作光１１の波長として
、ＧａＡｓからなる第一の物質層Ｍ１に於ける励起子準
位と略共鳴する波長が選択され、動作光Ｉ２の波長とし
て、前記励起子準位のエネルギ的な近傍にある電子の量
子準位に自由電子を励起し得る光の波長、或いは、前記
電子の量子準位に励起子を励起し得る光の波長が選択さ
れる。

さて、この非線型光学装置に於いて、被動作光１１が照
射されている状態で動作光Ｉ２を照射した場合、付加的
エネルギの供給で、自由電子或いは励起子が励起される
。

ここで励起された自由電子は、励起子を生成する正孔の
周囲でクーロン相互作用を遮蔽する為、励起子の生成を
阻害し、また、動作光Ｉ２に依って励起された励起子の
存在で被動作光Ｉ、に依る励起子の生成も阻害され、従
って、励起子に依る被動作光１１の吸収が減少するから
、結局、非線型光学装置に於ける光透過率が上昇し、被
動作光ＩＩの透過光量（出力光量）が増大する。

前記した非線型光学装置の動作速度は極めて速く、５０
０〔フェムト（ｆ　ｅｍｔ　ｏ）秒〕以下であるから、
前記構成の非線型光学装置を用いれば、その被動作光１
１の出力光量を動作光Ｉ２に依って高速制御することが
可能であり、光・光スィッチ、光双安定装置、光・光メ
モリなどを実現することができる。

第２１図は第１９図及び第２０図について説明した従来
例を改良した非線型光学装置（詳細には特願昭６３−２
２４５４７号を参照）の原理を説明する為の要部説明図
を表し、第１９図並びに第２０図に於いて用いた記号と
同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとす
る。

図に於いて、Ｍ３は第二の物質層Ｍ２に於けるエネルギ
・バンド・ギャップよりも狭いそれをもった例えばＧａ
Ａｓからなる第三の物質層、２１は２次元励起子の存在
を許容する第一の物質層Ｍ１の厚さ、２□は第一の物質
層Ｍ、中の電子が第三の物質層Ｍ、ヘトンネリングする
のを可能にする第二の物質層Ｍｔの厚さ、Ｉ３は第三の
物質層Ｍ３中に生成される電子の量子準位の全てのエネ
ルギ値が第一の物質層Ｍ１中に生成される電子の量子準
位の少なくとも一つの準位のエネルギ値と異なるように
設定した第三の物質層Ｍ３の厚さ、Ｅ９１は第一の物質
層Ｍ、に於けるエネルギ・バンド・ギャップ、Ｅ９□は
第二の物質１１Ｍ、に於けるエネルギ・バンド・ギャッ
プ、Ｅ９．は第三の物質層Ｍ。

に於けるエネルギ・バンド・ギャップ、Ｌ、は第一の物
質層Ｍ１中に於ける電子の基底準位、Ｌ。

は第一の物質層Ｍ、中に於ける正孔の基底準位、Ｌ３は
第三の物質層Ｍ３中に於ける電子の基底準位、Ｌ、ｌは
第三の物質ＪＡＭ、中に於ける正孔の基底準位、ＥＥは
第一の物質ＮＭ、中に於ける電子の準位Ｌ１と第二の物
質層Ｍ２に於ける伝導帯の底Ｅｅとの間のエネルギ差、
ＥＭは第一の物質層Ｍ、中に於ける正孔の準位り、ｌと
第二の物質層Ｍ２に於ける価電子帯の頂Ｅｖとの間のエ
ネルギ差をそれぞれ示している。

この改良された非線型光学装置では、エネルギ・バンド
・ギャップＥ、３を持った例えばＧａＡｓからなる第三
の物質層Ｍ、の少な（とも一方の側はエネルギ・バンド
・ギャップが広い例えばＡ！ＧａＡｓからなる第二の物
質層Ｍ２を介してエネルギ・ハンド・ギャップＥ、ｌを
持ち且つその層中に２次元励起子が存在し得る厚さｊ２
１を持つ例えばＧａＡｓからなる第一の物質層Ｍ１と接
している構成になっていることから、第一の物質層Ｍ。

中に励起された自由電子は短時間でエネルギ・バンド・
ギャップが大きい第二の物質層Ｍ２を通って外側の第三
の物質層Ｍ３ヘトンネリングする。

その結果、励起子の生成を阻害する自由電子が第一の物
質層Ｍ、中から速やかに除去され、動作光Ｉ２の照射で
現出された被動作光Ｉ、に関する光透過率の変化が極短
時間で元の状態に復帰する。

その復帰に要する時間は、前記のトンネリングに要する
時間に依って決定され、そのトンネリングは超格子Ｍを
構成する物質の選択やそれ等の層厚の選択で制御するこ
とができ、従って、良好な高周波応答特性を有する非線
型光学装置、或いは、動作持続時間を制御可能な非線型
光学装置を容易に構成することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１９図並びに第２０図について説明した従来の非線型
光学装置は、動作光Ｉ２の照射に依る透過光変換は１（
ｐｓ）以下と高速であるが、動作光Ｉ２の照射を停止し
て屈折率を当初の状態に復帰させるのに要する時間は超
格子Ｍ中に於ける電子の緩和時間に依って制限されるた
めに１−１０（ｎｓ〕と遅くなってしまう。

第２１図について説明した改良された非線型光学装置に
於いては、第１９図並びに第２０図に見られる従来例の
欠点は完全に解消されたが、動作の繰り返し数を多くす
る、或いは、被動作光及び動作光が大きい、などの条件
の下では、応答時間（回復時間）が広い量子井戸である
第三の物質層Ｍ、に於ける電子の緩和時間で制限される
旨の間旺があった。

本発明は、超格子を構成する物質及び層厚を適切に選択
することで、高速応答性を向上させることは勿論、高い
繰り返し動作、高励起光条件などの下でも良好に動作す
ることが可能であるようにする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の詳細な説明する為のエネルギ・バンド
・ダイヤグラムを表し、第１９図乃至第２１図に於いて
用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を
持つものとする。

図に於いて、Ａ１は第一のエネルギ・バンド・ギャップ
をもつ第一の物質膜、Ａ２は第二のエネルギ・バンド・
ギャップをもつ第二の物質膜、Ａ３は第三のエネルギ・
バンド・ギャップをもつ第二の物質膜をそれぞれ示して
いる。

ここで、第三の物質膜Ａ３は、その中に２次元励起子が
存在し得る厚さをもっていて、図から明らかなように、
その両側には第二の物質膜Ａ２を介して第一の物質膜Ａ
１が積層されている構成になっている。

第三の物質膜Ａ３に於ける価電子帯の頂Ｅｖｆｆは第一
の物質膜Ａ１に於ける伝導帯の底ＥＣＩに比較してエネ
ルギ・レベルが高くなっている。

第二の物質膜Ａ２は第三の物質膜Ａ３に於けるエネルギ
・バンド・ギャップに比較して広いそれをもち、また、
第三の物質膜Ａ３とのヘテロ界面ではタイプ■と呼ばれ
るエネルギ・バンド構造を成し、且つ、第一の物質膜Ａ
１とのヘテロ界面ではタイプＩＩ（スタガード型）若し
くはタイプＩと呼ばれるエネルギ・バンド構造を成し、
更にまた、第三の物質膜Ａ３中の二次元励起子の電子が
第一の物質膜ＡＩヘトンネリングし、且つ、該トンネリ
ングした電子がインタ・バンド・トンネリングして第三
の物質膜Ａ３中に在る正孔と再結合し得る厚さを持って
いる。

このようなことから、本発明に依る非線型光学装置に於
いては、 （１）　　第一の禁制帯幅をもつ第一の物質膜（例えば
Ｉ　ｎＡｓからなる第一の物質膜Ａｌ）と第二の禁制帯
幅をもち該第一の物質膜に隣接する第二の物質膜（例え
ばＡｆＳｂからなる第二の物質膜Ａ２）と第三の禁制帯
幅をもち該第二の物質膜に一方の側が隣接する第三の物
質膜（例えばＧａＳｂからなる第三の物質膜Ａ３）及び
該第三の物質膜の他方の側に隣接する第二の物質膜（前
記第二の物質膜と同じ構成）とで−周期が構成される超
格子を備え、 該第三の物質膜はその中に二次元励起子が存在し得る厚
さをもつと共にそこでの価電子帯の頂が該第一の物質膜
に於ける伝導帯の底に比較してエネルギ・レベルが高い
こと、 前記第二の物質膜はその禁制帯幅が該第三の物質膜に於
けるそれと比較して広く、また、該第三の物質膜とのヘ
テロ界面ではタイプＩと呼ばれるエネルギ・バンド構造
を成し且つ該第一の物質膜とのヘテロ界面ではタイプＩ
Ｉ（スタガード型）若しくはタイプ■と呼ばれるエネル
ギ・バンド構造を成し、更にまた、該第三の物質膜中の
二次元励起子の電子が該第一の物質膜ヘトンネリングし
且つ該トンネリングした電子がインタ・バンド・トンネ
リングして該第三の物質膜中に在る正孔と再結合し得る
厚さを持つこと、 なる条件を満たす構成にするが、或いは、（２）前記（
１）に於いて、超格子の表裏両側にファプリ・ペロー共
振器を生成する為の反射鏡（例えば反射鏡ＲＦ、及びＲ
ＦＺ）が形成されてなること なる条件を満たす構成にする。

〔作用〕

前記手段を採ることに依り、動作光に依る励起子の励起
、或いは、自由電子の励起に依る超格子の屈折率変化は
従来と同様に極めて高速であり、しかも、動作光を切断
した際には、励起された電子を広い量子井戸にトンネリ
ングさせて逃がし、更に、このトンネリングした電子を
インタ・バンド・トンネリングに依って正孔と再結合さ
せるようにしているので、復帰時間はトンネリング時間
に依って規制され、従って、この場合も極めて高速化さ
れることは明らかである。また、このようなメカニズム
で電子を高速で正孔と再結合して消滅させることが可能
であることから、高い繰り返し動作を行わせなければな
らない場合や高励起光条件の下でも良好に動作させるこ
とができる。

〔実施例］ 第２図は本発明一実施例を説明する為の非線型光学装置
の要部切断側面図を表し、第１図に於いて用いた記号と
同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとす
る。

図に於いて、ＲＦ、及びＲＦ　ｚは反射鏡を示している
。

図示された実施例に於ける各部分の主要なデータを例示
すると、 （１）　　第一の物質膜Ａ１について 材料：ＩｎＡｓ 厚さ：約１５（ｎｍ）程度 （２）第二の物質膜Ａ２について 材料：Ａ１Ｓｂ 厚さ：約２　（ｎｍ）程度 （３）第三の物質膜Ａ３について 材料：ＧａＳｂ 厚さ：約４．５　［ｎｍ）程度 （３）積層周期 Ａｌ／Ａ２／Ａ３／Ａ２を一周期として５５周期（４）
反射鏡ＲＦ、及びＲＦ、について材料：Ａｕ 厚さ：２０（ｎｍ） である。

ここで、第一の物質膜Ａ１の厚さは二次元励起子が存在
し難い厚さにすることが必要であり、また、第二の物質
［！Ａ２の厚さは電子がトンネリングし得る厚さにする
ことが必要であり、更にまた、第三の物質膜Ａ３の厚さ
は二次元励起子が存在し得る厚さであって、しかも、Ｃ
ａＳｂからなる第三の物質膜Ａ３に於ける価電子帯の頂
ＥＶ３とＩｎＡｓからなる第一の物質膜Ａ１に於ける伝
導帯の底Ｅｃｌとの間のエネルギ位置に軽い正孔の基底
レベルが生成される厚さにすることが必要である。

図から判るように、Ｉ　ｎＡｓからなる第一の物質１１
！ＡＩ、／ｌｓｂからなる第二の物質膜Ａ２、ＧａＳｂ
からなる第三の物質膜Ａ３、Ａｌ１Ｓｂからなる第二の
物質膜Ａ２を一周期として積層した超格子はＡｕからな
る反射鏡ＲＦ、とＲＦ、とに挟まれていて、それら反射
鏡ＲＦ、及びＲＦ　ｚはファプリ・ペロー共振器のミラ
ーとして作用するものである。

第３図は第２図に見られる実施例に依って得られる光透
過率変化を説明する為の線図であり、縦軸に光透過率〔
任意単位〕を、また、横軸に時間（ｐｓ）をそれぞれ採
っである。

図に於いて、実線は第２図に見られる実施例に関するも
のであり、また、破線は参考の為に付加した従来例、即
ち、第２１図について説明した非線型光学装置に関する
ものである。

このデータは、動作光照射に依る励起子共鳴波長での被
動作光に関する透過率の時間変化を表すものであり、動
作光のパルス幅は７００〔フェムト秒：ｆｓ）、また、
繰り返し周波数は８２〔Ｍ七〕である。

図から判るように、従来の技術に依った場合、繰り返し
周波数が高くなると動作復帰時間が長くなるのに対し、
本発明に依った場合、光透過率は予め定められた短時間
で動作光照射前の状態に復帰している。

第４図乃至第１２図は一実施例を製造する場合について
説明する為の工程要所に於ける非線型光学装置の要部切
断側面図を表し、以下、これ等の図を参照しつつ解説す
る。尚、本例は基板としてＧａＡｓを用いた場合を説明
するものである。

第４図参照 ４−＜１） 分子線エピタキシャル成長（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　　ｂ
ｅａｍ　　ｅｐｔｔａｘｙ：ＭＢＥ）法を適用すること
に依り、面方位が（１００）であるＧａＡｓ基板１上に
厚さが例えば５０００〔入〕のアン・ドープＧａＡｓバ
ッファ層２を成長させる。

第５図参照 引き続きＭＢＥ法を適用することに依り、歪みに依るデ
ィスロケーションを低減する為のアン・ドープＩｎＧａ
Ａｓ　（二原子層）／アン・ドープＧａＡｓ　（二原子
層）の５周期分を積層してなる超格子バッファ層３を成
長させる。

第６図参照 引き続きＭＢＥ法を適用することに依り、厚さ例えば１
〔μｍ〕のアン・ドープＩ　ｎＡｓスペーサ層４を成長
させる。

第７図参照 引き続きＭＢＥ法を適用することに依り、第２図につい
て説明したＡｌ／Ａ２／Ａ３／Ａ２を一周期とした５５
周期の超格子層５を成長させる。

第８図参照 真空蒸着法を適用することに依り、超格子層５上に厚さ
例えば２０（ｎｍ）のＡｕ膜からなる反射鏡６を形成す
る。

尚、反射鏡としては前記したようなＡｕなとの金属透光
性薄膜、または、二酸化シリコン、二酸化チタン、酸化
アルミニウムなどの薄膜、または、それら誘電体の多層
膜からなる薄膜、または、ＧａＡｓ、ＡｆＧａＡｓ、Ａ
ｌＡｓなどからなる半導体多層膜からなる薄膜を使用す
ることができる。

第９図参照 ＧａＡｓ基板１の裏面研摩を行って厚さ例えば１００〜
２００（ｎｍ）程度に薄層化する。

第１０図参照 １Ｏ−（１） 化学気相堆積（ｃｈｅｍｉｃａｌ　　ｖａｐ。

ｕｒ　　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法を適用する
ことに依り、ＧａＡｓ基板ｌ基板面に厚さ例えば０．５
〔μｍ〕のＳｉＯ□膜７を形成する。

１Ｏ−（２） 通常のフォト・リソグラフィ技術を適用することに依り
、ＳｉＯ□膜７のエツチングを行って開ロアＡを形成す
る。

第１１図参照 １ｌ−（１） エツチング・ガスとして、例えば、 ＣＣｌ２Ｆ、／Ｈｅ　（ＧａＡｓ用）、（、ｚ　Ｈ６／
Ｈ２（ＩｎＣａＡｓ用）、ＣＺ　Ｈ＆　／　Ｈｚ　　（
Ｉ　ｎ、Ａ　ｓ用）を用いた反応性イオン・エツチング
（ｒ　ｅ　ａ　ｃｔｉｖｅ　　ｔｏｎ　　ｅｔｃｈｉｎ
ｇ：ＲＩＥ）法を適用することに依り、開ロアＡをもっ
ＳｉＯ２膜７をマスクとしてＣａＡｓ基板１、ＧａＡｓ
バッファ層２、Ｉ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　／　Ｇ　ａ　
Ａ　ｓからなる超格子バッファ層３、Ｉ　ｎＡｓスペー
サ層４のエツチングを行なって凹所４Ａを形成する。

この工程を経ることで、非線型光学装置の主要部分であ
るＩｎＡｓ／Ａｊ２Ｓｂ／ＧａＳｂ／ＡｆＳｂからなる
超格子層５の裏面が表出される。尚、この場合のエツチ
ング技術としては、ケミカル・エツチング法を採用する
ことも可能である。

第１２図参照 真空蒸着法を通用することに依り、凹所４Ａも含めた裏
面に厚さ例えば２０（ｎｍ）のＡｕ膜からなる反射鏡８
を形成する。

このようにして作成された非線型光学装置が第１図乃至
第３図について説明した非線型光学装置と全く同様に動
作することは云うまでもない。

前記実施例では基板の材料としてＣａＡｓを用いている
が、例えば、ＩｎＡｓ或いはＣ，ａＳｂなどを基板とし
たものでも良く、むしろ、その方が格子整合性は良好に
なる。

第１３図乃至第１８図は一実施例を製造する場合につい
て説明する為の工程要所に於ける非線型光学装置の要部
切断側面図を表し、以下、これ等の図を参照しつつ解説
する。尚、本例は基板としてＩｎＡｓを用いた場合を説
明するものである。

第１３図参照 ＭＢＥ法を通用することに依って、面方位が（１００）
であるｆｎＡｓ基板１１上に厚さが例えば１１μｍ〕の
アン・ドープＩｎＡｓバッファ層１２を成長させる。

引き続きＭＢＥ法を適用することに依り、第２図又は第
７図について説明したＡｌ／Ａ２／Ａ　３　／Ａ　２、
即ち、Ｉ　ｎ　Ａ　ｓ　／　Ａ　Ｑ　Ｓ　ｂ　／　Ｇ　
ａＳｂ／１ｅｓｂを一周期とした５５周期の超格子層１
３を成長させる。

第１４図参照 真空蒸着法を適用することに依り、超格子層１３上に厚
さ例えば２０（ｎｍ）のＡ、　ｕ膜からなる反射鏡１４
を形成する。

尚、反射鏡としてＡｕ以外の材料を用いることができる
のは前記した通りである。

第１５図参照 ＩｎＡｓ基板１１の裏面研摩を行って厚さ例えば１００
〜２００（ｎｍ〕程度に薄層化する。

第１６図参照 ＣＶＤ法を適用することに依って、ＩｎＡｓ基板１１の
裏面に厚さ例えば０．５〔μｍ〕のＳｉＯ□膜１５膜形
５する。

通常のフォト・リソグラフィ技術を適用することに依す
、５ｉＯｚ膜１５のエツチングを行って開口１５Ａを形
成する。

第１７図参照 エツチング・ガスとしてＣｚ　Ｈ＝　／Ｈ，を用いたＲ
ＩＥ法を適用することに依り、開口１５Ａを有する５ｉ
Ｏｚ膜１５をマスクに１ｎＡｓ基ｉｌｌ、Ｉ　ｎＡｓバ
ッファ層１２のエツチングを行なって凹所１２Ａを形成
する。

この工程を経ることで、非線型光学装置の主要部分であ
るＩｎＡｓ／ＡｆＳｂ／ＧａＳｂ／／ｌｓｂからなる超
格子層１３の裏面が表出される。尚、この場合のエツチ
ング技術もケミカル・エツチング法に代替することがで
きる。

第１８図参照 真空蒸着法を適用することに依り、凹所１２Ａ内も含め
た裏面に厚さ例えば２０（ｎｍ）のＡｕ膜からなる反射
鏡１６を形成する。

このようにして作成した非線型光学装置は、第１図乃至
第３図について説明した非線型光学装置、或いは、第４
図乃至第１２図について説明した工程を採って得られた
非線型光学装置と全く同じ動作をすることができる。

ところで、前記説明した何れの非線型光学装置に於いて
も、光透過の制御を行う超格子層としては、Ｉ　ｎ　Ａ
　ｓ　／　Ａ　Ｉ　Ｓ　ｂ　／　Ｇ　ａ　Ｓ　ｂの組み
合わせを利用したものを例示したが、これは同じエネル
ギ・バンド構造を実現できる材料であれば、他の組み合
わせにしても良いことは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明に依る非線型光学装置に於いては、第一の禁制帯
幅をもつ第一の物質膜及び第二の禁制帯幅をもち該第一
の物質膜に隣接する第二の物質膜及び第三の禁制帯幅を
もち該第二の物質膜に一方の側が隣接する第三の物質膜
及び該第三の物質膜の他方の側に隣接する第二の物質膜
とで一周期が構成される超格子を備え、第三の物質膜中
の二次元励起子の電子は第一の物質膜ヘトンネリングし
且つ該トンネリングした電子がインタ・バンド・トンネ
リングして第三の物質膜中に在る正孔と再結合し得るよ
う構成される。

このような構成を採ることに依り、動作光に依る励起子
の励起、或いは、自由電子の励起に依る超格子の屈折率
変化は従来と同様に極めて高速であり、しかも、動作光
を切断した際には、励起された電子を広い量子井戸にト
ンネリングさせて逃がし、更に、このトンネリングした
電子をインタ・バンド・トンネリングに依って正孔と再
結合させるようにしているので、復帰時間はトンネリン
グ時間に依って規制され、従って、この場合も極めて高
速化されることは明らかである。また、このようなメカ
ニズムで電子を高速で正孔と再結合して消滅させること
が可能であることから、高い繰り返し動作を行わせなけ
ればならない場合や高励起光条件の下でも良好に動作さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する為のエネルギ・バンド
・ダイヤグラム、第２図は本発明一実施例を説明する為
の非線型光学装置の要部切断側面図、第３図は第２図に
見られる実施例に依って得られる光透過率変化を説明す
る為の線図、第４図乃至第１２図は一実施例を製造する
場合について説明する為の工程要所に於ける非線型光学
装置の要部切断側面図、第１３図乃至第１８図は一実施
例を製造する場合について説明するための工程要所に於
ける非線型光学装置の要部切断側面図、第１９図は従来
の非線型光学装置を説明する為の要部構成説明図、第２
０図は第１９図に見られる非線型光学装置のエネルギ・
バンド、ダイヤグラム、第２１図は第１９図及び第２０
図について説明した従来例を改良した非線型光学装置の
原理を説明する為の要部説明図をそれぞれ表している。 図に於いて、Ａ１は第一の禁制帯幅をもつ第一の物質膜
、Ａ２は第二の禁制帯幅をもつ第二の物質膜、Ａ３は第
三の禁制帯幅をもつ第三の物質膜、１１は被動作光、Ｉ
２は動作光、Ｂｙはフェルミ・レベル、Ｅｖは価電子帯
の頂、Ｅ、は伝導帯の底をそれぞれ示している。 特許出願人　　　富士通株式会社 代理人弁理士　　相　谷　昭　司 代理人弁理士　　渡　邊　弘　− 第２図 （ｐｓ） 第２図に見られる実施例１こ依フて得られる光透過事変
化を説明する為の線図 第３図 第４図 工程要所に於ける非線型光学装置の要部切断側面図第８
図 工程要所に於ける非線型光学装置の要部切断側面図工程
要所に於ける非線型光学装置の要部切断側面図工程要所
に於ける非線型光学装置の要部切断側面図第１０図 第１１図 第１２図 工程要所１こ於ける非線型光学装置の要部切断側面図第
１６図 工程要所に於ける非線型光学装置の要部切断側面図第１
３図 工程要所に於ける非線型光学装置の要部切断側面囚第１
４図 第１７図 第１８図 従来の非線型光学装置を説明する為の要部構成説明区第
１９図 エネルギ・バンド・ダイヤグラム 第２０図 第２１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第一の禁制帯幅をもつ第一の物質膜及び第二の禁
   制帯幅をもち該第一の物質膜に隣接する第二の物質膜及
   び第三の禁制帯幅をもち該第二の物質膜に一方の側が隣
   接する第三の物質膜及び該第三の物質膜の他方の側に隣
   接する第二の物質膜とで一周期が構成される超格子を備
   え、該第三の物質膜はその中に二次元励起子が存在し得
   る厚さをもつと共にそこでの価電子帯の頂が該第一の物
   質膜に於ける伝導帯の底に比較してエネルギ・レベルが
   高いこと、 前記第二の物質膜はその禁制帯幅が該第三の物質膜に於
   けるそれと比較して広く、また、該第三の物質膜とのヘ
   テロ界面ではタイプ I と呼ばれるエネルギ・バンド構
   造を成し且つ該第一の物質膜とのヘテロ界面ではタイプ
   II（スタガード型）若しくはタイプ I と呼ばれるエネ
   ルギバンド構造を成し、更にまた、該第三の物質膜中の
   二次元励起子の電子が該第一の物質膜へトンネリングし
   且つ該トンネリングした電子がインタ・バンド・トンネ
   リングして該第三の物質膜中に在る正孔と再結合し得る
   厚さを持つこと、 を特徴とする非線型光学装置。
2. （２）前記超格子の表裏両側にファプリ・ペロー共振器
   を生成する為の反射鏡が形成されてなることを特徴とす
   る請求項（１）記載の非線型光学装置。