JPH0560277B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は注入電流と出射光量との間にヒステリ
シス特性を示す双安定半導体レーザを用いた光メ
モリに関し、特に光メモリ出力を電気的にモニタ
ーできる光メモリに関する。

（従来技術とその問題点） 伝送路に光フアイバを用いた光通信は、光フア
イバが広帯域であることから多量の情報を伝送可
能であることや、光フアイバが誘導雑音を受けな
い等の利点があることから、今後広く使用される
ものと予想される。この光通信では、送る情報を
送信装置で電気信号から光信号に変え光フアイバ
で情報を伝達し、それを再び受信装置で電気信号
に変えている。この場合、光信号は伝送線路の光
フアイバの伝送損失が極めて小さいということを
利用して信号を一方から他方へ伝達するといつた
伝送手段にすぎず論理演算、光情報の記憶等の信
号処理に光信号が積極的な役割を演じるまでには
至つていない。もし光情報の記憶が行なえ、記憶
結果が光信号で得られれば光通信システムの機能
の多様化にとつて極めて有効である。

この光メモリとして特願昭57−216708号明細書
「時分割光交換機」に記載されているように半導
体レーザの共振器の一部に可飽和吸収部分、例え
ば電流の注入されない部分を設けることによつて
注入電流対出力特性にヒステリシス特性をもた
せ、前記ヒステリシス内に注入電流を設定するこ
とによつて（以後この注入電流の値をバイアス電
流と称する。）２値の光量のいずれか一方を記憶
するとともに光信号を注入することによつてセツ
ト、前記注入電流を減ずることによつてリセツト
することのできるものが知られている。

このような光メモリにおいては、記憶されてい
る光情報の内容のモニタを必要とする場合が多
い。

一般に半導体レーザにおいては、フアブリーペ
ロー共振器の２つの半透鏡面から２つの光出力が
得られる。この為光フアイバー伝送装置の送信器
においては、半導体レーザの一方の半透鏡面から
得られる光信号を光フアイバー伝送路に送出し、
他方の半透鏡面から得られる光信号を光−電気変
換することによつて光フアイバー伝送路に送出し
た光信号をモニタすることができる。

しかしながら双安定半導体レーザを用いた光メ
モリーにおいては、フアブリーペロー共振器の一
方の半透鏡面に光信号を入射することによつて光
情報を書き込み他方の半透鏡面から得られる出射
光を光メモリーの記憶情報として利用する。した
がつて光メモリに記憶されている光情報を電気信
号として得るためには、たとえばフアブリーペロ
ー共振器の他方の半透鏡面から得られる出射光の
光路に半透鏡を設けこの出射光の一部を光・電気
変換する必要があつた。

このように従来技術によつて双安定半導体レー
ザを用いた光メモリーに記憶されている光情報を
モニタするためには、新たに半透鏡、光−電気変
換回路等の光学部品、電子部品を必要とするとと
もに出射光の光路に半透鏡を挿入するため光学損
失が増加するという欠点を有していた。

この点について、以下に第４図を参照して、よ
り詳細に説明する。

第４図は従来技術による光メモリモニタ回路の
一例を示す図である。

第４図に示した双安定半導体レーザ４００の正
の電極１００，１０１および１０２には、定電流
回路４０１によつて注入電流ibが供給されており
これによつて活性層１０３の一端１０６から注入
された光信号Pinに応じて２値の光情報の記憶を
行なつておりこのようにして記憶された光情報は
活性層１０３の他端からの出射光Poutとして読
み出される。このように第４図に示した双安定半
導体レーザ４００を用いた光メモリにおいては活
性層１０３の一端１０６に書き込み光信号の入射
し、活性層１０３の他端１０７から得られる光射
光を光メモリの記憶情報として利用する。したが
つて双安定半導体レーザ４００が記憶している光
情報のモニタは第４図に示すように双安定半導体
レーザ４００の出射光Poutの光路に半透鏡４０
２を配することによつて出射光Poutを読み出し
光信号P₁とモニタ用光信号P₂に分岐しこのモニ
タ用光信号P₂を光、電気変換回路４０３によつ
て電気信号に変換することによつて行なう。

しかしながら第４図に示した光メモリモニタ回
路には、半透鏡４０２、光・電気変換回路等の光
学部品、電子部品を必要とするとともに出射光
Pinの光路に半透鏡４０２を挿入するため光学損
失が増加するという欠点を有していた。

（発明の目的） 本発明の目的は出射光に損失を与えることがな
く、半透鏡、光−電気変換回路等の光学部品、電
子部品を必要とせず回路構成の簡単な光メモリモ
ニタ回路を提供することにある。

（発明の構成） 本発明によれば活性層内に可飽和吸収領域を有
する双安定半導体レーザと前記双安定半導体レー
ザの正の電極に一端を、負の電極に他端をそれぞ
れ接続された定電流源とによつて構成される光メ
モリーにおいて、前記双安定半導体レーザの正の
電極と負の電極との間の電圧をあらかじめ定めら
れた電圧と比較する手段を更に付加したことを特
徴とする光メモリーモニタ回路が得られる。

（構成の詳細な説明） 次にこの発明について図面を参照して説明す
る。

第２図は本発明に用いる双安定半導体レーザの
具体例を示す断面図である。構造は通常用いられ
る電流注入形の半導体レーザとほぼ同じであり、
例えば、GaAlAs／GaAsやInGaAsP／InPを材
料とするダブルヘテロ接合構造のレーザである。
但し電極が一様ではなく、正の電極が第１の正の
電極１００、第２の正の電極１０１および第３の
正の電極１０２の３つに分割することにより活性
層１０３の内部に電流の注入されない部分１０４
が存在していることが通常の半導体レーザとは異
なつている。上記電流の非注入領域１０４は可飽
和吸収体として働くので第２図の双安定半導体レ
ーザでは注入電流対光出力特性にヒステリシス特
性をもたせることができる。なお、電極を不均一
にするかわりに、発光領域である活性層の部分に
不均一性をもたせ、一部に可飽和吸収領域を設置
することにより同様な双安定特性を持たせること
ができる。これらの双安定半導体レーザでは注入
電流ｉを適当に選ぶことによつて、外部からの注
入光Pinに対する出射光Poutの特性にも双安定特
性が得られる。このような双安定半導体レーザの
詳細は文献エレクトロニクス・レター
（Electronics Letter）第17巻741ページと昭和57
年度電子通信学会光・電波部門全国大会講演論文
集（分冊２）272番に述べられている。

また第２図に示した双安定半導体レーザにおい
ては、負の電極１０５は地気に接続されており、
活性層１０３の一端１０６に光信号Pinを入射す
ることによつて光情報を書き込み他端１０７から
得られる出射光を光メモリーの記憶情報として利
用する。

第３図ａ，ｂ，ｃは前記第２図の双安定半導体
レーザの動作を説明するための図である。第３図
ａは入射光量Pin＝０とした時の注入電流ｉと出
射光量Poutの関係を示す図である。すなわち注
入電流ｉをi₁以下の値から増加させたときにはｉ
＝i₃で急激に出射光量Poutが増加し、逆に注入電
流ｉをi₄以上の値から減少させた場合には出射光
量Poutはｉ＝i₂で急激に減少するようなヒステリ
シス特性を示しｉ＝i_bにおいて出射光量P₀および
P₁の２つの安定点ＡおよびＢを有する。第３図
ｂは第３図ａにおいて注入電流ｉ＝i_bとした時の
入射光量Pinと出射光量Poutの関係を示す図であ
る。すなわち出射光量Pout＝P₀の第１の安定点
Ａにある時に入射光量Pinを０から増加させた場
合は出射光量PoutはPin＝P₁′で急激に増加し以
降入射光量Pin＝P₂′から減少させた場合には出
射光量Poutはほとんど減少せずに出射光量Pout
＝P₁の第２の安定点Ｂに移る。第３図ｂにおけ
る点Ａ，Ｂはそれぞれ第３図ａにおける点ＡとＢ
と同一の点を表わす。

注入電流ｉがi_bで入射光Pinが０である場合に
は双安定半導体レーザは前に書き込まれたデータ
に応じて第３図ａおよびｂにおける２つの安定点
Ａ，Ｂのいずれか一方に位置し、出射光量P₀あ
るいはP₁を保持する。第３図ａにおいて双安定
半導体レーザが一方の安定点Ｂ（出射光量P₁）を
保持している時に注入電流ｉを一度i₁以下の値と
し再びi_bに戻すと出射光量PoutはＢ→Ｄ→Ａの順
に変化し以後他方の安定点Ａ（出射光量P₀）を保
持する。すなわち双安定半導体レーザはリセツト
される。また第３図ｂにおいて双安定半導体レー
ザが安定点Ａ（出射光量P₀）を保持している時に
入射光量を一度P₂′以上の値とし再び０に戻すと
出射光量PoutはＡ→Ｅ→Ｂの順に変化し以後安
定点Ｂ（出射光量P₁）を保持する。すなわち双安
定半導体レーザはセツトされる。

このように第２図に示した双安定半導体レーザ
は光を注入することによつてセツトされ注入電流
を低減することによつてリセツトすることのでき
る光メモリーの機能を果たすことができる。

第３図ｃは入射光量Pin＝０とした時の注入電
流ｉと正の電極１００，１０１および１０２の電
圧Ｖの関係を示す図である。第２図に示した双安
定半導体レーザにおいて注入電流ｉをi₁以下の値
から増加させたときにはＨ→Ｆ→Ｉの径路で電圧
Ｖが増加し、逆に注入電流ｉをi₄以上の値から減
少させた場合には電圧ＶはＩ→Ｇ→Ｈの径路で減
少するようなヒステリシスを示す。この為注入電
流ｉ＝i_bとすると第２図に示した双安定半導体レ
ーザは、第３図ａ，ｂの安定点Ａにある時に正の
電極電圧SOを、第３図ａ，ｂの安定点Ｂにある
時に正の電極電圧V₁をそれぞれ示す。したがつ
て正の電極電圧を、前記電圧V₀とV₁の中間の電
圧であるVthと比較することにより、光メモリ出
力をモニターすることができる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す図である。第１
図において第４図と同一番号を付したものは第４
図と同一の構成要素を示す。

第１図に示した本発明の実施例は第３図ｃに示
した双安定半導体レーザ４００の特性を利用す
る。すなわち第３図ｃによれば第１図に示した双
安定半導体レーザ４００の正の電極１００，１０
１および１０２の電圧は双安定半導体レーザ４０
０が第３図ａ，ｂの安定点Ａにある時はV₀を、
安定点Ｂにある時はV₁をそれぞれ示す。第１図
に示した比較器１１０は正の電極１００，１０１
および１０２の電圧を基準電圧源１１１の起電力
Vthと比較することによつて双安定半導体レーザ
４００が第３図ａ，ｂに示した安定点Ａ，Ｂのい
ずれにあるかを判定するもので基準電圧源１１１
の起電力Vthには第３図ｃに示した電圧V₀とV₁
の間の値が選ばれる。

このように第１図示した本発明の実施例におい
ては半透鏡、光−電気変換回路等の光学部品、電
子部品を必要とせずに比較器のみで光メモリのモ
ニタが可能であるとともに出射光Poutを分岐し
て使用する必要がないため、光学損失の少ない出
射光量が得られる。

なお以上説明した実施例においては、各部のパ
ラメータは、たとえば第３図ａ〜ｃにおいては、
ib＝35mA，P₀OmW，P₁＝2.5mW，なる条件
下で双安定半導体レーザを動作されると、V₀≒
1.22V，V₁≒1.28Vとなつたので、Vth＝1.25Vと
設定すればよい。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば出射光に損失
を与えることがなく、半透鏡、光・電気変換回路
等の光学部品、電子部品を必要とせず、回路構成
の簡単な光メモリモニタ回路が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は本
発明に用いる双安定半導体レーザの断面図、第３
図は第２図に示した双安定半導体レーザの動作を
説明するための図であり第３図ａは入射光量Pin
＝０とした場合の注入電流ｉと出射光量Poutと
の関係を示す図、第３図ｂは注入電圧１＝isとし
た場合の入射光量Pinと出射光量Poutとの関係を
示す図、第３図ｃは入射光量Pin＝０とした場合
の注入電流ｉと正の電極の電圧Ｖとの関係を示す
図第４図は従来技術による光メモリモニタ回路の
一例を示す図である。 図において、１１０……比較器、１１１……基
準電圧源、４００……双安定半導体レーザ、４０
１……定電流源、４０２……半透鏡、４０３……
光・電気変換回路、をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 活性層内に可飽和吸収領域を有する双安定半
   導体レーザと、前記双安定半導体レーザの正の電
   極に一端を、負の電極に他端をそれぞれ接続され
   た定電流源とによつて構成される光メモリにおい
   て、前記双安定半導体レーザの正の電極と負の電
   極との間の電圧をあらかじめ定められた電圧と比
   較する手段を更に付加したことを特徴とする光メ
   モリ。