JPH0640595B2 - 双安定半導体レ−ザの注入電流制御回路 - Google Patents

双安定半導体レ−ザの注入電流制御回路

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JPH0640595B2
JPH0640595B2 JP59001635A JP163584A JPH0640595B2 JP H0640595 B2 JPH0640595 B2 JP H0640595B2 JP 59001635 A JP59001635 A JP 59001635A JP 163584 A JP163584 A JP 163584A JP H0640595 B2 JPH0640595 B2 JP H0640595B2
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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の注入電流制御回路に関す
る。
(従来技術とその問題点) 伝送路に光ファイバを用いた光通信は、光ファイバが広
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、光ファ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
変え光ファ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
光ファ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った伝送手段に
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っていない。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って極めて有効である。
この光情報記憶回路として特願昭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って注入電流対光出力特
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って(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ってセ
ット、前記注入電流を減ずることによってリセットする
ことのできるものが知られている。
このような光情報記憶回路においては、前記バイアス電
流の値をヒステリシス特性の立ち上がりに近ずければ近
ずける程少ない注入光量によってセットすることができ
るという特性を有している。
一方、このバイアス電流の値をヒステリシス特性の都ち
上がりに近ずけるとわずかなバイアス電流の変動によっ
て光情報記憶回路がセットされることとなり記憶情報に
誤りを生ずる結果となる。
このため、少ない注入光量によってセットが可能で誤ま
りなく光情報を記憶するためには極めて安定な注入電流
制御回路が必要とされる。
第1図(a)は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、一部に電流の注入され
ない部分が存在していることが通常の半導体レーザとは
異なっている。上記電流の非注入領域は可飽和吸収体と
して働くので第1図(a)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って、外部からの注入光
に対する出射光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。
第1図(b),(c),(d)は前記第1図(a)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1図(b)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i0から増加
させたときにはi=iaで急激に出射光量Poutが増加し、
逆に注入電流iをitから減少させた場合には出射光量Po
utはi=icで急激に減少するようなヒステリシス特性を
示しi=ib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1図(c)は第1図(b)において注
入電流i=ib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=Paで急激に増加し以降入射
光量Pin=Pt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1図(c)における点A,Bはそれぞれ第1図(b)
における点A,Bと同一の点を表わす。第1図(d)は注
入電流iおよび入射光Pinに対する双安定半導体レーザ
の動作を表にして示したものである。注入電流iがib
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1図(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
るいはP1を保持する。第1図(b)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i0とし再びibに戻すと出射光量Po
ut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。すわわち双安定半導体レーザはリ
セットされる。また第1図(c)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Pt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ットされる。さら
に注入電流iがi0で入射光量PinがPtである場合には出
射光量Poutは双安定半導体レーザの特性に応じたP2を示
すが本発明では直接この光量を使用しないので説明を省
略する。
第1図(b)において注入電流iの値をibからib′に増加
させると第1図(c)に示すように入出射光量特性は出射
光量Poutが立ち上がる入射光量PinがPaからPa′に減少
しこれにより双安定半導体レーザはPtよりも小さな入射
光量によってセットすることが可能となる。
しかしながら、この時バイアス電流の値ib′に|it
ib′|以上の変動が生じ、ひとたびitに達すると双安定
半導体レーザはセットされることとなり、これによって
記憶情報に誤りを生ずる結果となる。
第2図は双安定半導体レーザの注入電流制御回路の一例
を示す回路図である。
第2図によれば半導体レーザの注入電流制御回路は、一
端を双安定半導体レーザ200の注入電極に他端を電源
V+′に接続された定電流源201と、一端を電源V+に接続
された抵抗値Rを有する抵抗器202と、この抵抗器202の
他端にエミッタを、双安定半導体レーザ200の注入電極
にコレクタを、制御信号入力端子203にベースをそれぞ
れ接続されたトランジスタ204を含む。
第2図に示した制御信号入力端子203には常時電圧Vが
加えられており、これによってトランジスタ204のコレ
クタには次式によって定まる一定電流I2が得られ、この
一定電流I2は双安定半導体レーザ200に注入されてい
る。
I2=(V+−V−VBE)/R …(1) ここに電圧VBEはトランジスタ204のエミッタ・ベース電
圧を示している。双安定半導体レーザ200には更に定電
流源201によって一定電流I2が注入されており、前記の
トランジスタ204のコレクタ電流I1との和I1+I2を第1
図(b)に示したibに設定することによって2値の出射光
量P1およびP0のいずれか一方の値を保持する。
この状態で双安定半導体レーザ200にひとたび第1図(c)
に示したPt以上の光量を有する入射光Pinが注入される
と、双安定半導体レーザ200はセットされ、以後入射光P
inが取り去られても出射光量P1を保持する。
ここで制御信号入力端子203に電源電圧と等しい電圧V+
が加えられると、トランジスタ204のコレクタ電流I2
0となり、双安定半導体レーザ200には定電流源201によ
る電流I1のみが注入されることとなる。
ここで、この電流I1の値として第1図(b)に示したi0
用いれば、これによって双安定半導体レーザ200はリセ
ットされ、以後制御入力端子203に加えられる電圧がV
に戻っても出射光量P0を保持する。
第2図において電流I1およびI2の温度変化、経時変化な
どによる変動をそれぞれ△I1,△I2とするとこの変動分
の和△I1+△I2は第1図(b)に示したib,itを用いた次
式を満足する必要がある。
△I1+△I2<it,ib …(2) すなわち、第2図に示した双安定半導体レーザの制御回
路においては定電流源201の電流I1ならびにトランジス
タ204のコレクタ電流I2の和が光情報を保持するための
注入電流として用いられるため、これらの電流の変動分
△I1並びに△II2も加算されることとなり、記憶情報に
誤まりを生ずる結果となる。
(発明の目的) 本発明の目的は少ない注入光量によってセットできるこ
とはもちろん、記憶情報に誤まりを生ずる恐れのない安
定度の高い双安定半導体レーザの注入電流制御回路を提
供することにある。
(発明の構成) 本発明によれば、注入電流と出射光量との間にヒステリ
シス特性を有する双安定半導体レーザと、前記双安定半
導体レーザのヒステリシス特性のヒステリシスループ内
の第1の値の注入電流を供給する定電流源と、入力制御
信号によって前記注入電流を前記双安定半導体レーザの
ヒステリシス特性のヒステリシスループ外であって、か
つ、前記第1の値よりも小さな第2の値まで減ずる手段
とによって構成されることを特徴とする双安定半導体レ
ーザの注入電流制御回路が得られる。
(実施例) 第3図は本発明の第1の実施例を示す回路図である。第
3図において第2図と同一番号を付したものは第2図と
同一の構成要素を示す。
第3図において制御入力端子203には常時電圧0が加え
られており、これによってトランジスタ300はオフに保
たれている。したがって、双安定半導体レーザ200には
定電流源201の電流I1のみが注入されており、この値に
第1図(b)に示したibを用いることによって双安定半導
体レーザ200はP0あるいはP1のいずれか一方の出射光量
を保持する。
ここで、この双安定半導体レーザ200のセットは第1図
(c)に示したPt以上の光量を有する入射光Pinを与えるこ
とによって行なうことができ、以後入射光Pinが取り去
られても出射光量P1を保持する。
更に第3図において制御信号入力端子203に正の電圧V
が加えられるとトランジスタ300がオンとなり定電流源2
01によって双安定半導体レーザ200に注入されていた電
流I1はその大半がトランジスタ300のコレクタに流入す
る。これにより双安定半導体レーザ200はリセットさ
れ、以後制御入力端子に加えられる電圧が0になっても
出射光量P0を保持する。
第3図に示した双安定半導体レーザの注入電流制御回路
は、第2図に示した回路と異なり、定電流源201の電流I
1のみを双安定半導体レーザ200に光情報を記憶するため
の注入電流として用いるため、記憶情報誤まりの要因が
この定電流源201の電流I1の変動分△I1のみとなり、第
2図に示した回路よりも安定な動作を行うことができ
る。
第4図は本発明の第2の実施例を示す回路図である。
第4図において第2図と同一番号を付したものは第2図
と同一の構成要素を示す。
第4図において制御入力端子203には常時電圧Vが加
えられており、これによってトランジスタ400はオフに
保たれている。したがって双安定半導体レーザ200には
定電流源201の電流I1のみが注入されており、この値に
第1図(b)に示したibを用いることによって双安定半導
体レーザ200はP0あるいはP1いずれか一方の出射光量を
保持することができる。
この双安定半導体レーザ200のセットは第1図(c)に示し
たPt以上の光量を有する入射光Pinを与えることによっ
て行なうことができる。
一方、双安定半導体レーザ200のリセットは制御入力端
子203に電圧Vを加えることによって行ない、これによ
ってトランジスタ400のコレクタには抵抗器401の抵抗値
Rによって次式で与えられる電流I2が流入される。
I2=(V−V0−VBE)/R …(3) ここで電圧VBEはトランジスタ401のベース・エミッタ電
圧を表わす。
したがって、この時双安定半導体レーザ200に注入され
る電流はI1−I2となり、この値に第1図(b)に示したi0
を用いることによって双安定半導体レーザ200のリセッ
トを行なうことができる。
第4図に示した注入電流制御回路は定電流源201の電流I
1のみを双安定半導体レーザ200に光情報を記憶するため
の注入電流として用いるため、記憶情報の誤まりの要因
が定電流源201の電流I1の変動分△I1のみとなり、より
安定な動作を行なうことができる。なお、第4図におい
て、ダイオード402は双安定半導体レーザ200に逆バイア
スが加わるのを防ぐ働きをする。
(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、記憶情報に誤まりの
生ずる恐れのない安定度の高い双安定半導体レーザの注
入電流制御回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明に用いる双安定半導体レーザの断面
図、第1図(b)は第1図(a)に示した双安定半導体レーザ
の注入電流iと出射光量Poutとの関係を示す図、第1図
(c)は第1図(a)に示した双安定半導体レーザの入射光量
Pinと出射光量Poutの関係を示す図、第1図(d)は双安定
半導体レーザの動作を表にして示した図、第2図は双安
定半導体レーザの注入電流制御回路の一例を示す回路
図、第3図は本発明の第1の実施例を示す回路図、第4
図は本発明の第2の実施例を示す回路図である。 図において、200は双安定半導体レーザ、201は定電流源
をそれぞれ表わす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】注入電流と出射光量との間にヒステリシス
    特性を有する双安定半導体レーザと、前記双安定半導体
    レーザのヒステリシス特性のヒステリシスループ内の第
    1の値の注入電流を供給する定電流源と、入力制御信号
    によって前記注入電流を前記双安定半導体レーザのヒス
    テリシス特性のヒステリシスループ外であって、かつ、
    前記第1の値よりも小さな第2の値まで減ずる手段とに
    よって構成されることを特徴とする双安定半導体レーザ
    の注入電流制御回路。
JP59001635A 1984-01-09 1984-01-09 双安定半導体レ−ザの注入電流制御回路 Expired - Lifetime JPH0640595B2 (ja)

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