JPH0719005B2 - 光双安定素子 - Google Patents
光双安定素子Info
- Publication number
- JPH0719005B2 JPH0719005B2 JP59142326A JP14232684A JPH0719005B2 JP H0719005 B2 JPH0719005 B2 JP H0719005B2 JP 59142326 A JP59142326 A JP 59142326A JP 14232684 A JP14232684 A JP 14232684A JP H0719005 B2 JPH0719005 B2 JP H0719005B2
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- Japan
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- optical bistable
- light
- etalon
- optical
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は光計算機等の論理回路や記憶回路を構成できる
光双安定素子に係り、特に製造が容易で性能の良い光双
安定素子に関する。
光双安定素子に係り、特に製造が容易で性能の良い光双
安定素子に関する。
〔発明の背景〕 これまで光双安定素子としてはGaAs単結晶のエタロンを
用いたもの（H.M.Gibbs et.al.,“Optical bistability
in semiconductors"Appl.Phys.Lett.35（６）,15,Sep
t.1979,p451〜453参照）、あるいはInSb単結晶エタロン
を用いたもの（D.A.B.Miller et.al.“Two beam optica
l signal amplification and bistability in InSb".Op
tics Communications Vol.31,No.1,Oct.,1979,p101〜10
4参照）が報告されている。しかし、これらの光双安定
素子は120゜Kの低温でしか動作しなかつた。その後、GaA
sとAlAsによる超格子を用いた光双安定素子が室温で動
作した（H.M.Gibbs et.al,“Room temperature exciton
ic optical bistability in a GaAs−GaAlAs superlatt
ice etalon"Appl.Phys.Lett.,41（３）,I Aug.1982,p22
1〜222参照）。このような室温における動作は、超格子
構造にすることにより励起子の結合エネルギーが増加
し、その結果励起子が安定に存在することによる。励起
子の存在は屈折率の増加をもたらす。第１図に示すよう
に基板１の上に形成されたエタロン２に第２図に示すよ
うに光を入射すると、入射光３と反射光３′がエタロン
２の内部で干渉する。エタロン２の厚さを入射光の波長
の整数倍にしておくと、入射光３と反射光３′のピーク
が重なりエタロン内部の光量は増加する。このとき入射
光３の量が少ない場合は励起子の量は少なく、したがつ
て屈折率も大きくならない。その結果、入射光３の大部
分はエタロン２を通過して、出射するが、その出射光４
の光量は当然少ない。
用いたもの（H.M.Gibbs et.al.,“Optical bistability
in semiconductors"Appl.Phys.Lett.35（６）,15,Sep
t.1979,p451〜453参照）、あるいはInSb単結晶エタロン
を用いたもの（D.A.B.Miller et.al.“Two beam optica
l signal amplification and bistability in InSb".Op
tics Communications Vol.31,No.1,Oct.,1979,p101〜10
4参照）が報告されている。しかし、これらの光双安定
素子は120゜Kの低温でしか動作しなかつた。その後、GaA
sとAlAsによる超格子を用いた光双安定素子が室温で動
作した（H.M.Gibbs et.al,“Room temperature exciton
ic optical bistability in a GaAs−GaAlAs superlatt
ice etalon"Appl.Phys.Lett.,41（３）,I Aug.1982,p22
1〜222参照）。このような室温における動作は、超格子
構造にすることにより励起子の結合エネルギーが増加
し、その結果励起子が安定に存在することによる。励起
子の存在は屈折率の増加をもたらす。第１図に示すよう
に基板１の上に形成されたエタロン２に第２図に示すよ
うに光を入射すると、入射光３と反射光３′がエタロン
２の内部で干渉する。エタロン２の厚さを入射光の波長
の整数倍にしておくと、入射光３と反射光３′のピーク
が重なりエタロン内部の光量は増加する。このとき入射
光３の量が少ない場合は励起子の量は少なく、したがつ
て屈折率も大きくならない。その結果、入射光３の大部
分はエタロン２を通過して、出射するが、その出射光４
の光量は当然少ない。
入射光の量が多い場合には励起子が多く励起されるため
屈折率が増加する。その結果、反射光３′の量も増加
し、それが入射光３と干渉して重なり、ますますエタロ
ン内の光量は増加する。したがつて励起子の量もますま
す増加し、屈折率も増加してエタロン内の光量は更に増
加する。すなわち入射光の量は一定でもエタロン内の光
量は入射時より増加する。この光の一部はエタロンの外
に出射するが、その光量は入射光量が少ない場合に較べ
てはるかに大きい。また、この状態では入射光を減少さ
せてもエタロン内の光量の減少は少なく、入射光３と出
射光３′の関係は第３図に示すごとく、いわゆる双安定
性を示す。この特性が論理機能や記憶機能と関連するこ
とはここで述べるまでもない。
屈折率が増加する。その結果、反射光３′の量も増加
し、それが入射光３と干渉して重なり、ますますエタロ
ン内の光量は増加する。したがつて励起子の量もますま
す増加し、屈折率も増加してエタロン内の光量は更に増
加する。すなわち入射光の量は一定でもエタロン内の光
量は入射時より増加する。この光の一部はエタロンの外
に出射するが、その光量は入射光量が少ない場合に較べ
てはるかに大きい。また、この状態では入射光を減少さ
せてもエタロン内の光量の減少は少なく、入射光３と出
射光３′の関係は第３図に示すごとく、いわゆる双安定
性を示す。この特性が論理機能や記憶機能と関連するこ
とはここで述べるまでもない。
前述のようにGaAsとAlAsによる超格子が室温において光
双安定性を示したが、超格子は製造方法が複雑で、かつ
高度の技術を要するという欠点があり、その実用化は極
めて難かしいと云える。
双安定性を示したが、超格子は製造方法が複雑で、かつ
高度の技術を要するという欠点があり、その実用化は極
めて難かしいと云える。
本発明の目的は、室温で動作し、かつ構造が簡単で製造
が容易な光双安定素子を提供することにある。
が容易な光双安定素子を提供することにある。
本発明者は、励起子の結合エネルギー（束縛エネルギー
と呼ばれることもある）が大きいと想定され、かつ構造
が簡単な物質について光双安定性の研究を行つた結果、
HgI2，PbI2あるいはGaSeの薄膜結晶で構成されたエタロ
ンが安定な光双安定性を有することを見出した。これら
の物質の結晶構造は層状構造で、層間が弱いVan der wa
als力で結合している。このような物質は物理学的考察
から励起子の結合エネルギーが大きいと判断した。また
このような物質の薄膜結晶の蒸着法などの簡単な方法で
製作でき、かつ基板の結晶性にもよらないことがわかつ
た。
と呼ばれることもある）が大きいと想定され、かつ構造
が簡単な物質について光双安定性の研究を行つた結果、
HgI2，PbI2あるいはGaSeの薄膜結晶で構成されたエタロ
ンが安定な光双安定性を有することを見出した。これら
の物質の結晶構造は層状構造で、層間が弱いVan der wa
als力で結合している。このような物質は物理学的考察
から励起子の結合エネルギーが大きいと判断した。また
このような物質の薄膜結晶の蒸着法などの簡単な方法で
製作でき、かつ基板の結晶性にもよらないことがわかつ
た。
さらにこの薄膜結晶は基板面の垂直な方向がｃ軸となる
ように成長，形成されるので極めて使い易い光双安定素
子ができる。
ように成長，形成されるので極めて使い易い光双安定素
子ができる。
第４図に本発明の光双安定素子の構造を示す。
基板１は光双安定素子の動作に必要な波長の光を透過す
る物質で、一例としてガラスがある。
る物質で、一例としてガラスがある。
基板１の上にHgI2，PbI2,GaSeなどの励起子の結合エネ
ルギーの大きい物質（以下励起子物質と記す）の薄膜結
晶12を形成する。第５図に示すように薄膜結晶12のｃ軸
22は基板１の面と垂直になり、この方向に光を入射した
時に光双安定特性が得られた。すなわち第６図に示すよ
うに光双安定素子21にほぼ垂直に入射光３を入射すると
入射光３と出射光４の間に第３図に示した光双安定特性
が得られた。
ルギーの大きい物質（以下励起子物質と記す）の薄膜結
晶12を形成する。第５図に示すように薄膜結晶12のｃ軸
22は基板１の面と垂直になり、この方向に光を入射した
時に光双安定特性が得られた。すなわち第６図に示すよ
うに光双安定素子21にほぼ垂直に入射光３を入射すると
入射光３と出射光４の間に第３図に示した光双安定特性
が得られた。
第７図に示すように励起子物質の薄膜結晶12の両面に反
射率の大きい物質の薄膜５を付着すると、より少ない光
量で光双安定特性が実現した。
射率の大きい物質の薄膜５を付着すると、より少ない光
量で光双安定特性が実現した。
以下、本発明の一実施例を第８図により説明する。
純度99.999％のHgI2を真空蒸着装置のボート６に入れ、
電源８によりボート支持電極７を介してボート６を800
℃に加熱してシリカガラス基板11上に薄膜結晶12を形成
し、光双安定素子を製作した。薄膜結晶12の厚さは2.65
μｍとした。この薄膜結晶に基板11側から波長530nmの
レーザ光（N2光励起色素レーザ光）をスポツト径５μｍ
で入射した。次に入射光の強度と出射光の関係を室温
（20℃）にて測定したところ、第９図のように双安定特
性を示した。
電源８によりボート支持電極７を介してボート６を800
℃に加熱してシリカガラス基板11上に薄膜結晶12を形成
し、光双安定素子を製作した。薄膜結晶12の厚さは2.65
μｍとした。この薄膜結晶に基板11側から波長530nmの
レーザ光（N2光励起色素レーザ光）をスポツト径５μｍ
で入射した。次に入射光の強度と出射光の関係を室温
（20℃）にて測定したところ、第９図のように双安定特
性を示した。
HgI2の代りに、PbI2またはGaSeの薄膜結晶を形成させた
素子によつても同様の光双安定特性が示された。
素子によつても同様の光双安定特性が示された。
本発明によれば、構造が極めて簡単で製造が容易な、か
つ室温で動作する光双安定素子が製作できるので、実用
的効果が大きい。
つ室温で動作する光双安定素子が製作できるので、実用
的効果が大きい。
第１図はエタロンの構成図、第２図は光双安定特性を説
明する図、第３図は光双安定特性の展形図、第４図は本
発明の構成図、第５図は薄膜結晶のｃ軸を示す図、第６
図は入射光および出射光を示す図、第７図は本発明の一
実施態様図、第８図は実施例を説明する図、第９図は実
施例の光双安定特性を示す図、である。 １…基板、２…エタロン、３…入射光、３′…反射光、
４…出射光、５…反射膜、６…ボート、７…ボート支持
電極、８…電源、11…シリカガラス基板、12…励起子物
質の薄膜結晶、21…光双安定素子、22…薄膜結晶のｃ
軸。
明する図、第３図は光双安定特性の展形図、第４図は本
発明の構成図、第５図は薄膜結晶のｃ軸を示す図、第６
図は入射光および出射光を示す図、第７図は本発明の一
実施態様図、第８図は実施例を説明する図、第９図は実
施例の光双安定特性を示す図、である。 １…基板、２…エタロン、３…入射光、３′…反射光、
４…出射光、５…反射膜、６…ボート、７…ボート支持
電極、８…電源、11…シリカガラス基板、12…励起子物
質の薄膜結晶、21…光双安定素子、22…薄膜結晶のｃ
軸。
Claims (3)
- 【請求項１】励起子吸収をするHgI2，PbI2あるいはGaSe
のうちのいずれかをその励起子吸収波長を透過する基板
上に膜厚が前記励起子吸収波長のほぼ整数倍となるよう
に膜形成をしたことを特徴とする光双安定素子。 - 【請求項２】上記基板をガラスとすることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の光双安定素子。 - 【請求項３】上記膜形成を蒸着法によって行うことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光双安定素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142326A JPH0719005B2 (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 光双安定素子 |
| EP19850304850 EP0171192A1 (en) | 1984-07-11 | 1985-07-08 | Optical bistable device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142326A JPH0719005B2 (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 光双安定素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6122328A JPS6122328A (ja) | 1986-01-30 |
| JPH0719005B2 true JPH0719005B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=15312739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59142326A Expired - Lifetime JPH0719005B2 (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 光双安定素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719005B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62219728A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-28 | Hitachi Ltd | 光信号チヤンネル選択方法及び装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5936988A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-02-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 垂直発振型半導体レ−ザ |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP59142326A patent/JPH0719005B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6122328A (ja) | 1986-01-30 |
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