JPH10104670A - Optical logic device using polarization - Google Patents

Optical logic device using polarization

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JPH10104670A
JPH10104670A JP8254382A JP25438296A JPH10104670A JP H10104670 A JPH10104670 A JP H10104670A JP 8254382 A JP8254382 A JP 8254382A JP 25438296 A JP25438296 A JP 25438296A JP H10104670 A JPH10104670 A JP H10104670A
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JP
Japan
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active layer
light
layer
region
polarization
Prior art date
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Pending
Application number
JP8254382A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Ito
敏夫 伊藤
Katsuaki Kiyoku
克明 曲
Naoto Yoshimoto
直人 吉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP8254382A priority Critical patent/JPH10104670A/en
Publication of JPH10104670A publication Critical patent/JPH10104670A/en
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分布ブラッグ形の半導体レーザを用いた光論
理素子で、より高速動作を可能とすることを目的とす
る。 【解決手段】 共通導波路103上に隣接して2種類の
活性層104,105を設けるようにした。また、活性
層104,105が形成されている前後の共通導波路1
03上には、増幅領域に沿ってグレーティング113,
グレーティング114が形成され、それらで共振器を構
成している。
(57) [Problem] To provide an optical logic element using a distributed Bragg-type semiconductor laser and to enable higher-speed operation. SOLUTION: Two types of active layers 104 and 105 are provided adjacent to a common waveguide 103. Further, the common waveguide 1 before and after the active layers 104 and 105 are formed.
03 on the grating 113 along the amplification region.
Gratings 114 are formed, which together form a resonator.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、光通信,光交
換,光情報処理などの分野において、入力信号光により
出力光の偏波面を切り替えることによって、信号光の全
光論理演算を行うことのできる、偏波を利用した分布ブ
ラッグ反射器半導体レーザ形の偏波利用光論理素子に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an all-optical logic operation of signal light by switching the polarization plane of output light with input signal light in the fields of optical communication, optical switching, optical information processing and the like. The present invention relates to a polarization-based optical logic device of the distributed Bragg reflector semiconductor laser type utilizing polarization.

【0002】[0002]

【従来の技術】全光論理演算素子は、実現が期待される
全光システムにおいて、光信号の制御のために必要不可
欠なものである。図9に、従来の光論理素子の一例を示
す(文献1:H.Kawaguchi,"Optical bistability and c
haos in a semiconductor laser with saturable absor
ber" Applied Physics Letter,45,12,pp.1264-1266,198
9、文献2:「光スイッチング技術入門」石川宏監修・
行松健一編著、電気通信協会、pp.76-78,1993.)。
2. Description of the Related Art An all-optical logic operation element is indispensable for controlling an optical signal in an all-optical system expected to be realized. FIG. 9 shows an example of a conventional optical logic device (Reference 1: H. Kawaguchi, "Optical bistability and c.
haos in a semiconductor laser with saturable absor
ber "Applied Physics Letter, 45, 12, pp. 1264-1266, 198
9, Reference 2: "Introduction to Optical Switching Technology", supervised by Hiroshi Ishikawa
Kenichi Yukimatsu, Telecommunications Association, pp.76-78, 1993.)

【0003】この光論理素子は、分布ブラッグ形の半導
体レーザより構成され、図9に示す断面構造を有してい
る。以下この構成を説明すると、図9に示すように、n
形のInPからなる基板901上に、n形のInPから
なるクラッド層902が形成されている。また、この上
にバンドギャップ波長が1.6μmとなる組成のInG
aAsPからなる活性層903が形成されている。ま
た、活性層903上には、p形のInPからなるクラッ
ド層904が形成され、その上にキャップ層905が形
成されている。そして、キャップ層905上に電極90
6a,906bが形成され、基板901裏面に電極90
7が形成されている。
This optical logic element is composed of a distributed Bragg type semiconductor laser and has a sectional structure shown in FIG. This configuration will be described below. As shown in FIG.
A cladding layer 902 made of n-type InP is formed on a substrate 901 made of n-type InP. On top of this, InG of a composition having a band gap wavelength of 1.6 μm is formed.
An active layer 903 made of aAsP is formed. On the active layer 903, a clad layer 904 made of p-type InP is formed, and a cap layer 905 is formed thereon. Then, the electrode 90 is formed on the cap layer 905.
6a and 906b are formed, and an electrode 90
7 are formed.

【0004】ここで、図9に示すように、この光論理素
子は、電極906a下の領域と電極906b下の領域と
からなり、電極906aおよび電極906bに注入する
電流の状態により、それぞれの領域で異なる動作状態と
することができる。そして、この光論理素子は、電極9
06aおよび電極906bそれぞれに注入する電流を所
定の関係とすることで、たとえば双安定動作とし、図1
0に示すような光入出力特性を得ることができる。
Here, as shown in FIG. 9, this optical logic element comprises a region under the electrode 906a and a region under the electrode 906b, and each region depends on the state of current injected into the electrodes 906a and 906b. Can be set to different operation states. This optical logic element is connected to the electrode 9
By setting a predetermined relationship between currents to be injected into the respective electrodes 06a and 906b, for example, bistable operation is achieved, and FIG.
Optical input / output characteristics as shown in FIG.

【0005】この動作について説明すると、図10にお
いて、所定のバイアス光を入力したときに点Aで示され
る状態となるように、電極906aおよび電極906b
それぞれに注入する電流を調整しておく。この状態よ
り、光入力として新たに入力パルス光1001を加えれ
ば、直ちに光出力は増加し、入力パルス光1001の入
力がなくなっても、光出力は点Bで示される状態となり
保持される。すなわち、図11(a)の入力パルスに対
して、図11(b)に示すように、光出力が保持される
というメモリ動作が可能である。
The operation will be described. In FIG. 10, the electrodes 906a and 906b are set so that the state shown by the point A when a predetermined bias light is input is obtained.
The current to be injected into each is adjusted. From this state, when the input pulse light 1001 is newly added as the light input, the light output immediately increases, and even if the input pulse light 1001 is no longer input, the light output is maintained in the state shown by the point B. That is, as shown in FIG. 11B, a memory operation in which an optical output is held with respect to the input pulse of FIG. 11A is possible.

【0006】また、図12に示すように、電極906a
および電極906bそれぞれに注入する電流を所定の関
係とし、この光論理素子の系を点Aの状態に保持してお
く。そして、この状態の光論理素子に、2つの入力信号
1201,1202を加えることで、図13(a)〜
(c)に示すようにAND動作が得られる。また、図1
4に示すように、電極906aおよび電極906bそれ
ぞれに注入する電流を所定の関係とし、この光論理素子
の系を点Aの状態に保持しておく。そして、この状態の
光論理素子に、2つの入力信号1401,1402を加
えることで、図15(a)〜(c)に示すように、OR
動作が得られる。
[0006] Further, as shown in FIG.
The currents injected into the electrode 906b and the electrode 906b are set in a predetermined relationship, and the system of the optical logic element is maintained at the point A. Then, by adding two input signals 1201 and 1202 to the optical logic element in this state, FIG.
An AND operation is obtained as shown in FIG. FIG.
As shown in FIG. 4, the currents injected into the electrodes 906a and 906b are set to have a predetermined relationship, and the system of the optical logic element is maintained at the point A. Then, by adding two input signals 1401 and 1402 to the optical logic element in this state, as shown in FIGS.
Operation is obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、分布
ブラック形の半導体レーザを利用した光論理素子によれ
ば、注入する電流を調整することで、メモリ,AND,
ORといった論理動作が可能となる。しかしながら、上
述した従来の光論理素子では、光出力のオンオフ動作が
光入力のオンオフで行われる。すなわち、光出力のオン
オフの動作速度が、注入電流が光に変換される際の半導
体レーザのキャリア寿命に律速されてしまう。このた
め、従来の光論理素子では、その動作の高速化に限界が
あるという問題があった。
As described above, according to the optical logic device using the distributed black semiconductor laser, the memory, AND,
A logical operation such as OR becomes possible. However, in the above-described conventional optical logic element, the ON / OFF operation of the optical output is performed by the ON / OFF of the optical input. That is, the operation speed of turning on and off the optical output is limited by the carrier lifetime of the semiconductor laser when the injection current is converted into light. For this reason, the conventional optical logic element has a problem that there is a limit in increasing the speed of its operation.

【0008】たとえば、大容量のデータ転送が必要とさ
れ、最低でも10GBit/sの転送量が求められると
き、その光スイッチング速度は最低でも10GHzが必
要となる。そして、今日では、より大容量のデータ転送
能力が必要とされ、40GHzを越える光スイッチング
動作が求められている。しかし、従来では、光スイッチ
ング速度が平均で1GHz程度であり、最高の状態とし
ても、2〜3GHzで動作させることが限界であり、上
述の要求にはほど遠い状態である。
For example, when a large-capacity data transfer is required and a transfer rate of at least 10 Gbit / s is required, the optical switching speed needs to be at least 10 GHz. Nowadays, a larger data transfer capacity is required, and an optical switching operation exceeding 40 GHz is required. However, in the related art, the optical switching speed is about 1 GHz on average, and the operation at a maximum of 2 to 3 GHz is the limit even at the highest state, which is far from the above requirement.

【0009】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、分布ブラッグ形の半導体
レーザを用いた光論理素子で、より高速動作を可能とす
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has as its object to enable an optical logic device using a distributed Bragg semiconductor laser to operate at higher speed. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明の偏波利用光論
理素子は、まず、半導体基板上に形成された下部クラッ
ド層、この上に形成されて所定波長の導波光を反射して
残りは透過する第1のグレーティングが形成されている
共通導波路、この上に形成された上部クラッド層、この
上に形成されたキャップ層、この上に形成された第1の
電極からなる第1の領域を備えるようにした。また、第
1の領域に続いて半導体基板上に形成された下部クラッ
ド層上に形成された第1の活性層、この上に形成された
上部クラッド層、この上に形成されたキャップ層、この
上に形成された第2の電極からなる第2の領域を備える
ようにした。また、第2の領域に続いて半導体基板上に
形成された下部クラッド層上に形成された第2の活性
層、この上に形成された上部クラッド層、この上に形成
されたキャップ層、この上に形成された第3の電極から
なる第3の領域を備えるようにした。また、第3の領域
に続いて半導体基板上に形成された下部クラッド層上に
形成されて所定波長の導波光を反射して残りは透過する
第2のグレーティングが形成されている第2の共通導波
路、この上に形成された上部クラッド層、この上に形成
されたキャップ層、この上に形成された第4の電極から
なる第4の領域を備えるようにした。加えて、半導体基
板裏面に形成された第5の電極を備えるようにした。そ
して、第1の活性層は第2の活性層に比較して半導体基
板と水平方向の偏波光をより増幅し、第2の活性層は第
1の活性層に比較して半導体基板と垂直方向の偏波光を
より増幅するようにし、第1のグレーティングは第2の
グレーティングに比較して、半導体基板と水平方向の偏
波光をより反射し、第2のグレーティングは第1のグレ
ーティングに比較して半導体基板と垂直方向の偏波光を
より反射するようにした。この構成とすることにより、
第1のグレーティング、第1,第2の活性層、および、
第2のグレーティングとが共振器構造となる。そして、
たとえば、活性層1と活性層2とを双安定動作とし、半
導体基板と水平方向の偏波光を入力して第1の活性層で
これを増幅している状態で、半導体基板と垂直方向の偏
波光を入力すれば、第1の活性層からの半導体基板と水
平方向の偏波光の出力が減衰し、第2の活性層からの半
導体基板と垂直方向の偏波光の出力が支配的となる。
According to the present invention, there is provided a polarization utilizing optical logic element comprising: a lower cladding layer formed on a semiconductor substrate; a waveguide layer having a predetermined wavelength reflected thereon; A first waveguide including a common waveguide on which a transmitting first grating is formed, an upper cladding layer formed thereon, a cap layer formed thereon, and a first electrode formed thereon; Was prepared. A first active layer formed on a lower clad layer formed on the semiconductor substrate following the first region, an upper clad layer formed thereon, a cap layer formed thereon; A second region including the second electrode formed thereon was provided. A second active layer formed on the lower clad layer formed on the semiconductor substrate following the second region, an upper clad layer formed thereon, a cap layer formed thereon; A third region including a third electrode formed thereon was provided. A second grating formed on a lower cladding layer formed on the semiconductor substrate following the third region and reflecting a guided light having a predetermined wavelength and transmitting the rest; A fourth region including a waveguide, an upper clad layer formed thereon, a cap layer formed thereon, and a fourth electrode formed thereon was provided. In addition, a fifth electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate is provided. The first active layer amplifies polarized light in the horizontal direction with respect to the semiconductor substrate more than the second active layer, and the second active layer vertically amplifies light with respect to the semiconductor substrate as compared with the first active layer. The first grating reflects the polarized light in the horizontal direction with respect to the semiconductor substrate more than the second grating, and the second grating reflects the first grating more than the first grating. Polarized light perpendicular to the semiconductor substrate is more reflected. With this configuration,
A first grating, first and second active layers, and
The second grating has a resonator structure. And
For example, the active layer 1 and the active layer 2 are operated in a bistable operation, and the polarized light in the horizontal direction is input to the semiconductor substrate and amplified in the first active layer. When wave light is input, the output of polarized light in the horizontal direction from the semiconductor substrate from the first active layer is attenuated, and the output of polarized light in the direction perpendicular to the semiconductor substrate from the second active layer becomes dominant.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態1 図1は、この発明の実施の形態における偏波利用光論理
素子の構成を示す断面図である。以下、この偏波利用光
論理素子の構成を説明すると、図1に示すように、ま
ず、n側電極101が、n形のInPからなる基板10
2裏面に形成されている。また、バンドギャップ波長が
1.3μmとなる組成のInGaAsPからなる共通導
波路(共通導波層)103が、基板102表面に形成さ
れている。この共通導波路103は、クラッド層として
の機能も有している。そして、この共通導波路103上
に異なる特性を有する活性層104と活性層105が形
成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a polarization-use optical logic element according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of this polarization utilizing optical logic element will be described. As shown in FIG. 1, first, an n-side electrode 101 is formed on a substrate 10 made of n-type InP.
2 formed on the back surface. In addition, a common waveguide (common waveguide layer) 103 made of InGaAsP having a band gap wavelength of 1.3 μm is formed on the surface of the substrate 102. This common waveguide 103 also has a function as a cladding layer. An active layer 104 and an active layer 105 having different characteristics are formed on the common waveguide 103.

【0012】まず、活性層104は膜厚0.1μmで、
バンドギャップ波長が1.6μmとなる組成のInGa
AsPから構成されている。そして、図1(b)の平面
図に示すように、活性層104は、幅1μm長さ300
μmに形成されている。一方、活性層105は膜厚0.
5μmに形成され、バンドギャップ波長が1.6μmと
なる組成のInGaAsPから構成されている。また、
図1(b)に示すように、活性層105は、幅0.5μ
m長さ300μmに形成されている。そして、図1
(a)および図1(a)の光出力がされる面よりみた図
1(b)に示すように、以上の活性層104,105上
にクラッド層106が形成されている。
First, the active layer 104 has a thickness of 0.1 μm.
InGa having a composition having a band gap wavelength of 1.6 μm
It is composed of AsP. Then, as shown in the plan view of FIG. 1B, the active layer 104 has a width of 1 μm and a length of 300 μm.
μm. On the other hand, the active layer 105 has a thickness of 0.
It is formed of InGaAsP having a composition of 5 μm and a band gap wavelength of 1.6 μm. Also,
As shown in FIG. 1B, the active layer 105 has a width of 0.5 μm.
The length m is 300 μm. And FIG.
As shown in FIG. 1B as viewed from the light output surface of FIG. 1A and FIG. 1A, a cladding layer 106 is formed on the active layers 104 and 105 described above.

【0013】また、活性層104,105が形成されて
いる前後の共通導波路103上には、増幅領域に沿って
グレーティング113,グレーティング114が形成さ
れ、それらで共振器を構成している。グレーティング1
13,114は、入射光の一部は透過し、一部は反射す
るものである。そして、この上にp−InP層107が
形成され、キャップ層108を介して、電極109〜1
12が形成されている。以上示したように、この実施の
形態1では、共通導波路103上に隣接して2種類の活
性層104,105を設けるようにしたことが特徴であ
る。
On the common waveguide 103 before and after the active layers 104 and 105 are formed, gratings 113 and 114 are formed along the amplification region, and these constitute a resonator. Grating 1
Reference numerals 13 and 114 are such that a part of incident light is transmitted and a part is reflected. Then, a p-InP layer 107 is formed thereon, and the electrodes 109 to 1 are interposed via a cap layer 108.
12 are formed. As described above, the first embodiment is characterized in that two types of active layers 104 and 105 are provided adjacent to the common waveguide 103.

【0014】次に、その活性層104と活性層105に
関して説明する。まず、活性層104が形成されている
領域は、電極110と電極101との間に電流を注入す
ることでレーザ発振動作をする。ここで、この活性層1
04は、その構造から明らかなように、TE(transver
se electric)光に対する光の閉じこめ係数がTM(tra
nsverse magnetic)光に比べて大きい。なお、TE光と
は基板102と水平方向の偏波光であり、TM光とは基
板102と垂直方向の偏波光である。一方、活性層10
5が形成されている領域は、電極111と電極101と
の間に電流を注入することでレーザ発振動作をする。そ
して、この活性層105は、その構造から明らかなよう
に、TM光に対する光の閉じこめ係数がTE光に比べて
大きい。
Next, the active layer 104 and the active layer 105 will be described. First, in a region where the active layer 104 is formed, a laser oscillation operation is performed by injecting a current between the electrode 110 and the electrode 101. Here, this active layer 1
04 is TE (transver
se electric) The confinement coefficient of light with respect to light is TM (tra
nsverse magnetic) larger than light. Note that TE light is polarized light in a direction horizontal to the substrate 102, and TM light is polarized light in a direction perpendicular to the substrate 102. On the other hand, the active layer 10
The region where 5 is formed performs a laser oscillation operation by injecting a current between the electrode 111 and the electrode 101. As is clear from the structure, the active layer 105 has a larger light confinement coefficient for TM light than TE light.

【0015】すなわち、電極109下の第1領域と電極
110下の第2領域および電極112下の第4領域にお
いて、主にTE光が発振するような分布ブラッグ反射形
の半導体レーザが構成されている。そして、第2領域で
は、光入力されたTE光をより効率よく増幅する。ま
た、第1領域と電極111下の第3領域および第4領域
において、主にTM光が発振するような分布ブラッグ反
射形の半導体レーザが構成されている。そして、第3領
域では、光入力されたTM光をより効率よく増幅する。
That is, in the first region under the electrode 109, the second region under the electrode 110, and the fourth region under the electrode 112, a distributed Bragg reflection type semiconductor laser in which TE light mainly oscillates is formed. I have. Then, in the second region, the TE light that has been optically input is more efficiently amplified. In the first region and the third and fourth regions below the electrode 111, a distributed Bragg reflection type semiconductor laser that mainly oscillates TM light is configured. Then, in the third region, the light input TM light is more efficiently amplified.

【0016】そして、電極109と電極112に注入す
る電流量を調整することで、第2領域におけるTE光の
ゲインと第3領域におけるTM光のゲインを制御するこ
とができる。そして、たとえば、全体として、TE光と
TM光が互いに競合しあう双安定動作状態とすることが
できる。たとえば、この双安定動作では、光入力がない
状態で、活性層104よりTE光が発振される状態で
は、活性層105からのTM光の発振が抑えられる。ま
た、活性層105よりTM光が発振される状態では、活
性層104からのTE光の発振が抑制され、TM光の出
力状態となっている。
By adjusting the amount of current injected into the electrodes 109 and 112, the gain of the TE light in the second region and the gain of the TM light in the third region can be controlled. Then, for example, as a whole, a bistable operation state in which the TE light and the TM light compete with each other can be achieved. For example, in the bistable operation, in a state where TE light is oscillated from the active layer 104 in a state where there is no light input, oscillation of TM light from the active layer 105 is suppressed. Further, in the state where TM light is oscillated from the active layer 105, the oscillation of TE light from the active layer 104 is suppressed, and the TM light is output.

【0017】そして、たとえば、活性層105よりTM
光が発振されてTM光が出力されている状態で、TE光
が入力されると、TM光を発振している活性層105で
は、あまりTE光を増幅しないが、活性層104ではT
E光をより効果的に増幅してTE光の発振状態となる。
そして、この結果、活性層105のTM光の発振は抑制
され、活性層104の発振によるTE光の出力状態に変
化する。すなわち、上述の双安定動作状態として、TM
光が出力されている状態で、TE光の入力をオンオフす
ることで、TE光の出力状態とTM光の出力状態とを切
り替えることができる。
Then, for example, TM
When TE light is input in a state where light is oscillated and TM light is output, the active layer 105 that oscillates TM light does not amplify TE light much, but the active layer 104 does not amplify TE light.
The E light is more effectively amplified to be in the TE light oscillation state.
As a result, the oscillation of the TM light of the active layer 105 is suppressed, and the output state of the TE light is changed by the oscillation of the active layer 104. That is, as the above-mentioned bistable operation state, TM
By turning on and off the input of the TE light while the light is being output, the output state of the TE light and the output state of the TM light can be switched.

【0018】そして、このTE光とTM光との偏波間の
モード競合(双安定動作)は光出力が一定のまま行われ
る。したがって、TE光の出力状態とTM光の出力状態
との切り替えにおいて、注入電流が光出力に変換される
動作の切り替えは行われない。この結果、このTE光の
出力状態とTM光の出力状態との切り替えは、素子内部
のキャリア寿命に動作速度が律速されることがなく、非
常に高速動作を行うことが可能となる。そして、入力光
(TE光)のオンオフは、変調器を用いてたとえば40
GHzで行うことが可能であり、この実施の形態1の偏
波利用光論理素子を用いれば、変調器の光出力を補償し
ながら、40GHzという高速動作が可能となる。
The mode competition (bistable operation) between the polarizations of the TE light and the TM light is performed while the optical output is constant. Therefore, in switching between the output state of the TE light and the output state of the TM light, the operation of converting the injection current to the optical output is not switched. As a result, the switching between the output state of the TE light and the output state of the TM light can be performed at a very high speed without the operating speed being limited by the carrier life inside the element. The on / off of the input light (TE light) is, for example, 40
The operation can be performed at GHz, and when the polarization-use optical logic element of the first embodiment is used, a high-speed operation of 40 GHz can be performed while compensating the optical output of the modulator.

【0019】以下、この実施の形態1における偏波利用
光論理素子の動作形態について説明する。第1に、図2
に示すようなメモリ機能を有する動作特性を得ることが
できる。たとえば、活性層104の発振するTE光の波
長を1550nm,活性層105の発振するTM光の波
長を1560nmとし、それらの波長間隔を10nmと
する。これは、電極109と電極112に注入する電流
量により制御する。また、TE光とTM光のゲイン差を
0.6dB(TE<TM)となるように、第2領域と第
3領域それぞれに注入する電流を設定する。そして、入
力されるTE光を図2(a)の点Aの状態としておく。
この状態において、光入力パルス21が入力されること
で、偏波利用光論理素子からのTE光出力は、図2
(a)の点Bの状態となり、保持される。
The operation of the polarization-use optical logic element according to the first embodiment will be described below. First, FIG.
Operation characteristics having a memory function as shown in FIG. For example, the wavelength of the TE light oscillated by the active layer 104 is 1550 nm, the wavelength of the TM light oscillated by the active layer 105 is 1560 nm, and the wavelength interval between them is 10 nm. This is controlled by the amount of current injected into the electrodes 109 and 112. Further, the current to be injected into each of the second region and the third region is set so that the gain difference between the TE light and the TM light becomes 0.6 dB (TE <TM). Then, the input TE light is set in the state of point A in FIG.
In this state, when the optical input pulse 21 is input, the TE optical output from the polarization-use optical logic element changes as shown in FIG.
The state at the point B in FIG.

【0020】一方、今度はTM光を入力することで、T
E光出力は減衰し、変わってTM光出力状態となり、点
Bの状態より点Aの状態に戻る。すなわち、この実施の
形態1の偏波利用光論理素子によれば、TE光入力とT
M光入力を切り替えることで、TE光出力に注目した場
合、図2(a)に示す特性を得ることができる。そし
て、たとえば、図2(b),(c)に示すように、TE
光パルス入力とTM光パルス入力を切り替えることで、
この偏波利用光論理素子は、図2(d),(e)に示す
TE光出力とTM光出力の切り替えができる。
On the other hand, this time, by inputting the TM light,
The E light output attenuates, changes to the TM light output state, and returns from the state at point B to the state at point A. That is, according to the polarization-based optical logic element of the first embodiment, the TE optical input and T
By focusing on the TE light output by switching the M light input, the characteristics shown in FIG. 2A can be obtained. Then, for example, as shown in FIGS.
By switching between optical pulse input and TM optical pulse input,
This polarization utilizing optical logic element can switch between TE light output and TM light output shown in FIGS. 2 (d) and 2 (e).

【0021】第2に、図3に示すように、ANDもしく
はNAND動作を得ることができる。たとえば、活性層
104と活性層105の発振波長の波長間隔を3nmと
するとともに、それらのゲイン差を1.0dB(TE<
TM)とする。すなわち、TE光出力がほとんどない図
3(a)の点Aの状態より、2つのTE光入力31,3
2が入力されると、初めてTE光出力状態に移行する状
態とする。このことにより、図3(b),(c)に示す
ように、2つのTE光入力を用いることで、この偏波利
用光論理素子は、図3(d),(e)に示すTE光出力
とTM光出力の切り替えができる。すなわち、2つのT
E光入力により、TE光出力に着目すればAND動作を
得ることができ、TM光出力に着目すればNAND動作
を得ることができる。
Second, as shown in FIG. 3, an AND or NAND operation can be obtained. For example, the wavelength interval between the oscillation wavelengths of the active layer 104 and the active layer 105 is 3 nm, and the gain difference between them is 1.0 dB (TE <TE <
TM). That is, from the state of the point A in FIG.
When 2 is input, the state shifts to the TE light output state for the first time. As a result, as shown in FIGS. 3B and 3C, by using two TE optical inputs, this polarization utilizing optical logic element can be used as the TE optical input shown in FIGS. 3D and 3E. Output and TM light output can be switched. That is, two T
With the E light input, an AND operation can be obtained by focusing on the TE light output, and a NAND operation can be obtained by focusing on the TM light output.

【0022】第3に、図4に示すように、ORもしくは
NOR動作を得ることができる。たとえば、活性層10
4と活性層105の発振波長の波長間隔を3nmとする
とともに、ゲイン差を0.1dB(TE<TM)とす
る。すなわち、TE光出力がほとんどない図4(a)の
点Aの状態より、TE光入力41が入力されると、初め
てTE光出力状態に移行する状態とする。なお、それに
加えてTE光入力42が入力されても、TE光出力状態
が保持される。このことにより、図4(b),(c)に
示すように、2つのTE光入力を用いることで、この偏
波利用光論理素子は、図4(d),(e)に示すTE光
出力とTM光出力の切り替えができる。すなわち、2つ
のTE光入力により、TE光出力に着目すればOR動作
を得ることができ、TM光出力に着目すればNOR動作
を得ることができる。なお、TE入力1つとした単一入
力では、NOT動作となる。
Third, as shown in FIG. 4, an OR or NOR operation can be obtained. For example, the active layer 10
The wavelength interval between the oscillation wavelength 4 and the active layer 105 is 3 nm, and the gain difference is 0.1 dB (TE <TM). That is, when the TE light input 41 is input from the state of the point A in FIG. 4A where there is almost no TE light output, the state is shifted to the TE light output state for the first time. In addition, even if the TE light input 42 is input, the TE light output state is maintained. As a result, as shown in FIGS. 4B and 4C, by using two TE optical inputs, the polarization utilizing optical logic element can be used as the TE optical input shown in FIGS. 4D and 4E. Output and TM light output can be switched. That is, with two TE light inputs, an OR operation can be obtained by focusing on the TE light output, and a NOR operation can be obtained by focusing on the TM light output. Note that a single input with one TE input is a NOT operation.

【0023】実施の形態2 ところで、上記実施の形態1では、主にTE光を増幅す
る活性層と、主にTM光を増幅する活性層とを隣接配置
するようにしたが、これに限るものではない。図5に示
すように、活性層104と活性層105とがグレーティ
ング116を挾むように配置されていてもよい。この実
施の形態2の偏波利用光論理素子では、グレーティング
116の領域には電極115により電流を注入する。そ
して、この偏波利用光論理素子は、電極109下の第1
の領域と、電極110下の第2の領域と、電極115下
の第3の領域と、電極111下の第4の領域と、電極1
12下の第5の領域とから構成されている。
Second Embodiment In the first embodiment, an active layer mainly for amplifying TE light and an active layer mainly for amplifying TM light are arranged adjacent to each other. However, the present invention is not limited to this. is not. As shown in FIG. 5, the active layer 104 and the active layer 105 may be arranged so as to sandwich the grating 116. In the polarization-based optical logic element according to the second embodiment, a current is injected into the region of the grating 116 by the electrode 115. The polarization-use optical logic element is connected to the first
Area, a second area under the electrode 110, a third area under the electrode 115, a fourth area under the electrode 111, and an electrode 1
12 and a fifth area below the fifth area.

【0024】また、この偏波利用光論理素子では、ま
ず、活性層104が形成されている領域は、電極110
と電極101との間に電流を注入することでレーザ発振
動作をする。一方、活性層105が形成されている領域
は、電極111と電極101との間に電流を注入するこ
とでレーザ発振動作をする。すなわち、第1領域と第2
領域および第3領域において、主にTE光が発振するよ
うな分布ブラッグ反射形の半導体レーザが構成されてい
る。また、第3領域と第4領域および第5領域におい
て、主にTM光が発振するような分布ブラッグ反射形の
半導体レーザが構成されている。
In this polarization-use optical logic element, the region where the active layer 104 is formed
A laser oscillation operation is performed by injecting a current between the electrode and the electrode 101. On the other hand, in a region where the active layer 105 is formed, a laser oscillation operation is performed by injecting a current between the electrode 111 and the electrode 101. That is, the first region and the second region
In the region and the third region, a distributed Bragg reflection type semiconductor laser that mainly oscillates TE light is configured. In the third region, the fourth region, and the fifth region, a distributed Bragg reflection type semiconductor laser that mainly oscillates TM light is configured.

【0025】そして、活性層104の発振波長は領域1
に注入する電流で制御し、活性層105の発振波長は領
域5に注入する電流で制御することになる。このため、
この実施の形態2では、活性層104の発振波長と活性
層105の発振波長とを、それぞれ個別に制御すること
がより簡単にできるようになる。そして、この実施の形
態2の偏波利用光論理素子においても、上述のことに加
えて領域2と領域4それぞれに注入する電流量により、
活性層104,105におけるゲインを調整すること
で、前述した実施の形態2の偏波利用光論理素子と同様
の効果を得ることができる。
The oscillation wavelength of the active layer 104 is in the region 1
And the oscillation wavelength of the active layer 105 is controlled by the current injected into the region 5. For this reason,
In the second embodiment, the oscillation wavelength of the active layer 104 and the oscillation wavelength of the active layer 105 can be individually controlled more easily. In the polarization-based optical logic element according to the second embodiment, in addition to the above, the amount of current injected into each of the regions 2 and 4 also
By adjusting the gain in the active layers 104 and 105, it is possible to obtain the same effect as that of the polarization utilizing optical logic element according to the second embodiment.

【0026】実施の形態3 以下、この発明の第3の実施の形態について説明する。
図5は、この実施の形態3における偏波利用光論理素子
の構成を示す断面図である。図5に示すように、この偏
波利用光論理素子では、新たに半導体層120を設けて
いる。この半導体層120は、活性層104上に形成さ
れ、また連続して下部活性層105a上に形成されてい
る。そして、上記実施の形態1,2における活性層15
が、この実施の形態3では下部活性層150aと半導体
層120の一部と上部活性層150bとで構成されてい
る。なお、他は図1と同様である。
Embodiment 3 Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of the polarization-use optical logic element according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, in this polarization-use optical logic element, a semiconductor layer 120 is newly provided. The semiconductor layer 120 is formed on the active layer 104, and is continuously formed on the lower active layer 105a. Then, the active layer 15 in the first and second embodiments is used.
However, in the third embodiment, the lower active layer 150a, a part of the semiconductor layer 120, and the upper active layer 150b are included. The rest is the same as FIG.

【0027】このように構成することで、以下に示すよ
うに、この偏波利用光論理素子の製造がより容易にな
る。以下、製造方法についてその概略を説明する。ま
ず、図7(a)に示すように、基板102上に共通導波
路103を形成し、この上に活性層104,105の材
料であるInGaAsPからなる半導体膜701を堆積
する。ついで、この上に、図7(b)に示すように、半
導体層120となるInP膜702を成膜する。つい
で、この上に、図7(c)に示すように、活性層105
の材料であるInGaAsPからなる半導体膜703を
堆積する。
With this configuration, as described below, it becomes easier to manufacture this polarization utilizing optical logic element. Hereinafter, an outline of the manufacturing method will be described. First, as shown in FIG. 7A, a common waveguide 103 is formed on a substrate 102, and a semiconductor film 701 made of InGaAsP, which is a material of the active layers 104 and 105, is deposited thereon. Next, as shown in FIG. 7B, an InP film 702 to be the semiconductor layer 120 is formed thereon. Next, as shown in FIG. 7C, the active layer 105 is formed thereon.
A semiconductor film 703 made of InGaAsP is deposited.

【0028】次に、図7(d)に示すように、レジスト
マスク704を用いて選択的にエッチングすることで、
上部活性層105bを形成する。これは、硫酸:過酸化
水素:水が1:10:1の原液を水で10倍に希釈した
エッチング液を用いたウエットエッチングにより行う。
このエッチング液によるウエットエッチングでは、In
P膜702がほとんどエッチングされず、InGaAs
Pからなる半導体膜703が選択的にエッチングされ
る。
Next, as shown in FIG. 7D, by selectively etching using a resist mask 704,
An upper active layer 105b is formed. This is performed by wet etching using an etching solution obtained by diluting a stock solution of sulfuric acid: hydrogen peroxide: water 1: 10: 1 with water 10-fold.
In wet etching using this etching solution, In
P film 702 is hardly etched, and InGaAs
The semiconductor film 703 made of P is selectively etched.

【0029】次に、図7(e)に示すように、この上に
P形のInP膜705を堆積し、図(f)に示すよう
に、レジストマスク706をエッチングマスクとして順
次エッチングし、クラッド層106,半導体層120,
活性層104,および,下部活性層105aを形成す
る。ついで、図8(g)に示すように、共通導波路10
3の所定位置にグレーティング113,114を形成
し、これらの上にp−InP層107を形成し、キャッ
プ層108を形成する。
Next, as shown in FIG. 7E, a P-type InP film 705 is deposited thereon, and as shown in FIG. 7F, the resist mask 706 is sequentially etched using the resist mask 706 as an etching mask. Layer 106, semiconductor layer 120,
An active layer 104 and a lower active layer 105a are formed. Next, as shown in FIG.
The gratings 113 and 114 are formed at predetermined positions of No. 3, a p-InP layer 107 is formed thereon, and a cap layer 108 is formed.

【0030】そして、図8(h)に示すように、キャッ
プ層108上に電極109〜112を形成し、基板10
2裏面に電極101を形成する。以上のことにより、電
極111下の第3領域には、半導体層120を挾んだ下
部活性層105aと上部活性層105bとからなり、T
M光対する光の閉じこめ係数がTE光に比べて大きい活
性層が形成される。これは、図1において、活性層10
5に対応する。そして、電極110下の第2の領域には
活性層104が形成され、この領域では、TE光に対す
る光の閉じこめ係数がTM光に比べて大きいものとなっ
ている。
Then, as shown in FIG. 8H, electrodes 109 to 112 are formed on the cap layer 108 and the substrate 10
2. An electrode 101 is formed on the back surface. As described above, in the third region below the electrode 111, the lower active layer 105a and the upper active layer 105b sandwiching the semiconductor layer 120 are formed.
An active layer in which the confinement coefficient of light with respect to M light is larger than that with TE light is formed. This is because in FIG.
Corresponding to 5. An active layer 104 is formed in a second region below the electrode 110. In this region, a light confinement coefficient for TE light is larger than that for TM light.

【0031】以上示したように、この実施の形態3で
は、活性層104,105a,105bとは異なり、所
定のエッチング条件ではそれら活性層を構成する材料の
方が選択的にエッチングされる材料からなる半導体層1
20(InP膜702)を用いるようにした。この結
果、この実施の形態3によれば、半導体膜701の成膜
により活性層104の膜厚が制御できるようになる。こ
の結果、エッチングで膜厚制御を行うことに比較して、
活性層104の膜厚制御の精度がより向上する。そし
て、この実施の形態3における偏波利用光論理素子にお
いても、前述した実施の形態1で示した偏波利用光論理
素子の動作と同様であり、その効果も同様である。ま
た、上述の半導体層を用いる構成は、実施の形態2で示
した偏波利用光論理素子にも適用できることはいうまで
もない。
As described above, in the third embodiment, unlike the active layers 104, 105a, and 105b, the materials constituting the active layers are different from those which are selectively etched under predetermined etching conditions. Semiconductor layer 1
20 (InP film 702). As a result, according to the third embodiment, the thickness of the active layer 104 can be controlled by forming the semiconductor film 701. As a result, compared to controlling the film thickness by etching,
The accuracy of controlling the thickness of the active layer 104 is further improved. The operation of the polarization-use optical logic element according to the third embodiment is the same as the operation of the polarization-use optical logic element described in the first embodiment, and the effect is the same. Needless to say, the above-described configuration using the semiconductor layer can be applied to the polarization-use optical logic element described in Embodiment 2.

【0032】なお、上述した実施の形態1〜3では、基
板にn形のInPを用いるようにしたが、これに限るも
のではなく、p形のInPからなる基板を用いるように
してもよく、また、他の半導体を用いるようにしてもよ
い。また、活性層にInGaAsPを用いるようにした
が、これに限るものではなく、InGaAlAs系(T
E)や、InAlAs系(TE)、もしくは、AlGa
As系(TM)といった材料系を用いるようにしても同
様である。
In the above-described first to third embodiments, n-type InP is used as the substrate. However, the present invention is not limited to this, and a substrate made of p-type InP may be used. Further, another semiconductor may be used. Further, although InGaAsP is used for the active layer, the present invention is not limited to this, and it is possible to use InGaAlAs (T
E), InAlAs-based (TE), or AlGa
The same is true even when a material system such as an As (TM) is used.

【0033】また、活性層に、量子井戸構造や歪み量子
井戸構造を用いるようにしてもよい。この場合、量子井
戸構造および圧縮歪み量子井戸構造を用いた活性層で
は、TE光に対する光の閉じこめ係数がTM光に比べて
大きいものとなる。また、伸張歪み量子井戸構造では、
TM光に対する光の閉じこめ係数がTE光に比べて大き
いものとなる。ただし、前述した実施の形態1〜3では
2つの活性層を同一の材料で構成しているので、実施の
形態1〜3の方がより簡便に偏波利用光論理素子を作製
できる。
Further, a quantum well structure or a strained quantum well structure may be used for the active layer. In this case, in the active layer using the quantum well structure and the compressive strain quantum well structure, the light confinement coefficient for TE light is larger than that for TM light. In the extensional strain quantum well structure,
The light confinement coefficient for the TM light is larger than that for the TE light. However, in the first to third embodiments, the two active layers are made of the same material, so that the first to third embodiments can more easily manufacture a polarization-use optical logic element.

【0034】また、上述した実施の形態1〜3に示した
構成に限るものではなく、たとえば、第1〜第4領域そ
れぞれに電流を注入するための電極間の分離として、分
離溝を設けたり絶縁領域を設けるようにしてもよい。ま
た、活性層の幅を制御するために、リッジ構造やPN接
合を使った埋め込み構造、もしくは、絶縁層を使った埋
め込み構造、また、リブ埋め込み構造といった構造で光
や電流の閉じ込めを行ってもいいことはいうまでもな
い。
The present invention is not limited to the configuration shown in the first to third embodiments. For example, an isolation groove may be provided as an isolation between electrodes for injecting current into each of the first to fourth regions. An insulating region may be provided. Also, in order to control the width of the active layer, light or current is confined by a buried structure using a ridge structure or a PN junction, a buried structure using an insulating layer, or a buried structure using a rib. Needless to say good things.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、第
1と第2の活性層を備え、その前後に所定波長の導波光
を反射して残りは透過する第1と第2のグレーティング
を配置する構成とした。そして、第1の活性層は第2の
活性層に比較して半導体基板と水平方向の偏波光をより
増幅し、第2の活性層は第1の活性層に比較して半導体
基板と垂直方向の偏波光をより増幅するようにした。ま
た、第1のグレーティングは第2のグレーティングに比
較して、半導体基板と水平方向の偏波光をより反射し、
第2のグレーティングは第1のグレーティングに比較し
て半導体基板と垂直方向の偏波光をより反射するように
した。
As described above, according to the present invention, the first and second active layers are provided, and the first and second gratings which reflect the waveguide light of a predetermined wavelength before and after the first and second active layers and transmit the rest are provided. It was configured to be arranged. The first active layer amplifies polarized light in the horizontal direction with respect to the semiconductor substrate more than the second active layer, and the second active layer vertically amplifies light with respect to the semiconductor substrate as compared with the first active layer. Is further amplified. Further, the first grating reflects polarized light in the horizontal direction with respect to the semiconductor substrate more than the second grating,
The second grating reflects polarized light in a direction perpendicular to the semiconductor substrate more than the first grating.

【0036】この構成とすることにより、第1のグレー
ティング、第1,第2の活性層、および、第2のグレー
ティングとが共振器構造となる。そして、たとえば、活
性層1と活性層2とを双安定動作とし、半導体基板と水
平方向の偏波光を入力して第1の活性層でこれを増幅し
ている状態で、半導体基板と垂直方向の偏波光を入力を
オンオフすれば、第1の活性層からの半導体基板と水平
方向の偏波光の出力と第2の活性層からの半導体基板と
垂直方向の偏波光の出力とが切り替えられる。
With this configuration, the first grating, the first and second active layers, and the second grating have a resonator structure. For example, the active layer 1 and the active layer 2 are operated in a bistable operation, and the polarized light in the horizontal direction is input to the semiconductor substrate and amplified in the first active layer. When the input of the polarized light is turned on and off, the output of polarized light in the horizontal direction with respect to the semiconductor substrate from the first active layer and the output of polarized light in the vertical direction with the semiconductor substrate from the second active layer are switched.

【0037】この、偏波光の切り替えは、第1および第
2の活性層におけるキャリア寿命に律速されないので、
たとえば一方の偏波光の出力のオンオフが変調器を用い
て40GHzで行える。この結果、この発明によれば、
変調器の光出力を補償しながら、40GHzという高速
動作が可能となり、従来の光論理素子に比較してより高
速動作が可能となる。また、上述のことに加えて、この
発明によれば、従来ではできなかったNOT,NAN
D,NORといった負論理の実現が可能となる。
The switching of the polarized light is not limited by the carrier lifetime in the first and second active layers.
For example, the output of one polarized light can be turned on and off at 40 GHz using a modulator. As a result, according to the present invention,
While compensating for the optical output of the modulator, a high-speed operation of 40 GHz becomes possible, and a higher-speed operation becomes possible as compared with a conventional optical logic element. Further, in addition to the above, according to the present invention, NOT, NAN which could not be achieved by the prior art.
Negative logic such as D and NOR can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の第1の実施の形態における偏波利
用光論理素子の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a polarization-use optical logic element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1の偏波利用光論理素子の動作特性を示す
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing operation characteristics of the polarization-use optical logic element of FIG.

【図3】 図1の偏波利用光論理素子の他の動作特性を
示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing another operation characteristic of the polarization-use optical logic element of FIG. 1;

【図4】 図1の偏波利用光論理素子の他の動作特性を
示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing another operation characteristic of the polarization-use optical logic element of FIG. 1;

【図5】 この発明の第2の実施の形態における偏波利
用光論理素子の構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a polarization-use optical logic element according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の第3の実施の形態における偏波利
用光論理素子の構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view illustrating a configuration of a polarization-use optical logic element according to a third embodiment of the present invention.

【図7】 図6の偏波利用光論理素子の製造工程を説明
するための断面図である。
7 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the polarization-use optical logic element of FIG.

【図8】 図7に続く、図6の偏波利用光論理素子の製
造工程を説明するための断面図である。
8 is a cross-sectional view following FIG. 7 for explaining the manufacturing process of the polarization-use optical logic element of FIG. 6;

【図9】 従来の光論理素子の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing an example of a conventional optical logic element.

【図10】 図9の光論理素子の動作特性を示す説明図
である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing operation characteristics of the optical logic element of FIG. 9;

【図11】 図1の光論理素子の他の動作特性を示す説
明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing another operation characteristic of the optical logic element in FIG. 1;

【図12】 図1の光論理素子の他の動作特性を示す説
明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing another operation characteristic of the optical logic element in FIG. 1;

【図13】 図1の光論理素子の他の動作特性を示す説
明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing another operation characteristic of the optical logic element in FIG. 1;

【図14】 図1の光論理素子の他の動作特性を示す説
明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing another operation characteristic of the optical logic element in FIG. 1;

【図15】 図1の光論理素子の他の動作特性を示す説
明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing another operation characteristic of the optical logic element in FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…n側電極、102…基板、103…共通導波路
(共通導波層)、104,105…活性層、106…ク
ラッド層、107…p−InP層、108…キャップ
層、109,110,111,112…電極、113,
114…グレーティング。
101 n-side electrode, 102 substrate, 103 common waveguide (common waveguide layer), 104, 105 active layer, 106 cladding layer, 107 p-InP layer, 108 cap layer, 109, 110, 111, 112 ... electrodes, 113,
114 ... Grating.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された下部クラッド
層、この上に形成されて所定波長の導波光を反射して残
りは透過する第1のグレーティングが形成されている共
通導波路、この上に形成された上部クラッド層、この上
に形成されたキャップ層、この上に形成された第1の電
極からなる第1の領域と、 前記第1の領域に続いて前記半導体基板上に形成された
前記下部クラッド層上に形成された第1の活性層、この
上に形成された前記上部クラッド層、この上に形成され
た前記キャップ層、この上に形成された第2の電極から
なる第2の領域と、 前記第2の領域に続いて前記半導体基板上に形成された
下部クラッド層上に形成された第2の活性層、この上に
形成された前記上部クラッド層、この上に形成された前
記キャップ層、この上に形成された第3の電極からなる
第3の領域と、 前記第3の領域に続いて前記半導体基板上に形成された
下部クラッド層上に形成されて所定波長の導波光を反射
して残りは透過する第2のグレーティングが形成されて
いる前記共通導波路、この上に形成された前記上部クラ
ッド層、この上に形成された前記キャップ層、この上に
形成された第4の電極からなる第4の領域と、 前記半導体基板裏面に形成された第5の電極とを備え、 前記第1の活性層は前記第2の活性層に比較して前記半
導体基板と水平方向の偏波光をより増幅し、前記第2の
活性層は前記第1の活性層に比較して前記半導体基板と
垂直方向の偏波光をより増幅し、 前記第1のグレーティングは前記第2のグレーティング
に比較して、前記半導体基板と水平方向の偏波光をより
反射し、前記第2のグレーティングは前記第1のグレー
ティングに比較して前記半導体基板と垂直方向の偏波光
をより反射し、 前記第1〜第4の電極は、それぞれ前記第1〜第4の領
域に電流を流すように形成されていることを特徴とする
偏波利用光論理素子。
1. A common waveguide on which a first cladding layer is formed on a lower cladding layer formed on a semiconductor substrate, the first cladding layer is formed on the lower cladding layer to reflect guided light of a predetermined wavelength and transmit the rest. An upper cladding layer formed thereon, a cap layer formed thereon, a first region including a first electrode formed thereon, and a first region formed on the semiconductor substrate following the first region. A first active layer formed on the lower clad layer, the upper clad layer formed thereon, the cap layer formed thereon, and a second electrode formed on the second electrode. Region 2, a second active layer formed on a lower cladding layer formed on the semiconductor substrate subsequent to the second region, the upper cladding layer formed on the second active layer, Said cap layer, formed thereon A third region formed of a third electrode formed on the lower clad layer formed on the semiconductor substrate subsequent to the third region, and reflects a guided light having a predetermined wavelength and transmits the rest. The common waveguide on which a second grating is formed, the upper cladding layer formed thereon, the cap layer formed thereon, and a fourth electrode formed on the fourth electrode. And a fifth electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, wherein the first active layer amplifies the polarized light in the horizontal direction with respect to the semiconductor substrate more than the second active layer. The second active layer amplifies the polarized light in a direction perpendicular to the semiconductor substrate more than the first active layer, and the first grating has a higher semiconductor light intensity than the second grating. More polarized light in the horizontal direction with the substrate The second grating reflects polarized light in a direction perpendicular to the semiconductor substrate more than the first grating, and the first to fourth electrodes respectively include the first to fourth regions. An optical logic device utilizing polarization, wherein the optical logic device is formed so as to allow a current to flow therethrough.
【請求項2】 請求項1記載の偏波利用光論理素子にお
いて、 前記第2の領域と第3の領域の間の前記上部クラッド層
上に形成されて所定波長の導波光を反射して残りは透過
する第3のグレーティングが形成されている前記共通導
波路、この上に形成された前記上部クラッド層、この上
に形成された前記キャップ層、この上に形成された第6
の電極からなる第5の領域を備えたことを特徴とする偏
波利用光論理素子。
2. The polarization-use optical logic element according to claim 1, wherein said polarization-use optical logic element is formed on said upper cladding layer between said second region and said third region, and reflects the guided light having a predetermined wavelength to remain. Is the common waveguide on which the transmitting third grating is formed, the upper cladding layer formed thereon, the cap layer formed thereon, and the sixth waveguide formed thereon.
A polarization utilizing optical logic element, comprising: a fifth region comprising:
【請求項3】 請求項1または2記載の偏波利用光論理
素子において、 前記第1の活性層は、その膜厚より入力および出力光導
波路方向の幅が大きく、 前記第2の活性層は、その膜厚が入力および出力光導波
路方向の幅より大きいことを特徴とする偏波利用光論理
素子。
3. The polarization-use optical logic element according to claim 1, wherein the first active layer has a width in the direction of the input and output optical waveguides greater than its thickness, and the second active layer has A polarization utilizing optical logic element, the thickness of which is greater than the width in the direction of the input and output optical waveguides.
【請求項4】 請求項1〜3いずれか1項記載の偏波利
用光論理素子において、 前記第2の活性層は、上部活性層および前記第1の活性
層と同一膜厚に形成された下部活性層から構成され、 前記第1の活性層および下部活性層上に形成され、前記
上部活性層に比較してエッチングされにくい材料から構
成された半導体層を備えたことを特徴とする偏波利用光
論理素子。
4. The polarization-use optical logic element according to claim 1, wherein the second active layer is formed to have the same thickness as an upper active layer and the first active layer. Polarization comprising: a lower active layer; and a semiconductor layer formed on the first active layer and the lower active layer, the semiconductor layer being made of a material that is less likely to be etched than the upper active layer. Use optical logic element.
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