JPS61256331A - 光双安定素子 - Google Patents
光双安定素子Info
- Publication number
- JPS61256331A JPS61256331A JP9775185A JP9775185A JPS61256331A JP S61256331 A JPS61256331 A JP S61256331A JP 9775185 A JP9775185 A JP 9775185A JP 9775185 A JP9775185 A JP 9775185A JP S61256331 A JPS61256331 A JP S61256331A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- optical bistable
- substrate
- incident
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Optical Filters (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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。
これまで光双安定素子としてはＧ ａ Ａ ｓ単結晶の
エタロンを用いたもの（エイチ・エム・ギブス他″半導
体における光学的双安定性″アップライド フィジック
ス レター第３５巻、１９７９年、第４５１〜４５３頁
（Ｈ，Ｍ、Ｇｉｂｂｓ ｅｔ、ａｌ、、”０ｐｔｉｃａ
ｌｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒｓ”Ａｐｐｌ 、 Ｐｈｙｓ 、 Ｌｅｔｔ。
エタロンを用いたもの（エイチ・エム・ギブス他″半導
体における光学的双安定性″アップライド フィジック
ス レター第３５巻、１９７９年、第４５１〜４５３頁
（Ｈ，Ｍ、Ｇｉｂｂｓ ｅｔ、ａｌ、、”０ｐｔｉｃａ
ｌｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒｓ”Ａｐｐｌ 、 Ｐｈｙｓ 、 Ｌｅｔｔ。
３５（６）、 １５．５ｅｐｔ、１９７９． ｐ４５１
〜４５３）参照）、あるいはＩｎＳｂ単結晶エタロンを
用いたもの（ディー・ニー・ビー・ミラー他”Ｉｎ８ｂ
における光増幅と双安定性″オプテイクスコミュニケー
ション第３１巻、１９７９年、第１０１〜１０４頁（Ｄ
、Ａ、Ｂ、Ｍｉｌｌａｒ ｅｔ、ａｌ、“Ｔｗｏ ｂｅ
ａｍ ｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ
ＩｎＳｂ”０ｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｓ Ｖｏｌ、 ３１ 、 ＆１ 、 Ｏｃｔ、。
〜４５３）参照）、あるいはＩｎＳｂ単結晶エタロンを
用いたもの（ディー・ニー・ビー・ミラー他”Ｉｎ８ｂ
における光増幅と双安定性″オプテイクスコミュニケー
ション第３１巻、１９７９年、第１０１〜１０４頁（Ｄ
、Ａ、Ｂ、Ｍｉｌｌａｒ ｅｔ、ａｌ、“Ｔｗｏ ｂｅ
ａｍ ｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ
ＩｎＳｂ”０ｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｓ Ｖｏｌ、 ３１ 、 ＆１ 、 Ｏｃｔ、。
１９７９、 Ｐ １０１〜１０４）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＠にの低
温でしか動作しなかった。その後、Ｇ ａ Ａ ｓとＡ
ΩＡｓによる超格子を用いた光双安定素子が室温で動作
した（エイチ・エム・ギブス他″ＧａＡｓ−ＧａＡＱＡ
ｓのエタロンにおける室温での光双安定性”アップライ
ド フィジックス レター第４１巻、１９８２年、第２
２１〜２２２頁（Ｈ、Ｍ 、 Ｇｊ ｂｂｓｓｔ、ａｌ
、”Ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｘｃｉｔｏ
ｎｊｃ ｏｐｔｉｃａｌｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ
ａ ＧａＡｓ−ＧａＡαＡｓ ５ｕｐｅｒｌａｔｔｉ
ｃｅｅｔａｌｏｎ” Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、１．ｅｔｔ
、 ４１ （３）、 ＴＡｕｇ、１９８２゜ｐ２２１〜
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、したがっ
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。
いる。しかし、これらの光双安定素子は１２０＠にの低
温でしか動作しなかった。その後、Ｇ ａ Ａ ｓとＡ
ΩＡｓによる超格子を用いた光双安定素子が室温で動作
した（エイチ・エム・ギブス他″ＧａＡｓ−ＧａＡＱＡ
ｓのエタロンにおける室温での光双安定性”アップライ
ド フィジックス レター第４１巻、１９８２年、第２
２１〜２２２頁（Ｈ、Ｍ 、 Ｇｊ ｂｂｓｓｔ、ａｌ
、”Ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｘｃｉｔｏ
ｎｊｃ ｏｐｔｉｃａｌｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ
ａ ＧａＡｓ−ＧａＡαＡｓ ５ｕｐｅｒｌａｔｔｉ
ｃｅｅｔａｌｏｎ” Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、１．ｅｔｔ
、 ４１ （３）、 ＴＡｕｇ、１９８２゜ｐ２２１〜
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、したがっ
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、まずますエタロン
内の光量は増加する。したがっ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。ず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
はるかに太きい。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４′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、まずますエタロン
内の光量は増加する。したがっ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。ず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
はるかに太きい。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４′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Ｇ ａ Ａ ｓとＡ Ｑ Ａ ｓ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。
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。
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った結果、
結晶構造が層状構造で、層間が弱いＶａｎ ｄｅｒ Ｗ
ａａｌｓ力で結合しているいわゆる層状物質で構成され
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
。この層状物質の代表的なものとして、ＨｇＩ、、Ｐｂ
１．、Ｇａ５５およびＧａｓ、ＩｎＳ、ＩｎＳｅ等があ
り、また、これらの物質の薄膜結晶は蒸着法などの簡単
な方法で製作でき、かつ基板の結晶性にもよらないこと
がわかった。
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った結果、
結晶構造が層状構造で、層間が弱いＶａｎ ｄｅｒ Ｗ
ａａｌｓ力で結合しているいわゆる層状物質で構成され
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
。この層状物質の代表的なものとして、ＨｇＩ、、Ｐｂ
１．、Ｇａ５５およびＧａｓ、ＩｎＳ、ＩｎＳｅ等があ
り、また、これらの物質の薄膜結晶は蒸着法などの簡単
な方法で製作でき、かつ基板の結晶性にもよらないこと
がわかった。
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、−例としてガラスがある。
る物質で、−例としてガラスがある。
基板１の上にＨｇ Ｉ２． Ｐ ｂ Ｉｚ、 Ｇａ Ｓ
ｅ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２
１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。
ｅ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２
１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。
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。
以下、本発明の実施例を第８図により説明する。
実施例１
純度９９，９９９％のＨｇＩ、を真空蒸着装置のボード
に入れ、ボードを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、２．６５μｍ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）をスポット径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。
に入れ、ボードを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、２．６５μｍ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）をスポット径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。
実施例２
純度９９．９９９％のＰｂＩ、を実施例１と同様にシリ
カガラス基板１１上に蒸着し、薄膜結晶１２を形成した
。薄膜結晶１２の厚さは２．４５μｍとした。
カガラス基板１１上に蒸着し、薄膜結晶１２を形成した
。薄膜結晶１２の厚さは２．４５μｍとした。
この薄膜結晶に波長４９Ｑｎｍのレーザ光（Ｎ ２光励
起色素レーザ光）をスポット径４μｍで入射した。次に
入射光の強度と出射光の関係を２０℃で測定したところ
第９図と同様な双安定特性を示した。
起色素レーザ光）をスポット径４μｍで入射した。次に
入射光の強度と出射光の関係を２０℃で測定したところ
第９図と同様な双安定特性を示した。
実施例３
純度９９．９９９％のＧａｇｅを実施例１と同様にシリ
カガラス基板上に蒸着し、薄膜結晶を形成した。
カガラス基板上に蒸着し、薄膜結晶を形成した。
薄膜結晶の厚さは２．９５μｍとした。この薄膜結晶に
波長５９０ｎｍのレーザ光（Ｎ ２励起色素レーザ光）
をスポット径４μｍで入射した。次に入射光の強度と出
射光の関係を２０℃で測定したととろ第９図と同様な双
安定特性を示した。
波長５９０ｎｍのレーザ光（Ｎ ２励起色素レーザ光）
をスポット径４μｍで入射した。次に入射光の強度と出
射光の関係を２０℃で測定したととろ第９図と同様な双
安定特性を示した。
実施例４
純度９９．９９９％のＨｇＩ２から気相成長法を用いて
多数の小さな薄膜結晶を作製した。この中から、膜厚２
，６５μｍのものを選び、膜に垂直方向から波長５３０
ｎｍのレーザ光（Ｎ ａ光励起色素レーザ光）を入射し
た。スポット径は４μｍとした。この入射光の強度と出
射光の関係を２０℃で測定したところ、第９図と同様な
双安定特性を示した。
多数の小さな薄膜結晶を作製した。この中から、膜厚２
，６５μｍのものを選び、膜に垂直方向から波長５３０
ｎｍのレーザ光（Ｎ ａ光励起色素レーザ光）を入射し
た。スポット径は４μｍとした。この入射光の強度と出
射光の関係を２０℃で測定したところ、第９図と同様な
双安定特性を示した。
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典型図、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
施例の光双安定時性を示す図、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−ＩＲ４− 剖薯架」）幅 第 ８ 回 Ｚ ｑ 図 入η尤５火彦（ｑｎｌ） 手 続 補 正 書 昭和 年 月 日
明する図、第３図は光双安定特性の典型図、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
施例の光双安定時性を示す図、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−ＩＲ４− 剖薯架」）幅 第 ８ 回 Ｚ ｑ 図 入η尤５火彦（ｑｎｌ） 手 続 補 正 書 昭和 年 月 日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、励起子吸収をする層状物質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光双安定素子において、上
記層状物質をＧａＳ、ＩｎＳおよびＩｎＳｅのいずれか
とすることを特徴とする光双安定素子。 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。 ３、上記膜形成を蒸着法によつ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 |
|---|---|---|---|
| JP9775185A JPS61256331A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP9775185A JPS61256331A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | 光双安定素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61256331A true JPS61256331A (ja) | 1986-11-13 |
Family
ID=14200584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9775185A Pending JPS61256331A (ja) | 1984-07-11 | 1985-05-10 | 光双安定素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61256331A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63194323A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ハイブリツド構造材料とその作製方法 |
-
1985
- 1985-05-10 JP JP9775185A patent/JPS61256331A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63194323A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ハイブリツド構造材料とその作製方法 |
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