DE1214783B

DE1214783B -

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Publication number: DE1214783B
Application number: DE19651214783
Authority: DE
Priority date: 1964-05-13
Filing date: 1965-05-11
Publication date: 1973-10-11
Also published as: JPS4225462B1; SE329220B; CH441534A; US3427563A; NL6505869A; GB1071434A; FR1465389A; DE1214783C2

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIs

Deutsche Kl.: 2If-90

J 28,105 VIII c/21 f
11. Mai 1965
21. April 1966

Die Erfindung betrifft einen optischen Sender oder Verstärker in Fabry-Perot-Interferometeranordnung, die eine umschaltbare nichtlineare Absorptionseinrichtung einschließt, so daß der optische Sender oder Verstärker nur bei geringem Absorptionsvermögen der Absorptionseinrichtung die kohärente Ausgangsstrahlung abgibt.

Zum Zwecke der digitalen Informationsverarbeitung werden in immer steigendem Maße Bauteile, insbesondere Speicherbauteile benötigt, die sich in äußerst kurzen Schaltzeiten von einem Speicherzustand in einen anderen umschalten lassen. Bei Halbleiterbauteilen, die in letzter Zeit eine immer größere Anwendung finden, wird allerdings die Umschaltzeit durch die nicht zu umgehende Rekombinationszeit der Ladungsträger nach unten begrenzt, die ohne weitere Maßnahmen wesentlich bestimmend ist.

Bei Betrieb von selektiv fluoreszenten Medien zur Erzeugung stimulierter kohärenter Strahlung lassen sich bei geeigneter Wahl äußerst geringe Umschaltzeiten erzielen, die in der Größenordnung von einer Nanosekunde liegen, weil hier die Rekombinationszeit der Ladungsträger äußerst gering ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen multistabilen Speicherbauteil mit Hilfe eines optischen Senders oder Verstärkers zu schaffen, welcher im Vergleich zu anderen Speicherbauteilen nicht viel aufwendiger ist, in dem er z. B. ebenfalls bei Raumtemperatur betrieben werden kann und keine komplizierte Ansteuerungsanordnung benötigt, wobei die Vorteile der kurzen Umschaltzeiten in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden.

Die multistabile Betriebsweise wird dabei so verstanden, daß der optische Sender oder Verstärker von einem stabilen Aus-Zustand in einen stabilen Ein-Zustand, bei dem eine kohärente Ausgangsstrahlung besteht, und umgekehrt, sei es durch elektrische Impulse, sei es durch Lichtimpulse, umgeschaltet wird. Dieser einfachste Fall entspricht so einer bistabilen Betriebsweise. Zusätzliche weitere stabile Einzustände ergeben sich, wenn der optische Sender oder Verstärker so ausgebildet ist, daß er in seinem Ein-Zustand wahlweise zur Strahlungsabgabe in verschiedene Richtungen ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zum multistabilen Betrieb des optischen Senders oder Verstärkers, d.h. zur Abgabe kohärenter Strahlung in jeweils vorbestimmbarer Richtung, die zur Zuführungsrichtung der Anregungsenergie senkrecht liegende Ebene des selektiv fluoreszenten Mediums die Gestalt eines regelmäßigen Vielecks mit jeweils gegenüberliegenden,

Optischer Sender oder Verstärker
inFabry-Perot-Interferometeranordnung

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Gordon Jewett Lasher,

Briarcliff Manor, Westchester, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 13. Mai 1964 (367106) --

parallelen Seitenpaaren aufweist, wovon jeweils eine teilweise reflektierend und die andere durchlässig ausgebildet ist, daß den durchlässig ausgebildeten Seitenflächen jeweils umschaltbare, nichtlineare Absorptionseinrichtungen zugeordnet sind, die wahl-

■30 weise durch Anlegen von Lichtenergie und/oder elektrischer Energie oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes in den Zustand geringen Absorptionsvermögens geschaltet werden und deren den den durchlässig ausgebildeten Seitenflächen des selektiv fluoreszenten Mediums zugeordneten Seitenflächen parallel gegenüberliegende Seitenflächen völlig reflektierend ausgebildet sind und daß jeweils ein stabiler Zustand durch die Umschaltung einer nichtlinearen Absorptionseinrichtung in den Zustand hohen Absorptionsvermögens definiert ist.

Bei Verwendung eines durch elektromagnetische Strahlung angeregten selektiv fluoreszenten Mediums ist das Medium der Absorptionseinrichtung in vorteilhafter Weise dabei so gewählt, daß die Frequenz der stimulierten kohärenten Strahlung mit der Bandenkante eines absorbierenden Ions zusammenfällt, wie es z. B. bei Rubin als selektiv fluoreszentem Medium der Fall ist, das mit einem stärker dotierten Rubinmedium als Absorber zusammenwirkt, bei einem stimulierbaren Rubinmedium, das mit einem Cadmium-Selenid-Halbleiter als Absorber zusammenwirkt, oder bei einem stimulierbaren Neodym-

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und Glasmedium der Fall ist, das mit einem Silizium-Halbleiter als Absorber zusammenwirkt. Als selektiv fluoreszente Medien können weiterhin mit bivalentem Samarium oder trivalentem Uran dotiertes KaI-ziumfluorid mit hexavalentem Uran dotiertes Lithiumfluorid, mit Neodym dotiertes Kalziumwolframat usw. verwendet werden. Wegen der obengenannten Bedingung aber muß dann im allgemeinen für den Strahler und den Absorber je ein verschiedenes Medium verwendet werden. Die sich hiermit ergebende Umschaltgeschwindigkeit hängt dabei von der Rekombinationszeit der Ladungsträger mit Absorber ab und beträgt etwa 10~⁹ Sekunden. Nichtlineare Absorptionseinrichtungen der oben beschriebenen Art sind an sich bekannt. Ihre Durchlässigkeit ist dabei eine Funktion der Energie des einfallenden Lichtes oder allgemein einer elektromagnetischen Welle. Es ist dabei wichtig, daß die Quantenenergie der einfallenden Welle etwas größer als der effektive Bandabstand des Absorbermediums ist. Ganz allgemein läßt sich sagen, daß ein nichtlineares Absorbermedium aus einem solchen Material besteht, bei dem die Streuzentren, nämlich die Elektronen zu höheren Energieniveaus angehoben werden, wenn die Intensität der einfallenden Welle einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. Diese als Streuzentren wirkenden Elektronen besitzen in dem Falle einen relativ sehr kleinen Wirkungsquerschnitt für Absorption eintreffender Photonen, wenn sie sich bereits in diesen angeregten Zuständen befinden, der Absorber sozusagen also gebleicht ist, so daß die Photonen im wesentlichen hindurchgelangen können. Im ursprünglichen Zustand hingegen besitzen diese Elektronen eine hohe Wirkungsquerschnittswahrscheinlichkeit für einfallende Photonen. Kurz gesagt, die optische Dichte eines Absorbermediums wird herabgesetzt, wenn sich die Elektronen in höheren Energiezuständen befinden. Die Durchlässigkeit eines solchen Absorbers bleibt weiterhin in voller Höhe erhalten, solange die Intensität der einfallenden Welle ausreicht, um die meisten Elektronen in diesen höheren Energieniveaus zu halten, wobei berücksichtigt werden muß, daß in bestimmtem, wenn auch geringem Maße Rekombination stattfindet.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung wird nun als Absorbermedium ein selektiv fluoreszentes Halbleitermedium mit P-N-Übergang verwendet, der in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Durch die Wahl der Vorspannung läßt sich hierbei ebenfalls erreichen, daß die Elektronen für Durchlässigkeit des Absorbers in relativ hohe Energiezustände gebracht werden, ganz abgesehen davon, daß sie auch durch entsprechende Beleuchtung, sei es vom Strahlerteil, sei es durch eine besondere äußere Lichtquelle, in diesen Zustand ebenfalls gebracht werden können. Wird nun als Vorspannung ein Impuls in Sperrichtung angelegt, so läßt sich gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken der Absorber leicht in den Zustand hohen Absorptionsvermögens zurückschalten, wie es in gleicher Weise auch durch die Wirkung einer äußeren Lichtquelle erfolgen kann, von der sich das Licht transversal durch den Strahler ausbreitet. Die Verwendung eines solchen nichtlinearen Absorbers, nämlich eine vorgespannte Halbleitervorrichtung mit P-N-Übergang, bietet dabei noch den weiteren Vorteil, daß Strahler und Absorber aus dem gleichen Material hergestellt werden können, wenn als Strahler ebenfalls eine selektiv fluoreszente entsprechend vorgespannte Halbleitervorrichtung verwendet wird. Dies ist möglich, da in diesem Falle die Energiezustände der Leitungs- und Valenzbänder kontinuierlich sind. Die beiden Teile, nämlich Strahler- und Absorberteil, lassen sich so in vorteilhafter Weise aus einem Halbleiterblock herstellen, der durch einen Einschnitt in einer Zone in die beiden Teile getrennt

ίο wird. Auch in diesem Fall liegt die Rekombinationszeit bei etwa 10~⁹ Sekunden. Die reflektierenden Flächen der Halbleitervorrichtung ergeben sich dabei durch Abspalten, bei dem bestimmte Ebenen, die auf Grund der kristallographischen Struktur vollkommen parallel zueinander sind, bevorzugt werden.

An die beiden durch den Einschnitt getrennten Teile der Halbleitervorrichtung sind nun isoliert voneinander angebrachte Flächenelektroden angebracht,

ao über die die Steuerimpulse zugeführt werden.

Die verschiedenen bistabilen Zustände ergeben sich nun wie folgt:

1. Stabiler Aus-Zustand: Der selektiv fluoreszente Halbleiter überträgt kohärente Strahlung auf einen oder mehrere Absorber, die aber alle infolge der angelegten Vorspannung im Zustand hohen Absorptionsvermögens sind, so daß keine Ausgangsstrahlung entstehen kann.

2. Erster stabiler Ein-Zustand: Der selektiv fluoreszente Halbleiter überträgt kohärente Ausgangsstrahlung auf einen Absorber, der dadurch in den Zustand hohen Durchlaßvermögens umgeschaltet werden kann, während alle anderen Absorber auf Grund ihrer elektrischen Vorspannung durch die kohärente Strahlung nicht auf »durchsichtig« umgeschaltet werden können.

3. Zweiter stabiler Ein-Zustand: Der erste Absorber ist in den Zustand hohen Absorptionsvermögens zurückgeschaltet worden, während ein anderer Absorber zur Umschaltung vorbereitet worden ist oder umgeschaltet worden ist.

4. Weitere stabile Zustände ergeben sich durch entsprechende Maßnahmen nach Punkt 3.

Mit HiMe der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich somit ein bistabiles Speicherbauteil, das in der Halbleiterausführung eine äußerst wirtschaftliche Herstellung gestattet und ohne großen zusätzlichen Aufwand in der beschriebenen Weise betrieben werden kann, wobei die äußerst kurzen Rekombinationszeiten eine entsprechend kurze Umschaltzeit gestatten, die sich für viele übliche Speicherbauteile nur schwer erzielen läßt.
Weitere Vorteile der Erfindung und Aufgabenstellungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die an Hand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe nachstehend aufgeführter Zeichnungen die Erfindung näher erläutert, sowie aus den Patentansprüchen. Es zeigt

Fig. IA eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. IB eine graphische Darstellung des effektiven Reflexionsvermögens als Funktion der Intensität der einfallenden elektromagnetischen Welle für den erfindungsgemäß verwendeten Absorber,

Fig. 2A eine selektiv fluoreszente Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung, bestehend aus Strahler- und Absorberteil,

Fig. 2B eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2C eine graphische Darstellung mit einer Kurvenschar, die als Funktion der Häufigkeit der stimulierten Strahlung von der Photonenzahl bei einem einzigen Wellentyp für verschiedene Parameter (Frequenz) aufgetragen ist,

Fig. 3A eine Prinzipdarstellung einer multistabilen Anordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 3 B eine multistabile Anordnung als Halbleitervorrichtung,

Fig. 4A eine bistabile Anordnung gemäß der Erfindung bei Lichtanregung des selektiv fluoreszenten Mediums,

Fig. 4B eine multistabile Anordnung gemäß der Erfindung bei Lichtanregung des selektiv fluoreszenten Mediums.

Aus F i g. 1A, die eine bistabil arbeitende Kombination aus Strahler 3 und nichtlinearem Absorber 1 zeigt, geht hervor, daß das effektive Reflexionsvermögen eines Halbleiterplättchens 1 mit einer dahinterliegenden reflektierenden Schicht 2 gemäß Fig. IB eine Funktion der Intensität der hierauf einfallenden Strahlung ist. Als Strahler 3 kann ein optischer Sender oder Verstärker bekannter Art dienen; der nichtlineare Absorber 1 kann ein Festkörper, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein, dessen Bandabstand dem des Strahlers 3 angepaßt sein muß. Wird als optischer Sender oder Verstärker ein selektiv fluoreszentes Festkörpermedium verwendet, dann läßt sich der Strahler 3 mit einem ebensolchen nichtlinearen Absorber 1 mit Hilfe eines geeigneten Kittes 4 verbinden. Die Ausdehnung des nichtlinearen Absorbers 1 in Richtung der einfallenden elektromagnetischen Energie muß größer als die Absorptionslänge oder zumindest dieser vergleichbar sein, damit die einfallende Strahlung absorbiert werden kann. Bei geringer Intensität der Eingangsstrahlung v/ird die einfallende Strahlung absorbiert und darauf diffus abgestrahlt, so daß der für kohärentes Licht wirksame Reflexionskoeffizient R ziemlich gering ist. Bei sehr hoher Intensität der einfallenden Strahlung hingegen entstehen genügend Elektronen und Löcher, so daß die Absorption der einfallenden Strahlung verringert und damit der effektive Reflexionskoeffizient R vergrößert wird. In diesem Fall wird dann elektromagnetische Energie, dargestellt durch die Pfeile 70, von der Endfläche abgestrahlt, auf der sich der teilweise reflektierende Überzug 5 befindet. Die graphische Darstellung in Fig. IB zeigt die Funktion des effektiven Reflexionskoeffizienten R von der Intensität/ der einfallenden Strahlung. Die untere Grenze für den ansteigenden Teil dieser Kurve ist dabei durch folgende Beziehung festgelegt:

R> —J—,

worin I_c den bei sehr hoher Intensität der einfallenden Strahlung absorbierten Intensitätsanteil darstellt. In Fig. 2A ist eine praktische Ausführung der erfindungsgemäßen bistabilen Vorrichtung gezeigt, die aus einem prismenförmigen rechtwinkligen GaAs-Kristall 6 in Fabry-Perot-Interferometeranordnung besteht. Hier sind zwei gegenüberliegende Seitenflächen 7 und 8, die senkrecht zum PN-Übergang liegen, durch Sägen aufgerauht, während die beiden anderen senkrecht zum PN-Übergang liegenden Seitenflächen 10 und 11 durch Spalten optisch, glatt und vorzugsweise mit Silberbelag oder einer anderen geeigneten reflektierenden Schicht überzogen sind, um ein hohes optisches Reflexionsvermögen zu erhalten. Ein hervorstehendes Merkmal dieser Vorrichtung ist die Teilung des Flächenkontaktes an der p-leitenden Zone in zwei elektrisch voneinander isolierte Elektroden 12 und 13. Der diese Elektroden 12 und 13 trennende Einschnitt 14 verläuft parallel zu den optisch glatten Seitenflächen 10 und 11 des Kristalls 6, der als Einkristall ausgebildet ist.

Der Halbleiterkristall 6 enthält einen PN-Übergang 15, der eine P-Zone 16 von einer N-Zone 17 trennt. Der PN-Übergang 15 verläuft dabei parallel zur größten Kristall-Oberfläche. Der PN-Übergang 15 wird durch Eindiffundieren einer den einen Leitungstyp, in diesem Beispiel den P-Leitungstyp, bestimmenden Verunreinigung in den Kristall 6 gebildet, der bereits eine den entgegengesetzten Leitungstyp bestimmende Verunreinigung enthält, so daß zwei Zonen 16 und 17 mit Störstellenleitungen definiert werden, die durch einen PN-Übergang 15 voneinander getrennt sind. In dem in Fig. 2A gezeigten Ausführungsbeispiel entstehen die N-Zone 17 durch Dotieren mit Tellur und die P-Zone durch Eindiffundieren von Zink in eine (lOO)-Oberfläche des GaAs-Kristalls. Infolge der Eigenart der Diffusion unter Verwendung von Zink als P-Verunreinigungsmaterial entstehen zwei verschiedene P-leitende Zonen, nämlich P⁺ und P. Dann wird der Halbleiterkörper mit Gold, Nickel und wieder mit Gold in der genannten Reihenfolge elektroplattiert oder mit Gold und dann mit Zinn überzogen. Die so gebildete Schicht 20 wird dann erhitzt, so daß ohmsche Kontakte an den entsprechenden N- und P-Flächen gebildet werden. Dies ist möglich, weil die P-Zone hoch dotiert ist. Indiumkügelchen 18 und 19 werden an die elektroplattierte Schicht 20 angelegt, nachdem der Einschnitt 14 durch die P+-Zone hindurchgeätzt worden ist. An die als Legierungskontakte zur Schicht 20 dienenden Indiumkügelchen 18, 19 werden die Anschlußleitungen 21 und 22 angebracht. Die Anschlußleitungen 21 und 22 werden in geeigneter Weise mit Stromquellen, dargestellt als Batterien 23, 23', veränderbare Reihenwiderstände 24, 24' und Schalter 25, 25', verbunden, die dazu dienen, den PN-Übergang 15 etwas unterhalb des Schwellenwertes in Durchlaßrichtung vorzuspannen. Außerdem sind Impulsgeneratoren 26, 26' vorgesehen, die mit dem als selektiv fluoreszentem Medium dienenden Teil 12 des Halbleiterkörpers und mit dem als Absorber dienenden Teil 13 des Halbleiterkörpers verbunden sind. Es sei noch darauf hingewiesen, daß auch andere selektiv fluoreszente Halbleitermedien in' der erfindungsgemäßen Anordnung verwendet werden können. Dazu gehören Galliumantimonid, Indiumphosphid, Indiumantimonid, Indiumarsenid sowie Legierungen aus Galliumarsenid und Galliumphosphid, die weniger als 50% Galliumphosphid enthalten, und selektiv fluoreszente Halbleitermedien der Gruppen II bis VI. Wichtig ist nur, daß das vorgesehene Halbleitermedium eine hohe Strahlungs-Rekombinationswahrscheinlichkeit besitzt und somit eine geeignete Substanz darstellt, in der eine kohärente stimulierte Strahlung auftreten kann.

Die Herstellung einer bistabilen Vorrichtung gemäß der Erfindung gestaltet sich dann sehr einfach,

wenn als Strahler ein selektiv fluoreszentes Halbleitermedium verwendet wird, da in diesem Falle der Strahler und der nichtlineare Absorber aus dem gleichen Material bestehen können und somit die Vorrichtung aus einem Einkristall hergestellt werden kann. Dies ist möglich, da in diesem Fall die Energiezustände der Leitungs- und Valenzbänder ineinander übergehen. Wenn der Strahler ein optischer Sender oder Verstärker mit Strahlungsanregung oder ein Molekularverstärker ist, treten diskrete Quantenzustände der Leitungs- und Valenzbänder eines strahlenden Ions auf, so daß für den Strahler und den nichtlinearen Absorber verschiedene Stoffe verwendet werden müssen. Hierbei ist allerdings zu beachten, daß in jedem Fall die Frequenz der stimulierten Strahlung mit der Bandendkante des Absorptionsspektrums eines absorbierenden Ions zusammenfällt, wie dies bei Verwendung eines stimulierbaren Rubinkristalls im Zusammenwirken mit einem Cadmium-Selenid-Halbleiter als Absorber oder eines stimulierbaren mit Neodym dotierten Glasstabes im Zusammenwirken mit einem Silizium-Halbleiter als Absorber der Fall ist. Hierzu könnten auch zwei Rubinkristalle verwendet werden; in diesem Fall müßte dann aber der als Absorber wirkende Rubinkristall stärker dotiert sein als der als stimulierbares Medium wirkende Rubinkristall. Der durch die einfallende Strahlung durchlässig werdende Reflektor kann allgemein aus einem Absorber bestehen, dessen Wirkung auf lichtempfindliche Fremdatome ■ in Halbleiter- oder Isoliermaterial beruht.

Gemäß Fig. 2A wird der linke Teil 12 der durch den Einschnitt 14 getrennten Teile 12 und 13 des Halbleiterkörpers elektrisch vorgespannt, um Elektronen in den direkt darunterliegenden Teil der P-Zone 16 zu injizieren, so daß dieser als Strahler wirksam wird. Der rechte Teil 13 hat eine etwas geringere Vorspannung, so daß ein vernachlässigbarer Injektionsstrom in diesem Teil wirksam ist und dieser Teil als Absorber wirken kann. Die Potentialdifferenz über den Halbleiterkörper liegt für GaAs in der Größenordnung von nur einem Zehntelvolt, und die erforderliche Wärmeableitung für die durch den zwischen den beiden positiven Kontaktelektroden 18 und 19 fließenden Strom hervorgerufene Wärme bestimmt den Mindestwiderstand zwischen diesen Elektroden. Für die Wirkungsweise der Vorrichtung ist es entscheidend, daß vorherrschende Lichtwellentypen bei höchster Güte sowohl durch den Strahlerteil 12 als auch durch den Absorberteil 13 des PN-Ubergangs 15 gelangen können, und daß das Licht in diesen Wellentypen auf seinem Wege zwischen den beiden Teilen 12 und 13 nicht gestreut oder auch sonstwie unterbrochen wird. Weiterhin ist es auch erforderlich, daß die Abmessungen und der Massewiderstand der P- und N-Zonenl6 bzw. 17 so beschaffen bzw. gewählt sind, daß kein größerer Injektionsstrom durch den Absorberteil 13 fließen kann. Das Verhältnis

der Länge des Absorberteils 13 zu der des Strahlerteils 12 ist ein wichtiger Parameter der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und es wird noch gezeigt werden, daß Werte von γ, die größer oder etwa gleich Eins sind, angestrebt werden sollen.

Aus der graphischen Darstellung nach Fig. 2B ist zu entnehmen, daß vor Einschalten des Injektionsstromes die Vorrichtung im Aus-Zustand 27 ist. Ein durch Rekombination von Elektronen und Löchern im Strahlerteil 12 entstehendes Lichtquant, das in den Absorberteil 13 wandert, wird dort absorbiert, so daß dabei ein neues Elektron-Lochpaar entsteht. Durch Rekombination dieses Paares wird Licht in zufälliger räumlicher Verteilung ausgestrahlt, so daß

ίο daher das effektive Reflexionsvermögen R des Absorberteils 13 ziemlich gering ist und ein hoher Schwellenwert für eine selektive Fluoreszenz besteht. Wenn jedoch eine genügende Anzahl von Leitungsbandelektronen im Absorberteil 13 gebildet wird, wird das aus dem Strahlerteil 12 einfallende Licht nicht so stark absorbiert, und ein Teil davon wird dann durch die völlig reflektierende Seitenfläche 10 reflektiert. Auf diese Weise wird die Güte des optimalen Resonators erhöht und der Schwellenwert für die selektive Fluoreszenz herabgesetzt. Um aber eine solche momentane Vermehrung der Elektronenanzahl im Absorberteil 13 herbeizuführen, kann ein zusätzlicher Stromimpuls 28 durch den Flächenkontakt 19 oder den Flächenkontakt 18, ein auf den Absorberteil 13 gerichteter äußerer Lichtimpuls oder ein von außen zugeführter Lichtimpuls, der in Längsrichtung vom Strahlerteil 12 zum Absorberteil 13 wandert, verwendet werden. Der Strahlerteil 12 strahlt dann kohärentes Licht in den Absorberteil 13, so daß kohärente Ausgangsstrahlen 71 von der teilweise reflektierenden Seitenfläche 11 abgestrahlt werden. Dies entspricht dann dem Ein-Zustand 29 (Fig. 2B) der Vorrichtung, der sich also gegenüber dem Aus-Zustand durch Abgabe eines kohärenten Ausgangsstrahls 71 unterscheidet. Dieser Ein-Zustand 29 wird nach Abklingen des obenerwähnten Auslöseimpulses 28 beibehalten, da ein Lichtquellentyp äußerst starker Intensität entsteht, so daß der nichtiineare Absorber 13 im Zustand geringer Absorption bleibt und damit stimulierte kohärente Strahlung des Strahlerteils 12 von der völlig reflektierenden Endfläche 10 reflektiert wird und wieder in den Strahlerteil 12 eintreten kann. Die Rückstellung der Vorrichtung in den Aus-Zustand 27 erfolgt durch einen negativen Auslöseimpuls 30 entweder über den Flächenkontakt 18 oder den Flächenkontakt 19 oder aber durch einen äußeren Lichtimpuls, der sich transversal durch den Strahlerteil 12 ausbreitet. Dieser transversale Lichtimpuls wird verstärkt und absorbiert so Energie aus dem vorherrschenden longitudinalen Wellentyp, der sich im Ein-Zustand 29 ausbildet. Die Halbleitervorrichtung 6 kann in dem mit einem durchsichtigen Fenster versehenen und flüssiges He und N₂ enthaltenden Dewarschen Gefäß eingeschlossen sein.

Mathematisch läßt sich die Bedingung für das bistabile Verhalten wie folgt beschrieben.
Es wird von folgenden Beziehungen ausgegangen:

dt

dn^ dt

~dT

j n_e x^ ο / \

n_a τ

(la)
(Ib)

0, n_e)

_ag{a>, n_a) - ^,
(lc)

worin n_e, n_a gleichförmige Elektronendichten in den

aktiven Schichten der lichtemittierenden bzw. absor- L. ₌ _{Lä enverhälmis des} Absorberteils zum

bierenden Bereiche sind. .4·.

S₀, = Anzahl der Photonen in den Fäbry- Strahlerteil,

Perotschen Wellentypen der Frequenz ω, %_ω = charakteristische Dämpfungszeit des

/ = Injektionsstrom pro Flächeneinheit, ⁵ ω-Wellentyps.

d = Stärke der Zonen in der Diode, Zur Auswertung wird die rechte Seite der

r = Elektronenrekombinations-Lebenszeit, Gleichungen (1 a) und (Ib) gleich Null gesetzt und

g („j, η) = Volumenhäufigkeit der stimulierten Strah- Gleichung (1 c) nach

lung im ω-Wellentyp bei einer Elektronen- io dS S

dichte η, ^ω Η —

V_E = Volumen der aktiven Schicht des licht- dt *«,

emittierenden Bereichs, aufgelöst:

. d-n Rm(S₀₁) = VeS₀₁ [g(co,n_e) + yg(co,n_a)] = V_E

Πα

Hierbei wird angenommen, daß überwiegend nur um die bistabile Betriebsweise der hier beschriebe-

ein Wellentyp im Ein-Zustand angeregt wird, d. h., nen Vorrichtung zu prüfen.

daß nur ein S₀₁ von Null verschieden ist. Die Quanti- Aus F i g. 3 A ist zu ersehen, daß zusätzlich zu der

tat R₀₁(Sc₀) bestimmt dabei das Ausmaß der stimu- 25 in Fig. IA gezeigten bistabilen Grundanordnung

lierten Strahlung für die co-Wellentype, wenn eine ein zweiter niclitlinearer Absorber 31 verwendet

Anzahl von Sw Photonen in dieser Wellentype, da- wird. Diese Vorrichtung arbeitet in tristabiler Be-

gegen keine in anderen Wellentypen auftreten. Ist triebsweise, und zwar sind jetzt zwei Ein-Zustände

dies. Betrag gMch^, da™ ergibtauch die Gl* Ä

cnung ₍₁ „) ,U₁ ^den We* NuI₁ und da_mi, eu,e

stationäre Zustandslösung aller Häufigkeitsgleichun- ausgang 33 (dargestellt durch Pfeile 33) an der teilgen für den Ein-Zustand. weise reflektierenden Schicht 34 entsteht. Dies ent* Die graphische Darstellung nach Fig. 2C zeigt 35 spricht dann dem ersten stabilen Zustand dieser eine Kurvenschar, wobei auf der Abszisse die Pho- Vorrichtung. Der nichtlineare Absorber 32 kann antonenanzahl und auf der Ordinate die stimulierte dererseits, wie beschrieben, durch geeignete elek-Strahlung in Photonen pro Sekunde aufgetragen ist, trische oder Lichtimpulse in den Zustand starker an Hand deren die obengenannten Lösungen disku- Absorption gebracht werden. Wenn der nichtlineare tiert werden sollen. Wenn eine Funktion den mit ω₀ 4« Absorber 31 mit Hilfe eines elektrischen oder Lichtbezeichneten Verlauf und zwei Schnittpunkte mit der impulses in emen Zustand geringer Dämpfung ge-

r^o^r, ώ ^s Uoi ri„r,r, \ * Ai* ™„_a™At,_ot_o ώ_ο bracht wird, entsteht an der teilweise reflektierenden

Geraden R =—hat, dann ist die zugeordnete Be- _c ,. ,. _. '. , ... , . ., , , ,

τ_ω ' ^e Schicht 34 em kohärenter Ausgangsstrahl, der durch

triebsweise der Anordnung bistabil. Wenn nämlich die Pfeile 35 dargestellt ist. Dies entspricht dem

der Augenblickswert von S₀₁₀ zwischen Null und 45 zweiten stabilen Zustand dieser bistabilen Vorrich-

dem WertS_a des ersten Schnittpunkts liegt, ist die tung. Sind beide nichtlinearen Absorber 31 und 32

Häufigkeit der stimulierten Strahlung kleiner als die im Zustand starker Dämpfung und ist das selektiv

Häufigkeit des Verlustes, und S₀₁₀ fällt auf Null ab; fluoreszente Medium 36 unterhalb des Schwellen-

dies entspricht dem Aus-Zustand. Wenn aber S_ao wertes vorgespannt (also keine kohärente Ausgangs-

zwischen S_a und S_b liegt, überschreitet die Häufigkeit 50 strahlung aus der Schicht 34), dann wird der dritte

der stimulierten Strahlung die Verlusthäufigkeit, und stabile Zustand eingenommen. Wie bei der in

die Photonenbesetzung in der Wellentypeω₀ nimmt Fig. IA gezeigten bistabilen Ausführung der Vor-

den Wert S_b an. Dies ist der Ein-Zustand. Die Funk- richtung kann das selektiv fluoreszente Medium 36

tion der stimulierten Strahlung muß natürlich für natürlich aus jedem beliebigen Material bestehen,

kleine Werte von S entsprechend einer Gleichung 55 das imstande ist, elektromagnetische Energie von

höheren Grades anwachsen, d. h., damit die Vor- ausreichender Intensität auszustrahlen, so daß die

richtung im Aus-Zustand stabil ist, muß die Funk- nichtlinearen Absorber 31, 32 entsprechend beein-

tion für kleine Werte von S₀₁ bei allen Wellentypen flußt werden können. Wichtig ist nur, daß die Band-

unterhalb der BelastungsgeradenR= A Hegen. _R ^abständ _ß ^e _t ^der Strahler- und Absorberionen richtig

⁰⁰ τ_ω 60 angepaßt werden können, wie es oben erwähnt wor-

Eine Möglichkeit, um festzustellen, ob dies auch den ist.

tatsächlich der Fall ist, besteht darin, die Umhül- F i g. 3 B zeigt ein Halbleiter-Ausführungsbeispiel

lende der R₀₁ (5o,)-Kurven für alle ω-Werte zu zeich- der tristabilen Vorrichtung gemäß F i g. 3 A, wobei

nen und zu ermitteln, ob sich zwei Schnittpunkte mit der nichtlineare Absorber 37 senkrecht zum nicht-

der Belastungsgeraden tf=A_ergeben. ^e Ana- ^6s ψ^^η Absorber38 Hegt. Der Strahlenteü39 der

^{6 &} τ« ^ö Anordnung gleicht dem in Fig. IA, und der voll-

lyse ist praktisch im Bereich der Temperatur des ständige tristabile Bauteil 40 kann ebenso aus einem

flüssigen Heliums und bei 80 ⁰K ausgeführt worden, Halbleiterplättchen herausgeschnitten werden wie

11 12

der bistabile Bauteil 6 gemäß Fig. 2A. In den Halb- linearen Absorber verschiedene Medien verwendet leiterkristall 40 wird natürlich ein zusätzlicher Ein- werden. Es können hier verschiedene selektiv fluoschnitt 41 eingeätzt, nachdem die Formierung eines reszente Festkörpermedien benutzt werden, wie z. B. PN-Übergangs 42 in diesem neuen Halbleiterabsor- Rubin oder mit zweiwertigem Samarium oder dreiber 37 vorher im selben Verfahrensschritt wie bei 5 wertigem Uran dotiertes Kalziumfluorid, mit sechsdem bistabilen Bauteil 6 gemäß Fig. 2 A vorgenom- wertigem Uran dotiertes Lit'Wumfluorid, selektiv fluomen worden ist. Auf die plattierte Fläche 44 des reszente Glasstäbe, mit Neodym dotiertes Kalziumnichtlinearen Absorbers 37 wird außerdem ein Kon- wolframat.

takt 43 angebracht und die Anschlußleitung 45 daran In dem in Fig. 4 A dargestellten bevorzugten

befestigt. Die Vorspannung an diesem Absorber 37 io Ausführungsbeispiel ist der selektiv fluoreszente

gleicht der am Absorber 38, und zwar ist sie eben- Kristall 52 als Prisma mit rechteckigem Querschnitt

falls so eingestellt, daß nur ein vernachlässigbarer In- ausgeführt, dessen Oberfläche geschliffen ist. Die

jektionsstrom durch den darunterliegenden PN-Über- Endflächen sind poliert und liegen völlig parallel

gang 42 fließt. Die Seitenflächen 46 und 47 sind zueinander. Die Endfläche 53 ist mit einer teilweise

völlig bzw. teilweise reflektierend. Für den Strahler 15 reflektierenden Schicht überzogen, während die

39 und jeden Absorber 38, 37 sind Impulsgenera- andere Stirnfläche mit dem nichtlinearen Absorber 54

toren 48, 48'bzw. 48" sowie Gleichstromquellen 49, mit Hilfe eines optischen Kitts 44 verbunden ist.

49' bzw. 49" vorgesehen. Dieser nichtlineare Absorber 54 gleicht dem in Ver-

Die instabile Betriebsweise ergibt sich wie folgt: bindung mit der Anordnung nach Fig. 2A beschrie-

Der sich unter Einfluß des Absorbers 38 einstellende 20 benen, und zwar besteht er aus einem GaAs-Ein-

Ein-Zustand läßt sich in der oben beschriebenen kristall, der einen PN-Übergang 55 besitzt. Zur

Weise herbeiführen. Damit entsteht eine kohärente P-Zone führt ein plattierter Kontakt 56, während die

Ausgangsstrahlung 72 von der teilweise reflektieren- N-Zone geerdet ist. Eine durch die Batterie 57 und

den Schicht 50 aus. Wenn dann über die Leitung 45 einen veränderbaren Widerstand 58 dargestellte

ein positiver Impuls dem Absorber 37 und über die 25 Gleichstromquelle ist mit ihrer positiven Klemme

Leitung 51 ein negativer Impuls dem Absorber 38 ebenso wie ein Impulsgenerator 59 zum Anlegen von

zugeführt werden, kehrt der Absorber 38 in seinen Kippimpulsen an die P-Zone angeschlossen. Die

Zustand geringen Reflexionsvermögens zurück, aber Stirnfläche 61 des nichtlinearen Absorbers 54 ist

von der Seitenfläche 46 des jetzt umgeschalteten Ab- durch Abspalten entstanden und völlig reflektierend,

sorbers 37 wird kohärentes Licht reflektiert. Infolge- 3° Der Strahler 52 wird durch eine Lichtquelle 60, z. B.

dessen entsteht eine kohärente Ausgangsstrahlung einer wendelförmig um den Strahler 52 angebrachten

73 aus der teilweise reflektierenden Seitenfläche 47. Xenon-Blitzlampe, angeregt.

durch einen dem Kontakt 43 zugeführten negativen Die Wirkungsweise dieser bistabilen Vorrichtung Impuls wird der Absorber 37 in seinen Zustand nied- ist der der Vorrichtung nach Fig. 2 A analog mit rigen Reflexionsvermögens zurückgebracht, so daß 35 dem einzigen Unterschied, daß hier eine Lichtquelle weder von der Fläche 50 noch von der Fläche 47 zur Anregung mit der erforderlichen Besetzungsein kohärenter Ausgangsstrahl abgegeben wird. Die umkehr verwendet wird, während im Falle des drei stabilen Zustände bei gleicher Strahlenanre- selektiv fluoreszenten Halbleiterkörpers Ladungsgungsenergie sind also folgende: träger in den Festkörper injiziert werden, um die

1. Aus-Zustand, Betriebsart 1: Der selektiv fluo- 4° erforderliche Besetzungsinversion zu erreichen. Wenn reszente Halbleiter überträgt stimulierte kohä- der nichtlineare Absorber 54 einen entsprechend rente Strahlung auf die Absorber 38 und 37, die vorgespannten PN-Übergang aufweist, wie es F ig. 2A aber beide im Zustand geringen Reflexions- und 4 A zeigen, gleicht die Arbeitsweise dieser Vermögens sind, so daß keine Ausgangsstrahlung bistabilen Vorrichtung derjenigen der Vorrichtung entsteht. 45 nach Fig. 2A.

2. Ein-Zustand, Betriebsart 2: Kohärenter Licht- _v ** .^"Zustand gibt der selektiv fluoreszente ausgang aus der Seitenfläche 50. Der Absorber Kristall 52 fur erne bestimmte Intensität des An-38 befindet sich im Zustand hohen Reflexions- regungshchtes nur spontane Strahlung ab. Diese Vermögens, während der Absorber 37 im Zu- spontane Strahlung vermag aber den ebenfalls unterstand geringen Reflexionsvermögens ist. ⁵° ^{halb semes} Schwellenwertes fur die selektive Fluo-

o r- r?\ Z t> * · 1. ,.o-rrt·· τ-τ. reszenz vorgespannten nichtlinearen Absorber 54

3. Em-Zustand, Betriebsart o: Kohärenter Licht- ^^ ^ _{deQ Zl}£_{t£md hohen} _R&&&^_omvermög&ns _zu

ausgang aus der Seitenflache 47. Der Absorber _{brf gQ daß er} ^ _{Zust£md k Reflexions}.

37 befindet sich jetzt im Zustand hohen Re- _vennö _{bleibt An der} stiäseite 53 ist keine

flexionsvermogens wahrend der Absorber 38 _kohäre ⁵ _nte Ausgangsstrahlung festzustellen, und da-

wieder im Zustand germgen Reflexionsvermo- ^ _{ist die G}|_te ^s _{des opt}j_Schen Resonators sehr

^genslst schlecht und der Schwellenwert für die selektive

Fig. 4A zeigt eine Kombination aus einem durch Fluoreszenz sehr hoch. Dieser Schwellenwert wird

Licht angeregten optischen Sender oder Verstärker unter der Wirkung eines Stromimpulses über die

mit nichtlinearem Absorber, bestehend aus einer 60 Kontaktelektrode 56, einen in den Absorberteil 54

Halbleitervorrichtung. Diese Anordnung arbeitet eindringenden äußeren Lichtimpuls oder einen sich

bistabil. In diesem Falle kann der Strahler ein longitudinal vom Strahlerteil 52 zum Absorberteil 54

Kristall, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein, wenn ausbreitenden Lichtimpuls reduziert. In diesem Falle

nur der Bandabstand des nichtlinearen Absorbers gelangt kohärentes Licht vom Strahlerteil 52 in den

dem des Strahlers eng angepaßt ist. Weil durch Licht 65 Absorberteil 54, das von der völlig reflektierenden

angeregte optische Sender oder Verstärker diskrete Fläche 61 reflektiert wird, so daß dann eine kohärente

Quantenzustände im Valenz- und im Leitungsband Ausgangsstrahlung, dargestellt durch die Pfeile 62,

haben, müssen für den Strahler und für den nicht- von der teilweise reflektierenden Fläche 53 abgegeben

wird. Dies entspricht dem Ein-Zustand der Vorrichtung, der sich demnach also durch eine kohärente Ausgangsstrahlung auszeichnet. Dieser Ein-Zustand wird selbst nach der Impulsdauer des obenerwähnten Kippimpulses beibehalten, da sich eine vorherrschende Licht-Wellentype ausbildet, unter deren Wirkung der nichtlineare Absorber 54 im hochreflektierenden Zustand bleibt und so die emittierte kohärente Strahlung vom Absorberteil 54 reflektiert wird. Die Rückführung der Vorrichtung in den Aus-Zustand kann erfolgen durch einen negativen Kippimpuls über die Kontaktelektrode 56 oder durch einen äußeren Lichtimpuls, der sich transversal durch den Strahlerteil 52 ausbreitet. Die ganze Vorrichtung kann ebenfalls in einem mit einem durchsichtigen Fenster versehenen, mit He oder N₂ gefüllten Dewarschen Gefäß eingeschlossen sein.

Ein tristabiler Betrieb ist möglich, wenn ein weiterer nichtlinearer Absorber 63 angrenzend an den stimulierbaren Kristall 64, aber senkrecht zum ersten nichtlinearen Absorber 65 angeordnet wird, wie es Fig. 4B zeigt. Die Endflächen 66, 67 sind durch Abspalten entstanden, während die wirksamen Seitenflächen 68, 69 teilweise reflektierend sind. Für die nichtlinearen Halbleiterabsorber 63, 65 sind entsprechende Gleichstromquellen 74, 74' und Impulsgeneratoren 75, 75' vorgesehen.

Aus dem oben Gesagten dürfte sich ohne weiteres ergeben, daß die Anordnung dieser tristabilen Vorrichtung der nach Fig. 3 A vollständig entspricht. Weiter versteht sich, daß die Herbeiführung der tristabilen Arbeitsweise ganz entsprechend zu der oben in Verbindung mit F i g. 3 A und 3 B beschriebenen Art und Weise erfolgt, wobei das Auftreten kohärenter Ausgangsstrahlungen 76,77 Ein-Zustände und das Ausbleiben der Ausgangsstrahlungen den Aus-Zustand darstellen.

Weiter sei darauf hingewiesen, daß der Strahlerteil eines bistabilen oder eines tristabilen selektiv fluoreszenten Mediums durch Licht so angeregt werden kann, daß die dem Ein-Zustand der Vorrichtung entsprechende kohärente Ausgangsstrahlung im Mikrowellenteil des elektromagnetischen Spektrums zu liegen kommt. In diesem Falle muß ein geeigneter nichtlinearer Absorber gewählt werden, der bei einem bestimmten Schwellenwert einfallender Mikrowellen in den Zustand hohen Reflexionsvermögens gebracht wird. Der Aufbau einer solchen Vorrichtung ist in jeder Hinsicht äquivalent zu dem des optischen Senders oder Verstärkers mit nichtlinearem Absorber gemäß Fig. 4A und 4B.

Die der Erfindung zugrunde liegende Vorstellung läßt sich natürlich auf eine multistabile Vorrichtung, also eine solche mit n+1 stabilen Zuständen, verallgemeinem, wo η die Anzahl der Absorberteile darstellt, indem der Strahlerteil die Form eines regelmäßigen Polygons mit 2 η wirksamen Seitenflächen annimmt. Der nichtlineare Absorber ist dabei jeweils auf einer Seite jeden Paars entgegengesetzter Seitenflächen des Strahlerteils angeordnet, und es ist sowohl die Außenfläche jeden Absorberteils mit einer völlig reflektierenden Schicht als auch jede keinem Absorberteil zugeordnete Seitenfläche des Strahlerteils mit einer teilweise reflektierenden Schicht überzogen.

Claims

Patentansprüche:

1. Optischer Sender oder Verstärker in Fabry-Perot-Interferometeranordnung, die eine umschaltbare nichtlineare Absorptionseinrichtung einschließt, so daß der optische Sender oder Verstärker nur bei geringem Absorptionsvermögen der Absorptionseinrichtung die kohärente Ausgangsstrahlung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß zum multistabilen Bereich des optischen Senders oder Verstärkers, d. h. zur Abgabe kohärenter Strahlung in jeweils vorbestimmter Richtung, die zur Zuführungsrichtung der Anregungsenergie senkrecht liegende Ebene des selektiv fluoreszenten Mediums die Gestalt eines regelmäßigen Vielecks mit jeweils gegenüberliegenden, parallelen Seitenpaaren aufweist, wovon jeweils eine teilweise reflektierend (5) und die andere durchlässig (4) ausgebildet ist, daß den durchlässig ausgebildeten Seitenflächen (4) jeweils umschaltbare, nichtlineare Absorptionseinrichtungen zugeordnet sind, die wahlweise durch Anlegen von Lichtenergie und/oder elektrischer Energie oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes in den Zustand geringen Absorptionsvermögens geschaltet werden und deren den den durchlässig ausgebildeten Seitenflächen (4) des selektiv fluoreszenten Mediums (1) zugeordneten Seitenflächen (2) parallel gegenüberliegende Seitenflächen völlig reflektierend ausgebildet sind, und daß jeweils ein stabiler Zustand durch die Umschaltung einer nichtlinearen Absorptionseinrichtung in den Zustand hohen Absorptionsvermögens definiert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines durch elektromagnetische Strahlung angeregten selektiv fluoreszenten Mediums (1), das Medium der Absorptionseinrichtung (3) so gewählt ist, daß die Frequenz der selektiv fluoreszenten Strahlung mit der Bandenkante eines absorbierenden Ions zusammenfällt, wie es z. B. bei Rubin als selektiv fluoreszentem Medium, das mit einem stärker dotierten Rubin als Absorptionseinrichtung zusammenwirkt, oder bei Rubin-Cadmium-Selenid, bei einem stimulierbaren Rubinkristall, der mit einem Cadmium-Selenid-Halbleiter als Absorber zusammenwirkt, oder bei einem stimulierbaren Neodym- und Glasmedium der Fall ist, das mit einem Silizium-Halbleiter als Absorber zusammenwirkt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als umschaltbare, nichtlineare Absorptionseinrichtung (13) eine Halbleiterdiode (12) dient, deren Ebene des P-N-Übergangs (15) senkrecht zu den genannten Seitenflächen (10,11) liegt und deren Flächenelektroden (19) zur Zuführung von elektrischen Umschaltimpulsen für die Änderung des Absorptionsvermögens dienen und über deren P-N-Ubergang ein normalerweise vernachlässigbarer Injektionsstrom fließt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als nichtlineare Absorptionseinrichtung dienende Halbleiterdiode (13) bei ursprünglich hohem Absorptionsvermögen, bei entsprechender Vorspannung in Vorwärtsrichtung am P-N-Übergang durch Lichteinwirkung oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes auf eine zur P-N-Übergangsebene senkrecht liegende Seitenfläche in den Zustand geringen Absorptionsvermögens geschaltet wird und durch einen Impuls in Sperrichtung des P-N-Übergangs

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wieder in den Zustand hohen Absorptionsvermögens zurückgeschaltet wird.

5. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Strahler (12) dienende selektiv fiuoreszente, kristalline Medium und jeweils das als Absorber (13) dienende selektiv fiuoreszente Medium miteinander verkittet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Strahler dienendes in Vorwärtsrichtung vorgespanntes, selektiv fluoreszentes Halbleitermedium (12) und jeweils das als Absorber dienende Halbleitermedium (13) aus einem einzigen Halbleiterkörper aufgebaut sind, dessen eine Zone in einem oberflächennahen Bereich entartet dotiert ist, daß die Trennung zwischen Strahlerteil und jeweiligem Absorberteil durch einen Einschnitt (14, 41) erfolgt, dessen Tiefe größer oder gleich der Dicke des entartet dotierten Zonenbereichs ist, und daß den beiden so gebildeten Oberflächenbereichen (18,19) je eine Flächenelektrode zugeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterialien geeignet dotierte intermetallische Verbindungen der Gruppen A^m-B^ und Aⁿ-B^y verwendet werden.

8. Anordnung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial Galliumarsenid verwendet wird, dessen. N4eitende Zone durch Dotieren mit Tellur und dessen P-leitende Zone durch Dotieren mit Zink entstanden ist, so daß die P-leitende Zone in der Nahe ihres Oberflächenbereichs eine P⁺-leitende Zone aufweist.

9. Anordnung mindestens nach Anspruchs und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des als Strahler (39) dienenden, selektiv fluoreszenten Mediums gleich der Länge des als Absorber (37,38) dienenden Mediums, gemessen in Richtung der Ausbreitung der selektiv fluoreszenten Strahlung, oder kleiner ist.

10. Anordnung mindestens nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Endflächen des Halbleiterkörpers durch Abspalten gewonnen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1155 916;
Electrical Review, Bd. 174, Nr. 14 vom 3.4.1964, S. 512 bis 517, insbesondere S. 515;
Electronics, Bd. 37, Nr. 5 vom 31.1.1964, S. 42/43.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen