DE69026168T2

DE69026168T2 - Lichtdetektionsmethode

Info

Publication number: DE69026168T2
Application number: DE69026168T
Authority: DE
Inventors: Yasunori C O Mitsubishi Tokuda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-09-06
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2010-09-05
Also published as: EP0416858B1; EP0416858A2; DE69026168D1; US5097306A; EP0416858A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lichterfassung, welches ein hochsensitives Ansprechvermögen auf Lichtsignale in einem bestimmten Wellenlängenbereich aufweist, sowie auf ein eine optische Multistabilität aufzeigendes Element.
Ein Lichterfassungsverfahren unter Verwendung eines Quantentopfes mit wellenlängenselektivität ist beispielsweise in Appl. Phys. Lett. Vol 47, No. 3, (1985), S. 190 bis 192 beschrieben. Das Verfahren basiert auf dem folgendermaßen beschriebenen Prinzip.
Die Quantentopfstruktur weist bei Raumtemperatur Exzitonenabsorption auf, und ihre Absorptionscharakteristik ist außergewöhnlich scharf.
Fig. 4 zeigt Photostromspektren für den Fall, in dem unterschiedliche Sperrspannungen an die Quantentopfstruktur angelegt sind. In Fig. 4 ist die Beziehung zwischen den Sperrspannungen V&sub0;&sub1; V&sub1;, und V&sub2; gleich V&sub0; < V&sub1; < V&sub2;.
Gemäß der Darstellung von Fig. 4, wenn eine Sperrspannung an eine Quantentopfstruktur angelegt ist, verschiebt sich die Absorptionsspitze von in die Quantentopf schicht einfallendem Licht aufgrund des Stark-Effekts mit Quanteneinschluß ("quantum confined stark-effect") zur Seite der längeren Wellenlänge hin. Demgemäß hat ein an die Struktur angelegtes externes elektrisches Feld zur Folge, daß sich die Verschiebung des Absorptionsspitze auf die zu erfassende wellenlänge hin verschiebt, so daß die Erfassung von Licht mit hoher Wellenlängenselektivität durchgeführt werden kann.
Des weiteren kann das einfallende Licht unter Verwendung dieser Wellenlängenselektivität der Quantentopfstruktur in Licht der Wellenlänge λ&sub1; und λ&sub2; gemäß der Darstellung von Fig. 4 zerlegt werden.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm eines Aufbaus eines Elementes mit eigenelektrooptischem Effekt und eine diese ansteuernde externe Schaltung, welche beispielsweise in Appl. Phys. Lett., Vol 45, No. 1 (1984) S5. 13 to 15 beschrieben ist.
Das Bezugszeichen 51 in Fig. 5 bezeichnet einen zwischen undotierten AlGaAs-Schichten 52 angeordneten GaAs/AlGaAs Mehrfach-Quantentopfbereich. Eine p-leitende AlGaAs-Schicht 53 und eine n-leitende AlGaAs-Schicht 54 sind derart angeordnet, daß sie diese undotierte geschichtete Struktur von oben und unten zwischen sich einschließen. Diese p-i-n-Struktur ist auf einem n-leitenden GaAs- Substrat 55 mit einer Öffnung in seinem mittleren Abschnitt angeordnet. Eine Elektrode 56 ist auf einer hinteren Oberfläche des Substrats 55 und auf der p-leitenden AlGaAs- Schicht 53 hergestellt. Eine Öffnung für einfallendes Licht ist an der Elektrode 56 auf der p-leitenden AlGaAs-Schicht 53 vorgesehen. Eine externe Stromversorgung 57 und ein Widerstand 58 sind zwischen der oberen und unteren Elektrode 56 als externe Schaltung in Reihe geschaltet.
Fig. 12 zeigt Photostromspektren im Hinblick auf drei angelegte Spannungen (V&sub0; < V&sub1; < V&sub2;), wenn der externe Widerstand 58 nicht verbunden ist (R = 0Ω). Fig. 13 zeigt das Photostrom-Ansprechverhalten gegenüber einer angelegten Spannung bei der Wellenlänge λ&sub1;. Die Quantentopf struktur weist im allgemeinen die Charakteristik auf, daß sich die Absorptionsspitze relativ zur Erhöhung in der extern angelegten Spannung Vex auf die Seite der längeren Wellenlänge hin verschiebt, wie in Fig. 12 gezeigt ist, gemäß der obenstehenden Beschreibung.
Es folgt eine Beschreibung der Arbeitsweise.
Wenn das Lichtsignal mit einer Wellenlänge λ und Intensität Pin von der Öffnungen der auf der oberen Seite befindlichen Elektrode 56 eingeführt wird, fließt der Photostrom gemäß der Absorptionscharakteristik des Elementes, das die Quantentopf struktur enthält. Die Charakteristik ist dann in einem Fall, in dem der externe Widerstand 58 nicht mit dem Element verbunden ist, gemäß der Darstellung von Fig. 12 und 13. Wenn andererseits der externe Widerstand 58 mit dem Element verbunden ist, erfolgt ein durch den Photostrom I induzierter Spannungsabfall IR, wodurch die an das Element angelegte Spannung selbsttätig moduliert wird. Somit wird der Photostrom I von neuem moduliert.
Die Lastcharakteristik ist durch die folgende Formel dargestellt:
I = C/Pin R (Vex-V) ... (1)
, wobei C eine Konstante ist.
Der Kreuzungspunkt zwischen der Kurve für das Ansprechverhalten auf Licht von Fig. 13 und der durch die Formel (1) dargestellten geraden Linie resultiert hieraus als eine Lösung. Die Lastcharakteristik im Hinblick auf zwei einfallende Lichtleistungen P&sub1; und P&sub2; (P&sub1; < P&sub2;) sind durch gestrichelte gerade Linien in Fig. 13 gezeigt, wobei das Ansprechverhalten dieses Elementes (einfallende Lichtleistung-Photostrom-Charakteristik) gemäß der Darstellung von Fig. 14 wird, mit dem Ergebnis, daß eine bistabile Eigenschaft bzw. Eigenheit in einem Bereich zwischen P&sub1; und P&sub2; erzielt werden kann.
Auf ähnliche Weise kann die bistabile Eigenheit in der Charakteristik des Photostroms im Hinblick auf die angelegte Spannung Vex, den externen Widerstand R, und die Wellenlänge λ erzielt werden.
Das im vorangegangenen beschriebene Lichterfassungsverfahren des Standes der Technik unter Verwendung einer Quantentopfstruktur mit Wellenlängenselektivität verwendet das natürliche Absorptionsspektrum und bei dem die Auflösung ein Problem darstellt.
Des weiteren war das hybridähnliche, optisch bistabile Element der Fig. 5 eines, das in Abhängigkeit von externen Parametern wie etwa Lichteinfall, angelegter Spannung, externem Widerstand, und Wellenlänge nur zwei stabile Zustände einnimmt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur optischen Erfassung mit ziemlich hoher Auflösung zur Verfügung zu stellen, welches in der Lage ist, Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich selektiv zu erfassen und die Breite des Wellenlängenbereiches elektrisch zu steuern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisch multistabiles Element zur Verfügung zu stellen, mit der Fähigkeit, mehr als drei stabile Punkte in Abhängigkeit von den externen Parametern auswählen zu können.
Weitere Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein externer Widerstand mit einer p-i-n-Diode in Reihe geschaltet, welche im i-Bereich einen Quantentopf aufweist, um im Photostrom zwei bistable Wellenlängenbereiche zu erhalten, wobei der optische Nachweis mit hoher Wellenlängenselektivität unter Verwendung seiner steilen Absorptionskanten und des zwischen den Absorptionskanten liegenden hochsensitiven Bereichs durchgeführt wird. Daher hat dieses Lichterfassungsverfahren eine ziemlich hohe Wellenlängenauflösung. Des weiteren kann Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches selektiv erfaßt werden, wobei darüber hinaus die Wellenlängenbreite elektrisch gesteuert werden kann. Derartige Eigenschaften können beispielsweise für eine gekoppelte Quantentopfstruktur erzielt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein optisch multistabiles Element eine gekoppelte Quantentopfstruktur auf, bei der ein dickerer Topf und ein dünnerer Topf von einer dünnen Sperrschicht für die i- Schicht der p-i-n-Struktur voneinander getrennt sind, wobei das phänomen des Nicht-Kreuzens bzw. Nicht-Überlappens des optischen Absorptionsüberganges, das durch Variieren des elektrischen Feldes induziert wird, verwendet wird. Dieser gekoppelte Quantentopf induziert das Nicht-Kreuzen und stellt somit zwei Spitzen in der Spannung-Photostrom-Charakteristik zur Verfügung. Somit kann die tristabile Eigenheit auf einfache Weise erzielt werden, indem ein Lastwiderstand in Reihe geschaltet wird.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm, das den Aufbau des Lichterfassungsverfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Diagramm, das die Photostrom-Spannung- Charakteristik (A, B, C), wenn der Widerstand nicht mit dem Element der Fig. 1 verbunden ist, und die Lastcharakteristik (a, b) zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm, das das Photostromspektrum im Hinblick auf die geraden Linien einer Last a bzw. b in der Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 ein Diagramm, das die Spannungsabhängigkeit des Photostromspektrums bei der p-i-n-Diode des Quantentopfes im Stand der Technik zeigt;
Fig. 5 ein Diagramm, das einen Aufbau eines optisch stabilen Elementes gemäß dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 6 ein Diagramm, das das Leitungsband des gekoppelten Quantentopfes gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm, das die Spannungsabhängigkeit des Photostromspektrums bei dem optisch multistabilen Element zeigt, wenn der Widerstand nicht mit dem Element gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des ersten und des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung verbunden ist;
Fig. 8 ein Diagrammm, das die Beziehung zwischen dem Photostrom und der Lastspannung und der Charakteristik im Hinblick auf vier einfallende Lichtleistungen (oder vier Widerstände) bei der Wellenlänge λ = λ&sub1; in Fig. 7 in einer durchgezogenen Kurvenlinie bzw. gestrichelten geraden Linien zeigt;
Fig. 9 ein Diagramm, das die Tristabilität im Hinblick auf die einfallende Lichtleistung (oder Widerstand) des multistabilen Lichtelementes bei der Wellenlänge λ = λ&sub1; gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, welche aus der in Fig. 8 gezeigten Charakteristik hervorgerufen bzw. induziert wird;
Fig. 10 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Photostrom und der Spannung und der Lastcharakteristik im Hinblick auf die vier externen Spannungen bei der Wellenlänge λ = λ&sub1; in Fig. 7 in einer durchgezogenen Kurvenlinie bzw. einer gestrichelten geraden Linie zeigt;
Fig. 11 ein Diagramm, das die Charakteristik der tristabilen Eigenheit im Hinblick auf die externe Spannung des multistabilen Lichtelements bei der Wellenlänge λ = λ&sub1; gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, die aus der in Fig. 10 dargestellten Charakteristik hervorgerufen bzw. induziert wird;
Fig. 12 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Photostromspektrums von der Spannung des bistabilen Lichtelementes des Standes der Technik zeigt, wenn der Widerstand nicht mit dem Element verbunden ist;
Fig. 13 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Photostrom und der Spannung und der Lastcharakteristik im Hinblick auf zwei einfallende Lichtleistungen bei einer Wellenlänge λ = λ&sub1; in Fig. 12 in einer durchgezogenen Kurvenlinie bzw. gestrichelten geraden Linien zeigt; und
Fig. 14 ein Diagramm, das die Bistabilität des Lichtelementes im Hinblick auf die einfallende optische Leistung des bistabilen Lichtelementes des Standes der Technik bei einer Wellenlänge λ = λ&sub1; zeigt, die aus der in Fig. 13 dargestellten Charakteristik hervorgerufen bzw. induziert wird.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das einen Aufbau eines Photodetektors zeigt, der bei einem Verfahren zur Erfassung von Licht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 GaAs-Quantentopfschichten. Eine AlAs-Schicht 3 ist zwischen den GaAs-Quantentopf schichten 1 und 2 angeordnet. Beide geschichteten Strukturen der Schichten 1, 3, und 2, die auf der oberen bzw. unteren Seite vorgesehen sind, sind zwischen undotierten AlGaAs- Schichten 4 angeordnet, welche insgesamt in drei Teilen vorgesehen sind. Eine p-leitende AlGaAs-Schicht 5 und eine n-leitende AlGaAs-Schicht 6 sind auf der oberen bzw. unteren Oberfläche dieser Struktur angeordnet. Ein n-leitende GaAs-Substrate 7 ist auf der hinteren Oberfläche der Schicht 6 vorgesehen. Jeweils eine Elektrode 8 auf der oberen und unteren Seite sind auf den beiden Oberflächen des Elementes hergestellt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind ein Widerstand R9 und die Leistungsversorgungsspannung Vex 10 in Reihe mit diesem Element geschaltet.
Es folgt eine Beschreibung der Arbeitsweise.
Wenn ein Lichtsignal an das Element eingegeben wird, fließt ein Photostrom gemäß der Absorptionscharakteristik des Elementes, das die Quantentopf struktur enthält. Da dieser Photostrom I einen Spannungsabfall IR am Widerstand R9 induziert, wird die an das Element angelegte Spannung V zu Vex - IR. Hierbei variiert der Photostrom I selbsttätig, wenn das Absorptionsspektrum von dem angelegten elektrischen Feld verschoben wird, und diese Lastcharakteristik läßt sich folgendermaßen darstellen:
Nun sei angenommen, daß die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und dem Photostrom, wenn der Widerstand 9 nicht mit dem Element verbunden ist, von der durchgezogenen Kurvenlinie A nach der durchgezogenen Kurvenlinie B, von B nach C, von C nach B, und von B nach A variiert, wobei die wellenlänge des einfallenden Lichts sukzesive verkürzt wird, wie in der schematischen Ansicht der Fig. 2 gezeigt ist. Es sei weiterhin angenommen, daß die unteren Werte zwischen der ersten und zweiten Spitze des Photostroms bei einer bestimmten Wellenlänge das Maximum erreichen, und daß sich des weiteren die Spitze des Photostroms auf der Seite der niedrigeren Spannung verringert, während sich das einfallende Licht von dieser Wellenlänge weg verschiebt.
Eine solche Charakteristik kann unter Verwendung des phänomens des Nicht-Kreuzens von Quantenniveaus in der asymmetrischen gekoppelten Quantentopfstruktur der Fig. 1 erzielt werden, bei der beispielsweise die Dicke des GaAs- Quantentopfes 1 gleich 8 nm, die Dicke des GaAs-Quantentopfes 2 gleich 10 nm, und die Dicke der AlAs-Schicht 3 gleich 0.8 nm ist.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht der Photostromspektren (Charakteristik des Photostroms gegenüber der Wellenlänge), welche für die zwei in den geraden Linien (a) und (b) der Fig. 2 dargestellten Lastcharakteristik erzielt werden. In Fig. 3 stellen eine gestrichelte Linie und eine durchgezogene Linie jeweils einen stabilen Zustand dar. Im Spektrum der Linie (a) der Fig. 3 ist der rechtwinklige Mittelteil der durchgezogenen Linie ein Bereich mit hohem Photostrom-Ansprechverhalten und ist daher auf beiden Seiten von zwei bistabilen Wellenlängenbereichen eingeschlossen. Wenn ein monochromatisches Licht des bistabilen Wellenlängenbereiches auf das Element eingeführt wird, zeigt das Element ein Ansprechverhalten mit niedrigem Stromniveau, welches durch die untere durchgezogene Linie dargestellt ist.
Anders ausgedrückt, das Ansprechverhalten des Elementes auf das monochromatische Signallicht ist durch die durchgezogene Linie der Fig. 3 dargestellt. Wenn hierbei die extern angelegte Spannung Vex erhöht wird, da sich die geradlinige Lastkennlinie gemäß der Formel (2) von (a) nach (b) verschiebt, wird der Wellenlängenbereich mit hohem Stromniveau am Mittelabschnitt der durchgezogenen Linie in Fig. 3 verringert und kann prinzipiel bis infinitesimal verringert werden, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Wie oben beschrieben wurde, kann das Element mit einer Charakteristik wie in Fig. 2 als ein Photodetektorelement mit Wellenlängenselektivität verwendet werden, wobei das Element eine hohe Empfindlichkeit im Hinblick auf ein Lichtsignal innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereichs aufweist. Des weiteren kann der Wellenlängenbereich mit hoher Empfindlichkeit durch eine extern angelegte Spannung gesteuert werden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Quantentopf eine asymmetrische gekoppelte Quanten topfstruktur auf, bei der ein dickerer Topf und ein dünnerer Topf durch eine dünne Sperrschicht getrennt sind, jedoch muß diese Struktur nicht immer eine asymmetrische Konfiguration aufweisen. Ein Quantentopf mit einer anderen Mehrfach-Quantentopfstruktur oder jeglicher anderen Struktur kann nur unter der Bedingung verwendet werden, daß die Struktur eine Abhängigkeit des Ansprechverhaltens von der Wellenlänge gemäß der Darstellung von Fig. 2 aufweist.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Element, welches ein Ansprechverhalten des Photostrom im Hinblick auf einfallendes Licht aufweist, als eine Art von optischer Erfassung bzw. optischer Nachweis verwendet. Dieses Element kann zu einem Element eines Übertragungselementes modifiziert werden, indem ein Teil des Substrates des Elementes entfernt wird, um damit Lichtübertragung zu ermöglichen, wobei dieses modifizierte Element als ein filterähnliches Element verwendet werden kann, welches nur das Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs lediglich ausschließt.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines multistabilen optischen Elementes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Das Element dieses Ausführungsbeispiels weist den gleichen Aufbau wie dasjenige der Fig. 1 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch die Eigenschaft in der asymmetrisch gekoppelten Quantentopfstruktur detailliert erklärt. Die Struktur seines Leitungsbandes variiert in Abhängigkeit von der angelegten Spannung Vex von V&sub1; nach V&sub2;, wie in Fig. 6 (a) und (b) gezeigt ist.
Bei der angelegten Spannung V&sub1;, ist das quantisierte Niveau A niedriger in der Energie als B, während bei V&sub2; das Niveau B niedriger in der Energie als A ist. Hierbei führt die starke Kopplung zwischen den Töpfen (mittels einer dünnen Sperrschicht) dazu, daß die Niveaus A und B einander abstoßen. Infolgedessen, wenn die Spannung von V&sub1; auf V&sub2; erhöht wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist, variiert die optische Transition beispielsweise bezüglich des Niveaus A auf diskontinuierliche Weise, was als Nicht-Kreuzungsphänomen bezeichnet wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Beziehung zwischen dem Photostrom und einer Spannung bei der Wellenlänge λ&sub1; durch die durchgezogene Kurvenlinie der Fig. 8 ausgehend vom pHänomen des Nicht-Kreuzens dargestellt. Die Kreuzungspunkte zwischen der durchgezogenen Kurvenlinie und jeder gestrichelten Linie, welche die Lastcharakteristik darstellt, ergeben eine Lösung einer Schaltung, in welcher der externe Widerstand R und die externe Leistungsversorgung vorgesehen sind. Fig. 8 zeigt die Lastcharakteristik im Hinblick auf vier einfallende Lichtleistungen (P&sub1; bis P&sub4;) bzw. Widerstände (R&sub1; und R&sub4;). Die in Fig. 8 gezeigte Charakteristik erzeugt das in Fig. 9 gezeigte Photostrom-Ansprechverhalten im Hinblick auf die einfallende Lichtleistung (Widerstand). Wie in Fig. 9 gezeigt ist, wird ein tristabiler Zustand in einem Bereich zwischen P&sub2; und P&sub3; (oder R&sub2; und R&sub3;) erzielt. Des weiteren kann im Hinblick auf die Variation in der angelegten Spannung Vex die in Fig. 11 angedeutete Charakteristik ausgehend von Fig. 10 erhalten werden, welche eine Spannung-Photostrom Charakteristik und vier Lastcharakteristiken darstellt, wobei in einem Bereich zwischen V&sub2; und V&sub3; Tristabilität erzielt wird. Tristabilität kann auch bei einem bestimmten Wellenlängenbereich relativ zur Variation der Wellenlänge erzielt werden.
Obwohl im Vorangegangenen ein Element mit Tristabilität im Hinblick auf Photostrom dargestellt ist, kann ein Element mit Tristabilität im Hinblick auf die Übertragung von Licht auf ähnliche Weise durch Entfernen eines Teils des Substrates gemäß der obenstehenden Erläuterung erzielt werden.
Bei dem im vorangegangenen beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Element mit asymmetrischer doppelter Quantentopfstruktur verwendet, jedoch läßt sich die vorliegende Erfindung im wesentlichen auf ein Element mit einem anderen Aufbau anwenden, bei dem die Charakteristik des Nicht-Kreuzens mit einem variablen Spannungsbereich in dem gekoppelten Quantentopf erzielt wird.
Bei dem im vorangegangenen beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die gekoppelte Quantentopfstruktur dazu verwendet, zwei in Fig. 8 und 10 gezeigte Spitzen zu erzielen, welche durch einen Exzitonenübergang erzeugt werden, jedoch kann eine solche Linie mit zwei Spitzen unter Verwendung des schweren Lochexzitons und des leichten Lochexzitons in einer herkömmlichen, in Fig. 5 gezeigten Quantentopfstruktur erzielt werden.
Des weiteren kann Mehrfachstabilität erzielt werden, wenn eine Kurvenlinie mit mehr als drei Spitzen in einer Beziehung zwischen dem Photostrom und der Spannung erzeugt wird.

Claims

1. Optisches Erfassungsverfahren, welches aufweist:

Ausrichten von Licht auf eine Diode vom p-i-n-Typ mit einer gekoppelten Quantentopfstruktur für die i- Schicht;

Anlegen einer Sperrspannung an die Diode;

Induzieren eines Nicht-Kreuzens bzw. Nicht-Überlappens in dem Lichtabsorptionsübergang der Quantentopfstruktur, um eine tri-stabile Vorrichtung zu erzeugen;

Messen des von der Diode erzeugten Photostroms; und

Variieren des Wertes der Sperrspannung, um die Breite des Wellenlängenbereichs des Lichts zu verändern, um einen erhöhten Photostrom zu erzeugen.

2. Optisches Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, welches den Schritt des Varuerens des über die Diode angelegten elektrischen Feldes aufweist, um das Nicht- Kreuzen zu induzieren.

3. Optisches Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, welches den Schritt aufweist:

Verbinden eines externen Widerstandes in Reihe an die Diode vom p-i-n-Typ; und

Anlegen einer Sperrspannung an die Diode vorn p-i-n-Typ, um das Nicht-Kreuzen zu induzieren

4. Optisches Erfassungsverfahren nach Anspruch 3, welches den Schritt des Varuerens des externen Widerstandwertes aufweist, um das Nicht-Kreuzen zu induzieren.

5. Optisches Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, welches den Schritt des Variierens der Wellenlänge des auf die Diode gerichteten Lichtes aufweist, um das Nicht- Kreuzen zu induzieren.

6. Optisches Erfassungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die gekoppelte Quantentopfstruktur eine asymmetrische Struktur aufweist.

7. Optisches Erfassungsverfahren nach Anspruch 6, bei dem die Quantentopf struktur aus einem dickeren Quantentopf und einem durch eine dünne Sperrschicht davon getrennten dünneren Quantentopf besteht.

8. Optisches Element, welches aufweist:

eine p-i-n-Diode mit einer Quantentopfstruktur für die i-Schicht;

wobei die Quantentopf struktur für die i-Schicht eine gekoppelte Quantentopfstruktur ist, bei der eine dickere Topfschicht und eine dünnere Topfschicht von einer dünnen Sperrschicht voneinander getrennt vorgesehen sind, und wobei das optische Element eine Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes über die gekoppelte Quantentopfstruktur sowie eine Einrichtung zum Induzieren von Nicht-Kreuzen bzw. Nicht-Überlappen in dem Lichtabsorptionsübergang aufweist, um den Betrieb des optischen Elementes als tri-stabiles Element zu ermöglichen.

9. Optisches Element nach Anspruch 8, welches eine Einrichtung zum Variieren des über die gekoppelte Quantentopf struktur angelegten elektrischen Feldes aufweist, um das Nicht-Kreuzen zu induzieren.

10. Optisches Element nach Anspruch 8, welches einen in Reihe mit der Diode verbundenen externen Widerstand aufweist, der das Anlegen einer Sperrspannung über die Diode bewirkt, um das Nicht-Kreuzen zu induzieren.

11. Optisches Element nach Anspruch 8, welches eine Einrichtung zum Variieren der Leistung des einfallenden Lichtes aufweist, um das Nicht-Kreuzen zu induzieren.

12. Optisches Element nach Anspruch 8, welches eine Einrichtung zum Variieren der Wellenlänge des einfallenden Lichtes aufweist, um das Nicht-Kreuzen zu induzieren.