JP2685005B2 - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
- G02F3/02—Optical bistable devices
- G02F3/024—Optical bistable devices based on non-linear elements, e.g. non-linear Fabry-Perot cavity
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3551—Crystals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３次の非線形特性を有
する室温光スイッチに関するものである。特に、スイッ
チの活性材料が、この材料のほぼバンドギャップ付近の
周波数で、且つ、重要な波長、好適には約１．５５μｍ
の波長で、３次の光学的非線形特性Ｘ(3) を呈するよう
な光スイッチに関する。特に、本発明は、３次の非線形
光スイッチで使用する室温でのＡｌx Ｇａ1-x Ｓｂ材料
（ｘは約０．１）に関する。また更に、本発明は、可視
光スペクトルで動作するIII −IV族系の利用に関するも
のである。
する室温光スイッチに関するものである。特に、スイッ
チの活性材料が、この材料のほぼバンドギャップ付近の
周波数で、且つ、重要な波長、好適には約１．５５μｍ
の波長で、３次の光学的非線形特性Ｘ(3) を呈するよう
な光スイッチに関する。特に、本発明は、３次の非線形
光スイッチで使用する室温でのＡｌx Ｇａ1-x Ｓｂ材料
（ｘは約０．１）に関する。また更に、本発明は、可視
光スペクトルで動作するIII −IV族系の利用に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近赤外線領域におけるポンプ周波数で有
効な半導体において、高速且つ強力な非線形光学プロセ
スを見い出すことは、極めて興味深いことである。近
年、１０μｍ付近の長い波長で動作する、多数の強力な
自由キャリア・メカニズムの認識および理解に大きな進
歩がある。これらのプロセスは、ピコ秒レンジの緩和時
間を有する大きな３次の光学的非線形特性を生成する。
ピコ秒の緩和時間を有する１０-6ｅｓｕを超える３次の
非線形感受率が観察されている。しかしながら、これら
のメカニズムの多くは、１．５５μｍレンジの波長で利
用するには、不適当であることが証明されている。ま
た、１０μｍの波長から１．５５μｍの波長への遷移に
失敗している。その理由は、非線形特性は、短い波長で
は余りにも小さく、利用できないか、または、１．５５
μｍのスペクトル領域まで延長できないポンプフォトン
共鳴にメカニズムが依存してしまっているからである。
１．５５μｍの波長は、長距離の光通信応用に対して、
非常に重要なものである。その理由は、この波長では、
光ファイバの発散はゼロであり、その結果、ディジタル
光信号を拡散することなく長距離伝送できるからであ
る。
効な半導体において、高速且つ強力な非線形光学プロセ
スを見い出すことは、極めて興味深いことである。近
年、１０μｍ付近の長い波長で動作する、多数の強力な
自由キャリア・メカニズムの認識および理解に大きな進
歩がある。これらのプロセスは、ピコ秒レンジの緩和時
間を有する大きな３次の光学的非線形特性を生成する。
ピコ秒の緩和時間を有する１０-6ｅｓｕを超える３次の
非線形感受率が観察されている。しかしながら、これら
のメカニズムの多くは、１．５５μｍレンジの波長で利
用するには、不適当であることが証明されている。ま
た、１０μｍの波長から１．５５μｍの波長への遷移に
失敗している。その理由は、非線形特性は、短い波長で
は余りにも小さく、利用できないか、または、１．５５
μｍのスペクトル領域まで延長できないポンプフォトン
共鳴にメカニズムが依存してしまっているからである。
１．５５μｍの波長は、長距離の光通信応用に対して、
非常に重要なものである。その理由は、この波長では、
光ファイバの発散はゼロであり、その結果、ディジタル
光信号を拡散することなく長距離伝送できるからであ
る。
【０００３】バレートランスファ・メカニズム（ｖａｌ
ｌｅｙ−ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）によ
って、これら欠点を潜在的に克服できると共に、近赤外
線領域において、強力且つ高速な非線形特性を生成でき
る。このバレートランスファ・メカニズムは、例えば、
Ｋ．Ｋａｓｈ等による文献アプライド フィジクスレタ
ーズ ４２−２ ｐｐ．１７３−１７５“Ｎｏｎｌｉｎ
ｅａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｐｉ
ｃｏｓｅｃｏｎｄ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎｔｉｍｅｓ
ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ ｉｎ ｎ−ＧａＡｓ ａｎ
ｄ ｎ−ＧａＳｂ”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９８３年１月，ｖｏｌｕｍｅ ４
２，Ｎｏ．２，第１７３頁〜第１７５頁に記載されてい
る。
ｌｅｙ−ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）によ
って、これら欠点を潜在的に克服できると共に、近赤外
線領域において、強力且つ高速な非線形特性を生成でき
る。このバレートランスファ・メカニズムは、例えば、
Ｋ．Ｋａｓｈ等による文献アプライド フィジクスレタ
ーズ ４２−２ ｐｐ．１７３−１７５“Ｎｏｎｌｉｎ
ｅａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｐｉ
ｃｏｓｅｃｏｎｄ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎｔｉｍｅｓ
ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ ｉｎ ｎ−ＧａＡｓ ａｎ
ｄ ｎ−ＧａＳｂ”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９８３年１月，ｖｏｌｕｍｅ ４
２，Ｎｏ．２，第１７３頁〜第１７５頁に記載されてい
る。
【０００４】半導体が伝導帯に副バレーを有する場合
に、電子を主バレーから副バレーへ光によってドライブ
できる。２つのバレー間の電子の有効質量の大きな差に
よって、かなり大きな光学的非線形特性がもたらされ
る。しかしながら、上述のＫａｓｈ等の研究は、一方の
バレーから他方のバレーへ、フォトンの直接吸収による
よりはむしろ、光学的加熱によって、電子がドライブさ
れることを示している。その結果、室温において、バレ
ートランスファ非線形特性は、ｎ−ＧａＡｓのような材
料において、相当程度弱いものとなってしまう。その理
由は、この材料において、３００Ｋ付近でのキャリア温
度変調では、キャリアをΓ−バレーおよびＬ−バレーの
間で、大きな障壁（Δ≒０．３ｅＶ）を超えるように励
起するには不十分であるからである。実際上、Ｋａｓｈ
等によれば、サンプルを８００Ｋまで加熱した場合に、
ｎ−ＧａＡｓに、かなり大きなバレートランスファ非線
形特性を観察できるのみであった。この点において、障
壁Δ≒０．０８ｅＶを有するｎ−ＧａＳｂ材料は、ｎ−
ＧａＡｓより極めて好適な材料である。ここで、Ｋａｓ
ｈおよびＷａｌｒｏｄによれば、ＣＯ2 ガスレーザで行
った実験において、大きな室温非線形特性（Ｘ3 ≒１０
-6ｅｓｕ）を観察できた。このＣＯ2 ガスレーザの周波
数は、ＧａＳｂのバンドギャップより十分に低いもので
ある。
に、電子を主バレーから副バレーへ光によってドライブ
できる。２つのバレー間の電子の有効質量の大きな差に
よって、かなり大きな光学的非線形特性がもたらされ
る。しかしながら、上述のＫａｓｈ等の研究は、一方の
バレーから他方のバレーへ、フォトンの直接吸収による
よりはむしろ、光学的加熱によって、電子がドライブさ
れることを示している。その結果、室温において、バレ
ートランスファ非線形特性は、ｎ−ＧａＡｓのような材
料において、相当程度弱いものとなってしまう。その理
由は、この材料において、３００Ｋ付近でのキャリア温
度変調では、キャリアをΓ−バレーおよびＬ−バレーの
間で、大きな障壁（Δ≒０．３ｅＶ）を超えるように励
起するには不十分であるからである。実際上、Ｋａｓｈ
等によれば、サンプルを８００Ｋまで加熱した場合に、
ｎ−ＧａＡｓに、かなり大きなバレートランスファ非線
形特性を観察できるのみであった。この点において、障
壁Δ≒０．０８ｅＶを有するｎ−ＧａＳｂ材料は、ｎ−
ＧａＡｓより極めて好適な材料である。ここで、Ｋａｓ
ｈおよびＷａｌｒｏｄによれば、ＣＯ2 ガスレーザで行
った実験において、大きな室温非線形特性（Ｘ3 ≒１０
-6ｅｓｕ）を観察できた。このＣＯ2 ガスレーザの周波
数は、ＧａＳｂのバンドギャップより十分に低いもので
ある。
【０００５】短い波長のポンプレーザに対するバレート
ランスファ非線形特性の値のスケーリングは、レーザ周
波数に対する、自由キャリア誘導３次非線形感受率Ｘ
(3) の変化によって決定される。
ランスファ非線形特性の値のスケーリングは、レーザ周
波数に対する、自由キャリア誘導３次非線形感受率Ｘ
(3) の変化によって決定される。
【０００６】
【数１】
【０００７】ここで、ω1 ≒ω2 ≒ω3 は、非線形混合
プロセスにおける光周波数である。
プロセスにおける光周波数である。
【０００８】他の影響が無ければ、ＫａｓｈおよびＷａ
ｌｒｏｄの結果から、１．５μｍのｎ−ＧａＳｂにおい
て約４×１０-10 ｅｓｕのＸ(3) を予測できる。しかし
ながら、半導体における光学的プロセスは、レーザ周波
数が、ダイレクトバンドギャップに接近するにつれて、
強力に強調される（共鳴蛍光の固体類似）。これは以下
の式に従うものである。
ｌｒｏｄの結果から、１．５μｍのｎ−ＧａＳｂにおい
て約４×１０-10 ｅｓｕのＸ(3) を予測できる。しかし
ながら、半導体における光学的プロセスは、レーザ周波
数が、ダイレクトバンドギャップに接近するにつれて、
強力に強調される（共鳴蛍光の固体類似）。これは以下
の式に従うものである。
【０００９】
【数２】
【００１０】前述の経験によって、以下のことが提案さ
れる。すなわち、この事実によってＧａＳｂの近赤外線
の３次非線形感受率Ｘ(3) がかなり大きい４×１０-8ｅ
ｓｕに増大される。
れる。すなわち、この事実によってＧａＳｂの近赤外線
の３次非線形感受率Ｘ(3) がかなり大きい４×１０-8ｅ
ｓｕに増大される。
【００１１】また、低い吸収度は、非線形特性の好適な
応用に対しても重要なものである。バレートランスファ
・プロセスを作用させるために必要な適度なドーピング
レベルは、自由キャリア吸収度がかなり低くなり、これ
によってバレートランスファがデバイスに対して、特に
好適なメカニズムとなることを意味する。λ＝１．５５
μｍにおいて、自由キャリア吸収係数が１ｃｍ-1である
ものと見積られる。この値を、予測された４×１０-8ｅ
ｓｕのＸ(3) および、１ｐｓｅｃ（ピコ秒）の測定緩和
時間を組合せることによって、４×１０4 の潜在的有効
指数［Ｘ(3) ／αＴ］が与えられ、これはＧａＡｓエク
シトン（励起子）プロセスの潜在的有効指数を超えてい
る。これは一般に、１０2 レンジ内の有効指数を有して
いる。バンドギャップ共鳴を利用してＸ(3) を増大させ
ると、これに対応した線形吸収度の増加が見られる。従
って、大きな非線形特性と低い線形吸収度との間には、
トレードオフが存在している。
応用に対しても重要なものである。バレートランスファ
・プロセスを作用させるために必要な適度なドーピング
レベルは、自由キャリア吸収度がかなり低くなり、これ
によってバレートランスファがデバイスに対して、特に
好適なメカニズムとなることを意味する。λ＝１．５５
μｍにおいて、自由キャリア吸収係数が１ｃｍ-1である
ものと見積られる。この値を、予測された４×１０-8ｅ
ｓｕのＸ(3) および、１ｐｓｅｃ（ピコ秒）の測定緩和
時間を組合せることによって、４×１０4 の潜在的有効
指数［Ｘ(3) ／αＴ］が与えられ、これはＧａＡｓエク
シトン（励起子）プロセスの潜在的有効指数を超えてい
る。これは一般に、１０2 レンジ内の有効指数を有して
いる。バンドギャップ共鳴を利用してＸ(3) を増大させ
ると、これに対応した線形吸収度の増加が見られる。従
って、大きな非線形特性と低い線形吸収度との間には、
トレードオフが存在している。
【００１２】自由キャリア誘導光学的非線形特性の熱学
理論を利用して、ＷｏｌｆおよびＡｕｙａｎｇ共著によ
る文献セミコンダクタ・サイエンス・テクノロジー ５
巻ｐｐ．５７−６７“Ｎｏｖｅｌ ｆｒｅｅ−ｃａｒｒ
ｉｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄｏｐｔｉｃａｌ ｎｏｎ−ｌｉ
ｎｅａｒｉｔｉｅｓ ｏｆ ｎａｒｒｏｗ−ｇａｐ ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ”，１９９０年，Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ，ｖｏｌ．５，第５７頁〜第６７頁に記載された
ものによって、次式で表されるＸ(3) を予測する。すな
わち、
理論を利用して、ＷｏｌｆおよびＡｕｙａｎｇ共著によ
る文献セミコンダクタ・サイエンス・テクノロジー ５
巻ｐｐ．５７−６７“Ｎｏｖｅｌ ｆｒｅｅ−ｃａｒｒ
ｉｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄｏｐｔｉｃａｌ ｎｏｎ−ｌｉ
ｎｅａｒｉｔｉｅｓ ｏｆ ｎａｒｒｏｗ−ｇａｐ ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ”，１９９０年，Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ，ｖｏｌ．５，第５７頁〜第６７頁に記載された
ものによって、次式で表されるＸ(3) を予測する。すな
わち、
【００１３】
【数３】
【００１４】ここで、ｎ0 ＝屈折率、α＝自由キャリア
吸収係数、ε＝誘電関数に対する自由キャリア貢献度、
ｃv ＝電子比熱、τth＝キャリアの熱緩和時間、および
Ｙ＝キャリア温度変動によって変調されたパラメータ。
バレートランスファ・プロセスに対して、ＹはΓバレー
における電子の密度である。熱的平衡において、
吸収係数、ε＝誘電関数に対する自由キャリア貢献度、
ｃv ＝電子比熱、τth＝キャリアの熱緩和時間、および
Ｙ＝キャリア温度変動によって変調されたパラメータ。
バレートランスファ・プロセスに対して、ＹはΓバレー
における電子の密度である。熱的平衡において、
【００１５】
【数４】
【００１６】である。ここで、ｇ≒６０は、Ｌバレーに
対する状態密度とΓバレーに対する状態密度との比、Δ
は、これら密度間のエネルギ差である。微分式は、以下
の場合に、ｄＹ／ｄＴがその最大値を有することを示し
ている。β＝ｋＴ。
対する状態密度とΓバレーに対する状態密度との比、Δ
は、これら密度間のエネルギ差である。微分式は、以下
の場合に、ｄＹ／ｄＴがその最大値を有することを示し
ている。β＝ｋＴ。
【００１７】
【数５】
【００１８】ｇ＝６０で、上記式（５）は、最適室温動
作に対してβΔ≒４、またはΔ≒０．１ｅＶとなること
を示している。Δ＝０．０８ｅＶを有するｎ−ＧａＳｂ
材料は、この条件を満足する極めて近いものである。自
由キャリア吸収度に対する式に、これらすべての結果を
組み合わせることによって、以下の式が得られる。
作に対してβΔ≒４、またはΔ≒０．１ｅＶとなること
を示している。Δ＝０．０８ｅＶを有するｎ−ＧａＳｂ
材料は、この条件を満足する極めて近いものである。自
由キャリア吸収度に対する式に、これらすべての結果を
組み合わせることによって、以下の式が得られる。
【００１９】
【数６】
【００２０】ここで、Δωτth＜＜１と仮定した。ま
た、式（６）のＸ(3) の形式は、非放物型性プロセスに
対して演算された形式に類似しているが、ＥG がΔで置
換されていることに留意すべきである。このような類似
性は、両方のメカニズムが以下の状態に対する電子の熱
励起に依存していることを知ることによって理解でき
る。すなわち、この状態は、バンドエッジにおける特性
とは異なる特性を有している。非放物型性と比較して、
バレートランスファ・プロセスは、３０倍大きい非線形
特性を有している。その理由は、十分小さい励起エネル
ギ（Δｖｓ・ＥG ）が、かなり大きな質量変化を生じさ
せるために必要となるからである。
た、式（６）のＸ(3) の形式は、非放物型性プロセスに
対して演算された形式に類似しているが、ＥG がΔで置
換されていることに留意すべきである。このような類似
性は、両方のメカニズムが以下の状態に対する電子の熱
励起に依存していることを知ることによって理解でき
る。すなわち、この状態は、バンドエッジにおける特性
とは異なる特性を有している。非放物型性と比較して、
バレートランスファ・プロセスは、３０倍大きい非線形
特性を有している。その理由は、十分小さい励起エネル
ギ（Δｖｓ・ＥG ）が、かなり大きな質量変化を生じさ
せるために必要となるからである。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】バンドギャップより下
側の波長では、ＧａＳｂは室温において、バレートラン
スファ・プロセスに対して、最適状態に近い材料とな
る。しかしながら、このＧａＳｂのバンドギャップは、
１．５５μｍの光デバイスで使用するのには小さすぎ
る。ｎ−ＧａＳｂ材料は、４Ｋにおいて、１．５５μｍ
放射に対してほとんど透明ではなく、温度の上昇と共
に、不透明になる。その理由は、この材料のバンドギャ
ップは、３００Ｋすなわち室温において、０．７３ｅＶ
（λC ＝１．７０μｍ）に低下するからである。
側の波長では、ＧａＳｂは室温において、バレートラン
スファ・プロセスに対して、最適状態に近い材料とな
る。しかしながら、このＧａＳｂのバンドギャップは、
１．５５μｍの光デバイスで使用するのには小さすぎ
る。ｎ−ＧａＳｂ材料は、４Ｋにおいて、１．５５μｍ
放射に対してほとんど透明ではなく、温度の上昇と共
に、不透明になる。その理由は、この材料のバンドギャ
ップは、３００Ｋすなわち室温において、０．７３ｅＶ
（λC ＝１．７０μｍ）に低下するからである。
【００２２】本発明の目的は、１．５５μｍの波長で使
用するのに適した光スイッチを提供することにある。
用するのに適した光スイッチを提供することにある。
【００２３】本発明の他の目的は、このような光スイッ
チを備える光デバイスを提供することにある。
チを備える光デバイスを提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上述した従来の制限は、
以下のように材料を光スイッチ材料として利用すること
によって克服できる。すなわち、広いギャップを有する
ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｓｂ（ｘは約０．１）を光スイッチ
材料として利用し、Γバンドエッジと最小の副伝導バン
ドとがほぼ一致することによって生じるバレートランス
ファ・プロセスの有益な特徴を維持できる。また、Ａｌ
ｉｂｅｒｔ等による文献フィジカル レビュー Ｂ２７
（８） ｐｐ．４９４６−４９５４“Ｍｏｄｕｌａｔｉ
ｏｎ−ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｓｔｕｄｙ ｏｆ
ｔｈｅ Ｇａ1-x Ａｌx Ｓｂ ｂａｎｄ ｓｔｒｕｃｔ
ｕｒｅ”Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ，１９８３年
Ｂ２７（８），第４９４６頁〜４９５４頁に、Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ｓｂバンド構造の変調分光の測定が報告されてい
る。これら実験は、バルク多結晶インゴット（グレイン
サイズは数ｍｍ3 である）および５０μｍの厚さを有す
る単結晶ＬＰＥ層に対して実施された。光スイッチに要
求される３次非線形特性と比較されるように、これら測
定値は、線形光学特性を決定した。ｘ＝０．１に対し
て、値ＥG ＝０．８４ｅＶおよびλC ＝１．４８μｍ
が、１．５５μｍで動作する光スイッチに対するほぼ最
適値である。波長λC の値は、１．５５μｍより十分に
小さく、好適材料のｎ−Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｓｂは、１．
５５μｍで比較的透明である。同時に、λ＝１．５５μ
ｍは、波長λC に十分に近く、これによって、光学的非
線形特性の強力な共鳴強調を与える（約２桁分強調され
る）。ｘ＝０．１に対するＡｌx Ｇａ1-x Ｓｂのバンド
構造は、純粋なＧａＳｂのバンド構造に類似しているの
で、その結果、Ａｌx Ｇａ1-x ＳｂはＸ(3) のかなり大
きな値を発生するようになる。ｎ−Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｓ
ｂのＸ(3) の値は、純粋なｎ−ＧａＳｂの値の６０％で
あると見積られる。これは光スイッチとして利用するの
に適当な値である。１．５５μｍにおけるＸ(3) の値
を、適当な密度の（ＡｌＧａＩｎ）Ｓｂ合金中で、最適
化できる。
以下のように材料を光スイッチ材料として利用すること
によって克服できる。すなわち、広いギャップを有する
ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｓｂ（ｘは約０．１）を光スイッチ
材料として利用し、Γバンドエッジと最小の副伝導バン
ドとがほぼ一致することによって生じるバレートランス
ファ・プロセスの有益な特徴を維持できる。また、Ａｌ
ｉｂｅｒｔ等による文献フィジカル レビュー Ｂ２７
（８） ｐｐ．４９４６−４９５４“Ｍｏｄｕｌａｔｉ
ｏｎ−ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｓｔｕｄｙ ｏｆ
ｔｈｅ Ｇａ1-x Ａｌx Ｓｂ ｂａｎｄ ｓｔｒｕｃｔ
ｕｒｅ”Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ，１９８３年
Ｂ２７（８），第４９４６頁〜４９５４頁に、Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ｓｂバンド構造の変調分光の測定が報告されてい
る。これら実験は、バルク多結晶インゴット（グレイン
サイズは数ｍｍ3 である）および５０μｍの厚さを有す
る単結晶ＬＰＥ層に対して実施された。光スイッチに要
求される３次非線形特性と比較されるように、これら測
定値は、線形光学特性を決定した。ｘ＝０．１に対し
て、値ＥG ＝０．８４ｅＶおよびλC ＝１．４８μｍ
が、１．５５μｍで動作する光スイッチに対するほぼ最
適値である。波長λC の値は、１．５５μｍより十分に
小さく、好適材料のｎ−Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｓｂは、１．
５５μｍで比較的透明である。同時に、λ＝１．５５μ
ｍは、波長λC に十分に近く、これによって、光学的非
線形特性の強力な共鳴強調を与える（約２桁分強調され
る）。ｘ＝０．１に対するＡｌx Ｇａ1-x Ｓｂのバンド
構造は、純粋なＧａＳｂのバンド構造に類似しているの
で、その結果、Ａｌx Ｇａ1-x ＳｂはＸ(3) のかなり大
きな値を発生するようになる。ｎ−Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｓ
ｂのＸ(3) の値は、純粋なｎ−ＧａＳｂの値の６０％で
あると見積られる。これは光スイッチとして利用するの
に適当な値である。１．５５μｍにおけるＸ(3) の値
を、適当な密度の（ＡｌＧａＩｎ）Ｓｂ合金中で、最適
化できる。
【００２５】好適なスイッチ材料の特性、すなわち、室
温で且つ約１．５５μｍの動作波長λで３次の光学的非
線形特性を呈するスイッチ材料について説明してきた
が、このような材料の光スイッチでの新規な利用につい
て以下説明する。
温で且つ約１．５５μｍの動作波長λで３次の光学的非
線形特性を呈するスイッチ材料について説明してきた
が、このような材料の光スイッチでの新規な利用につい
て以下説明する。
【００２６】ディジタル光通信を実施するためには、レ
ーザと使用される非線形デバイスによる光スイッチング
が必要となる。最も簡単な非線形光デバイスは、次のよ
うな双安定光素子である。すなわち、ｎ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｓｂ結晶を備え、互いに反対側の面に高反射ミラー
を有して、双安定性を実現するファブリ・ペロ構造を形
成している。キャビティの長さを調整して、最初は、ポ
ンプ周波数を非共鳴にする。低パワーレベルでは、デバ
イスは入射光の大半を反射する。パワーが増加するにつ
れて、キャビティモード周波数が結晶材料の非線形特性
によってシフトし、これによって、この構造が更に透明
なものとなる。このプロセスによって、双安定性および
ヒステリシスが得られるようになる。
ーザと使用される非線形デバイスによる光スイッチング
が必要となる。最も簡単な非線形光デバイスは、次のよ
うな双安定光素子である。すなわち、ｎ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｓｂ結晶を備え、互いに反対側の面に高反射ミラー
を有して、双安定性を実現するファブリ・ペロ構造を形
成している。キャビティの長さを調整して、最初は、ポ
ンプ周波数を非共鳴にする。低パワーレベルでは、デバ
イスは入射光の大半を反射する。パワーが増加するにつ
れて、キャビティモード周波数が結晶材料の非線形特性
によってシフトし、これによって、この構造が更に透明
なものとなる。このプロセスによって、双安定性および
ヒステリシスが得られるようになる。
【００２７】このようなファブリ・ペロ構造と制御ビー
ムとを組合せることによって、このような組合せ構造を
光スイッチとして利用できる。
ムとを組合せることによって、このような組合せ構造を
光スイッチとして利用できる。
【００２８】例えば、ロジックゲート、フリップフロッ
プ、メモリ素子、増幅器等のデバイスを、上述した双安
定性ファブリ・ペロ構造に基づいて作製できる。
プ、メモリ素子、増幅器等のデバイスを、上述した双安
定性ファブリ・ペロ構造に基づいて作製できる。
【００２９】本発明の教示によれば、３次の室温の光デ
バイスは、活性材料を有しており、この材料は、系のフ
ォトンエネルギの少し上側（Γにおいて）のダイレクト
バンドギャップを有しており、また、ΓにおけるＥ0 レ
ベルより約０．１ｅＶ上側に副伝導帯（ＸまたはＬにお
いて）を有している。
バイスは、活性材料を有しており、この材料は、系のフ
ォトンエネルギの少し上側（Γにおいて）のダイレクト
バンドギャップを有しており、また、ΓにおけるＥ0 レ
ベルより約０．１ｅＶ上側に副伝導帯（ＸまたはＬにお
いて）を有している。
【００３０】本発明によれば、好適材料としてはＡｌx
Ｇａ1-x Ｓｂ（ｘは約０．１）であり、約１．５５μｍ
の波長λで動作するように設計された光スイッチで用い
られる。
Ｇａ1-x Ｓｂ（ｘは約０．１）であり、約１．５５μｍ
の波長λで動作するように設計された光スイッチで用い
られる。
【００３１】
【実施例】以下図面を参照しながら、本発明の実施例を
詳述する。特に、図１には、双安定性光素子のような非
線形光デバイス１０が線図的に表されている。この光デ
バイス１０は、結晶材料１２を有し、この結晶材料１２
の両対向面には、高反射ミラー１４，１６が配置されて
いる。これによってファブリ・ペロ構造が形成される。
ファブリ・ペロ構造は、キャビティ長“Ｌ”を調整する
ための方法として周知なものである。この結晶材料のバ
ンドギャップより僅かに下側の周波数で光学的非線形特
性を呈するように、この結晶材料を選択する。この結晶
材料を、光通信システムにおけるスイッチング素子とし
て更に有効とするために、この材料が、約１．５５μｍ
の波長で、室温において３次光学的非線形特性を呈する
ようなものを選択する。光通信システムにおける光スイ
ッチとして利用するのに好適な材料は、ｎ型Ａｌx Ｇａ
1-x Ｓｂ材料（ｘは約０．１）である。
詳述する。特に、図１には、双安定性光素子のような非
線形光デバイス１０が線図的に表されている。この光デ
バイス１０は、結晶材料１２を有し、この結晶材料１２
の両対向面には、高反射ミラー１４，１６が配置されて
いる。これによってファブリ・ペロ構造が形成される。
ファブリ・ペロ構造は、キャビティ長“Ｌ”を調整する
ための方法として周知なものである。この結晶材料のバ
ンドギャップより僅かに下側の周波数で光学的非線形特
性を呈するように、この結晶材料を選択する。この結晶
材料を、光通信システムにおけるスイッチング素子とし
て更に有効とするために、この材料が、約１．５５μｍ
の波長で、室温において３次光学的非線形特性を呈する
ようなものを選択する。光通信システムにおける光スイ
ッチとして利用するのに好適な材料は、ｎ型Ａｌx Ｇａ
1-x Ｓｂ材料（ｘは約０．１）である。
【００３２】キャビティ長“Ｌ”を調整して、キャビテ
ィのポンプ周波数を非共鳴とすると、双安定動作が実現
される。この結果、低いパワーレベルでは、例えばレー
ザ（図示せず）からミラー１４に入射した入力光１８の
大部分が反射される。パワーレベルが増大するにつれ
て、キャビティモード周波数が結晶材料１２の非線形特
性によってシフトするようになり、これによってこの材
料が更に透明なものとなり、入力光１８がミラー１４、
結晶１２およびミラー１６を経て出力光ビーム２０とし
て出射する。
ィのポンプ周波数を非共鳴とすると、双安定動作が実現
される。この結果、低いパワーレベルでは、例えばレー
ザ（図示せず）からミラー１４に入射した入力光１８の
大部分が反射される。パワーレベルが増大するにつれ
て、キャビティモード周波数が結晶材料１２の非線形特
性によってシフトするようになり、これによってこの材
料が更に透明なものとなり、入力光１８がミラー１４、
結晶１２およびミラー１６を経て出力光ビーム２０とし
て出射する。
【００３３】このようなプロセスによって、図２のグラ
フで示したように、双安定動作およびヒステリシス特性
が得られる。図２は、双安定デバイスの入射パワーに対
する透過パワーをグラフ的に表している。曲線部分２４
はこの双安定デバイスのターンオンを、曲線部分２６は
ターンオフを示している。入射パワーが、点２８および
点３０におけるパワーとそれぞれ等しくなると、双安定
デバイスは、反射状態から透過状態へ、およびその逆の
状態へスイッチングする。一般に、点２８におけるパワ
ーは、５０のフィネス（ｆｉｎｅｓｓｅ）およびＸ(3)
＝４×１０-8ｅｓｕのファブリ・ペロ構造に対しては、
約１００ｋＷ／ｃｍ2 である。このようなパワー密度
は、現在の半導体レーザ技術の範囲内のものである。
フで示したように、双安定動作およびヒステリシス特性
が得られる。図２は、双安定デバイスの入射パワーに対
する透過パワーをグラフ的に表している。曲線部分２４
はこの双安定デバイスのターンオンを、曲線部分２６は
ターンオフを示している。入射パワーが、点２８および
点３０におけるパワーとそれぞれ等しくなると、双安定
デバイスは、反射状態から透過状態へ、およびその逆の
状態へスイッチングする。一般に、点２８におけるパワ
ーは、５０のフィネス（ｆｉｎｅｓｓｅ）およびＸ(3)
＝４×１０-8ｅｓｕのファブリ・ペロ構造に対しては、
約１００ｋＷ／ｃｍ2 である。このようなパワー密度
は、現在の半導体レーザ技術の範囲内のものである。
【００３４】図３は、スイッチング素子としての動作に
関して図１のデバイスの変形例を示す。これら図１およ
び図３において、類似の素子には、同一の参照番号を付
すものとする。
関して図１のデバイスの変形例を示す。これら図１およ
び図３において、類似の素子には、同一の参照番号を付
すものとする。
【００３５】パワー密度ＥS を有する信号ビームと呼ば
れる光ビーム１８を、ビーム合成器３６において、パワ
ー密度ＥC を有する制御ビーム３４と合成することによ
って、合成入射光ビーム３８を形成する。
れる光ビーム１８を、ビーム合成器３６において、パワ
ー密度ＥC を有する制御ビーム３４と合成することによ
って、合成入射光ビーム３８を形成する。
【００３６】室温で、且つ、バンドギャップより僅かに
下側の周波数で、かなり大きな３次光学的非線形特性
（Ｘ(3) ）を示す材料１２を選択することによって、出
力ビーム２０のパワー密度は、ＥS とＥC 2 との積に比
例するようになる。したがって、制御ビームによって、
スイッチングデバイス１０が、信号ビーム情報エネルギ
ＥS を出力ビーム２０へ選択的に透過させるようにする
ことができる。
下側の周波数で、かなり大きな３次光学的非線形特性
（Ｘ(3) ）を示す材料１２を選択することによって、出
力ビーム２０のパワー密度は、ＥS とＥC 2 との積に比
例するようになる。したがって、制御ビームによって、
スイッチングデバイス１０が、信号ビーム情報エネルギ
ＥS を出力ビーム２０へ選択的に透過させるようにする
ことができる。
【００３７】Ｘ(3) の層共鳴強調を、上述の式（１）に
よって予測されるように、実現することが最も好まし
い。大きなバレートランスファ非線形特性を、１．５５
μで達成するためには、ＥG ≒０．８４ｅＶ（強力な共
鳴強調に対して）のバンドギャップを有すると共に、Γ
バレーと副伝導帯バレーとの間に小さなスプリット
（Δ）を有するダイレクトギャップ半導体を利用するこ
とが重要である。室温動作に対するこのスプリット
（Δ）の最適値は、約０．１ｅＶであり、ここでＥG は
半導体のダイレクトバンドギャップであり、λC は対応
するカットオフ波長である。カットオフ波長以下では、
材料は不透明になる。他の波長での動作に対しては、材
料Ａｌx Ｇａ1-x Ｓｂに対して、異なったｘ値を利用す
る。（約１．５５μｍ〜１．７０μｍの範囲で達成でき
る。）ｎ−Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｓｂを、室温で、３次非線
形特性の最適スイッチングデバイスにおける活性材料と
して利用することによって、以前には予測できなかった
種々の結果がもたらされる。前述のＡｌｉｂｅｒの実験
によれば、３００Ｋにおいて、ｎ−Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｓ
ｂは、ＥG ＝０．８４ｅＶおよびλC ＝１．４８μｍの
値を有するようになる。この値λC ＝１．４８μｍは所
望の動作波長の１．５５μｍより十分に低いので、この
材料はλ＝１．５５μｍにおいて比較的透明になる。同
時に、この動作波長は約２桁分の光学的非線形特性の強
力な共鳴強調を実現するλC に十分に近似したものであ
る。この波長λC の値が動作波長に近くなればなる程、
材料は更なる非線形特性を示すようになる。しかしなが
ら、λC が動作波長に達すると、材料中の損失が増大す
るようになる。すなわち、非線形特性の強調は、動作波
長により近似するようになるが、この結果、材料におけ
る損失が増大するようになる。ｎ−Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｓ
ｂに対するＸ(3) の値は、純粋のｎ−ＧａＳｂの値の約
６０％であると見積られる。これは光通信応用における
スイッチの性能を保証する。
よって予測されるように、実現することが最も好まし
い。大きなバレートランスファ非線形特性を、１．５５
μで達成するためには、ＥG ≒０．８４ｅＶ（強力な共
鳴強調に対して）のバンドギャップを有すると共に、Γ
バレーと副伝導帯バレーとの間に小さなスプリット
（Δ）を有するダイレクトギャップ半導体を利用するこ
とが重要である。室温動作に対するこのスプリット
（Δ）の最適値は、約０．１ｅＶであり、ここでＥG は
半導体のダイレクトバンドギャップであり、λC は対応
するカットオフ波長である。カットオフ波長以下では、
材料は不透明になる。他の波長での動作に対しては、材
料Ａｌx Ｇａ1-x Ｓｂに対して、異なったｘ値を利用す
る。（約１．５５μｍ〜１．７０μｍの範囲で達成でき
る。）ｎ−Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｓｂを、室温で、３次非線
形特性の最適スイッチングデバイスにおける活性材料と
して利用することによって、以前には予測できなかった
種々の結果がもたらされる。前述のＡｌｉｂｅｒの実験
によれば、３００Ｋにおいて、ｎ−Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｓ
ｂは、ＥG ＝０．８４ｅＶおよびλC ＝１．４８μｍの
値を有するようになる。この値λC ＝１．４８μｍは所
望の動作波長の１．５５μｍより十分に低いので、この
材料はλ＝１．５５μｍにおいて比較的透明になる。同
時に、この動作波長は約２桁分の光学的非線形特性の強
力な共鳴強調を実現するλC に十分に近似したものであ
る。この波長λC の値が動作波長に近くなればなる程、
材料は更なる非線形特性を示すようになる。しかしなが
ら、λC が動作波長に達すると、材料中の損失が増大す
るようになる。すなわち、非線形特性の強調は、動作波
長により近似するようになるが、この結果、材料におけ
る損失が増大するようになる。ｎ−Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｓ
ｂに対するＸ(3) の値は、純粋のｎ−ＧａＳｂの値の約
６０％であると見積られる。これは光通信応用における
スイッチの性能を保証する。
【００３８】このデバイスの可能な高い速度は、室温の
下で約２ｐｓｅｃ（ピコ秒）であると見積られたバレー
トランスファ・プロセスの短い緩和時間によって保証さ
れる。
下で約２ｐｓｅｃ（ピコ秒）であると見積られたバレー
トランスファ・プロセスの短い緩和時間によって保証さ
れる。
【００３９】上述した説明は、双安定スイッチについて
記載してあるが、本発明の原理は、他の光デバイス、例
えば、ロジックゲート、フリップフロップ、メモリ素
子、増幅器等に、同様に適用できるものである。
記載してあるが、本発明の原理は、他の光デバイス、例
えば、ロジックゲート、フリップフロップ、メモリ素
子、増幅器等に、同様に適用できるものである。
【００４０】主として光通信用の光スイッチにおいて、
Ａｌx Ｇａ1-x Ｓｂ材料（ｘは約０．１）を利用するこ
とによって、約λ＝１．５５μｍの動作波長として、室
温で３次非線形特性を呈する光スイッチが得られるよう
になる。これら特性を有する、このような光スイッチは
以前には開示されていない。
Ａｌx Ｇａ1-x Ｓｂ材料（ｘは約０．１）を利用するこ
とによって、約λ＝１．５５μｍの動作波長として、室
温で３次非線形特性を呈する光スイッチが得られるよう
になる。これら特性を有する、このような光スイッチは
以前には開示されていない。
【００４１】本発明の主要目的は、長距離の光通信にと
って最も重要な波長（λ＝１．５５μｍ）で効率的な非
線形光学素子を実現できるデバイス構造および活性材料
にあり、短距離通信（例えば、建物間、または市内の建
物間での通信）に対しては、発散はファクタとしては重
要なものではないので、短距離通信システムでは、λ＝
１．５５μｍよりも更に好適な波長（理想的には、可視
スペクトル内の波長）で設計することが望ましいもので
ある。１．５５μｍの波長で実施される本発明の原理を
利用して、効率的な非線形光学素子を、このような他の
波長で設計することもできる。特に、このデバイスの活
性材料は、以下の２つの要件を満たす必要がある。 １）系のフォトンエネルギより少し上側のダイレクトバ
ンドギャップ（Γにおける）を有すること。 ２）ΓにおけるＥ0 レベルより約０．１ｅＶ上側に副伝
導帯（ＸまたはＬにおける）を有すること。
って最も重要な波長（λ＝１．５５μｍ）で効率的な非
線形光学素子を実現できるデバイス構造および活性材料
にあり、短距離通信（例えば、建物間、または市内の建
物間での通信）に対しては、発散はファクタとしては重
要なものではないので、短距離通信システムでは、λ＝
１．５５μｍよりも更に好適な波長（理想的には、可視
スペクトル内の波長）で設計することが望ましいもので
ある。１．５５μｍの波長で実施される本発明の原理を
利用して、効率的な非線形光学素子を、このような他の
波長で設計することもできる。特に、このデバイスの活
性材料は、以下の２つの要件を満たす必要がある。 １）系のフォトンエネルギより少し上側のダイレクトバ
ンドギャップ（Γにおける）を有すること。 ２）ΓにおけるＥ0 レベルより約０．１ｅＶ上側に副伝
導帯（ＸまたはＬにおける）を有すること。
【００４２】これら種々の条件が、室温でバレートラン
スファ非線形特性を最適化することは、前述した。
スファ非線形特性を最適化することは、前述した。
【００４３】いくつかの４元半導体合金系によってこれ
ら要件を満たしている。 １）室温での（ＡｌＧａＩｎ）Ａｓ系において、
ら要件を満たしている。 １）室温での（ＡｌＧａＩｎ）Ａｓ系において、
【００４４】
【外１】
【００４５】である。この波長範囲には、数種類の可視
Ｇａ（ＡｓＰ）レーザの波長範囲が含まれる（０．６５
μｍ≦λ≦０．８４μｍのレーザ光を放出する）。しか
し、この波長範囲には、０．６３２８μｍにおける可視
Ｈｅ−Ｎｅレーザは含まれない。 ２）室温での（ＡｌＧａＩｎ）Ｐ系では、
Ｇａ（ＡｓＰ）レーザの波長範囲が含まれる（０．６５
μｍ≦λ≦０．８４μｍのレーザ光を放出する）。しか
し、この波長範囲には、０．６３２８μｍにおける可視
Ｈｅ−Ｎｅレーザは含まれない。 ２）室温での（ＡｌＧａＩｎ）Ｐ系では、
【００４６】
【外２】
【００４７】である。 ３）最後に、これら種々の条件は、Ｇａx Ｉｎ1-x Ａｓ
y Ｐ1-y 系で達成すべきである。
y Ｐ1-y 系で達成すべきである。
【００４８】以上、室温の３次非線形光スイッチングデ
バイスの好適実施例について、図面を参照しながら詳述
したが、本発明はこれに限定されず、その技術思想の範
囲内であれば、種々の変形および変更を加え得ること
は、当業者であれば明白である。
バイスの好適実施例について、図面を参照しながら詳述
したが、本発明はこれに限定されず、その技術思想の範
囲内であれば、種々の変形および変更を加え得ること
は、当業者であれば明白である。
【００４９】
【発明の効果】１．５μｍ帯の波長で優れたスイッチ特
性を有する非線形効果を利用した光スイッチが得られ
る。
性を有する非線形効果を利用した光スイッチが得られ
る。
【図１】本発明の一実施例の双安定光学素子を表す線図
である。
である。
【図２】図１の光学素子の双安定性およびヒステリシス
を表すグラフである。
を表すグラフである。
【図３】光スイッチとして作動する双安定光学素子の変
形例を表す線図である。
形例を表す線図である。
１０ 非線形光デバイス １２ 結晶材料 １４，１６ 反射ミラー １８ 入射光 ２０ 出射光 ３４ 制御ビーム ３６ ビーム合成器 ３８ 合成入射光ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．ＬＥＴＴ．，Ｖ ＯＬ．42 ＮＯ．２（1983）Ｐ．173− Ｐ．175 ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．ＬＥＴＴ．，Ｖ ＯＬ．53 ＮＯ．12（1988）Ｐ．1065− Ｐ．1067 ＰＨＹＳ．ＲＥＶ．Ｂ，ＶＯＬ．27 ＮＯ．８（1983）Ｐ．4946−Ｐ．4954
Claims (17)
- 【請求項１】約１．５５μｍの波長λで動作する室温の
３次非線形光スイッチにおいて、Ａｌx Ｇａ1-x Ｓｂ
（ｘは約０．１）より成る材料を有することを特徴とす
る光スイッチ。 - 【請求項２】請求項１記載の、約１．５５μｍの波長λ
で動作する室温の３次非線形光スイッチにおいて、前記
材料は約０．８ｅＶの遷移エネルギ（ＥG ）を呈するこ
とを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項３】請求項２記載の、約１．５５μｍの波長λ
で動作する室温の３次非線形光スイッチにおいて、前記
材料はカットオフ波長（λC ）を有し、このカットオフ
波長によって、この材料が、透明性を呈すると共に、動
作波長において、光学的非線形特性の共鳴強調を実現で
きることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項４】請求項３記載の、約１．５５μｍの波長λ
で動作する室温の３次非線形光スイッチにおいて、前記
カットオフ波長λC の値を約１．４８μｍとしたことを
特徴とする光スイッチ。 - 【請求項５】請求項１記載の、約１．５５μｍの波長λ
で動作する室温の３次非線形光スイッチにおいて、前記
材料は、カットオフ波長（λC ）を有し、このカットオ
フ波長によって、前記材料が透明性を呈すると共に、動
作波長において、光学的非線形特性の共鳴強調を実現で
きることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項６】系のフォトンエネルギより少し上側のバン
ドギャップ（Γにおいて）を有すると共に、予め決めら
れた波長のΓにおけるＥ0 レベルより約０．１ｅＶだけ
上の副伝導帯（ＸまたはＬにおいて）を有する材料を有
することを特徴とする室温の３次非線形光スイッチ。 - 【請求項７】請求項６記載の室温の３次非線形光スイッ
チにおいて、前記材料は、約０．６３５〜０．６７２μ
ｍの波長範囲で動作する（ＡｌＧａＩｎ）Ａｓであるこ
とを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項８】請求項６記載の室温の３次非線形光スイッ
チにおいて、前記材料は、約０．５６〜０．６５μｍの
波長範囲で動作する（ＡｓＧａＩｎ）Ｐであることを特
徴とする光スイッチ。 - 【請求項９】請求項６記載の室温の３次非線形光スイッ
チにおいて、前記材料は、約１．５５μｍの波長λで動
作するために、ｘの値が約０．１であるＡｌx Ｇａ1-x
Ｓｂであることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項１０】系のフォトンエネルギより少し上側のバ
ンドギャップ（Γにおいて）を有すると共に、予め決め
られた波長のΓにおけるＥ0 レベルより約０．１ｅＶだ
け上の副伝導帯（ＸまたはＬにおいて）を有する材料を
有する室温の３次非線形光デバイスにおいて、この光デ
バイスを、ロジックゲート、フリップフロップ、メモリ
素子および増幅器より成るグループより選択したことを
特徴とする光デバイス。 - 【請求項１１】請求項１０記載の室温の３次非線形光デ
バイスにおいて、前記材料は、約０．６３５〜０．６７
２μｍの波長範囲で動作する（ＡｌＧａＩｎ）Ａｓであ
ることを特徴とする光デバイス。 - 【請求項１２】請求項１０記載の室温の３次非線形光デ
バイスにおいて、前記材料は、約０．５６〜０．６５μ
ｍの波長範囲で動作する（ＡｌＧａＩｎ）Ｐであること
を特徴とする光デバイス。 - 【請求項１３】請求項１０記載の室温の３次非線形光デ
バイスにおいて、前記材料は、約１．５５μｍの波長λ
で動作するために、ｘの値が約０．１であるＡｌx Ｇａ
1-x Ｓｂであることを特徴とする光デバイス。 - 【請求項１４】請求項１０記載の室温の３次非線形光デ
バイスにおいて、前記光デバイスは、ファブリ・ペロ構
造に基づいて作製されていることを特徴とする光デバイ
ス。 - 【請求項１５】請求項１４記載の室温の３次非線形光デ
バイスにおいて、前記材料は、約０．６３５〜０．６７
２μｍの波長範囲で動作する（ＡｌＧａＩｎ）Ａｓであ
ることを特徴とする光デバイス。 - 【請求項１６】請求項１４記載の室温の３次非線形光デ
バイスにおいて、前記材料は、約０．５６〜０．６５μ
ｍの波長範囲で動作する（ＡｌＧａＩｎ）Ｐであること
を特徴とする光デバイス。 - 【請求項１７】請求項１４記載の室温の３次非線形光デ
バイスにおいて、前記材料は、約１．５５μｍの波長λ
で動作するために、ｘを約０．１としたＡｌx Ｇａ1-x
Ｓｂであることを特徴とする光デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/206,549 US5406407A (en) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | Third order room temperature nonlinear optical switches |
| US08/206549 | 1994-03-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07244302A JPH07244302A (ja) | 1995-09-19 |
| JP2685005B2 true JP2685005B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=22766875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6300836A Expired - Fee Related JP2685005B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-12-05 | 光スイッチ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5406407A (ja) |
| JP (1) | JP2685005B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6172795B1 (en) | 1997-05-30 | 2001-01-09 | Cambridge Scientific, Inc. | Optical shutter device |
| US6583916B2 (en) * | 1999-11-03 | 2003-06-24 | Optodot Corporation | Optical shutter assembly |
| US6724512B2 (en) | 1999-11-03 | 2004-04-20 | Optodot Corporation | Optical switch device |
| AU772671B2 (en) | 1999-11-03 | 2004-05-06 | Optodot Corporation | Optical shutter |
| US20030066998A1 (en) * | 2001-08-02 | 2003-04-10 | Lee Howard Wing Hoon | Quantum dots of Group IV semiconductor materials |
| US6819845B2 (en) * | 2001-08-02 | 2004-11-16 | Ultradots, Inc. | Optical devices with engineered nonlinear nanocomposite materials |
| US6710366B1 (en) | 2001-08-02 | 2004-03-23 | Ultradots, Inc. | Nanocomposite materials with engineered properties |
| US6794265B2 (en) * | 2001-08-02 | 2004-09-21 | Ultradots, Inc. | Methods of forming quantum dots of Group IV semiconductor materials |
| US7005669B1 (en) | 2001-08-02 | 2006-02-28 | Ultradots, Inc. | Quantum dots, nanocomposite materials with quantum dots, devices with quantum dots, and related fabrication methods |
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