JP2733506B2 - 光論理演算装置 - Google Patents
光論理演算装置Info
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- JP2733506B2 JP2733506B2 JP25645189A JP25645189A JP2733506B2 JP 2733506 B2 JP2733506 B2 JP 2733506B2 JP 25645189 A JP25645189 A JP 25645189A JP 25645189 A JP25645189 A JP 25645189A JP 2733506 B2 JP2733506 B2 JP 2733506B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光情報処理等の分野に広く利用される光論
理演算装置に関する。
理演算装置に関する。
従来の技術 より高度な光情報処理のために、新しい論理演算方式
の発掘、高速化および集積化の努力がなされている。こ
の代表例として、W.J.Grancle and C.L.Tang,（アプラ
イズド・フィジックス・レター）Appl.Phys.Lett.51（2
2）1780（1987）がある。これは、半導体レーザに側面
から、即ち当該半導体レーザの活性層光導波路に対して
直角の方向から、レーザ光を注入した時に生ずる発振光
の消衰現象を用いて、NOT,NANDおよびNORの光論理演算
を実現したものである。原理は次の如くである。第４図
（ａ）に示すように、レーザ発振している半導体レーザ
の活性層たる光導波路40に、発振モードに独立なレーザ
光（強度Ｐφ）を当該光導波路40に対して、直角方向か
ら注入すると、レーザの発振が消衰し、停止に至るため
第４図（ｂ）に示すように出力P1が変化する。PORの入
力で完全に発振が停止するが、自然発光の部分PSPが残
る。このような効果を用いて、論理演算素子を作成した
従来例が、前述の文献に記載されている。第４図（ｃ）
は、素子の構成を示すものである。論理演算出力用の主
レーザ41とこれに光導波路が互に直交する。２ケのサイ
ドレーザ42,43が重なり部分47,48をもつ構造である。２
つのサイドレーザ42,43へ電流による入力をそれぞれ加
えると、電流注入により発振状態にある主レーザ41の出
力P1は、前述の効果により変化する。電流注入条件を適
当に設定することにより、NOR,NANDの動作が実現されて
いる。
の発掘、高速化および集積化の努力がなされている。こ
の代表例として、W.J.Grancle and C.L.Tang,（アプラ
イズド・フィジックス・レター）Appl.Phys.Lett.51（2
2）1780（1987）がある。これは、半導体レーザに側面
から、即ち当該半導体レーザの活性層光導波路に対して
直角の方向から、レーザ光を注入した時に生ずる発振光
の消衰現象を用いて、NOT,NANDおよびNORの光論理演算
を実現したものである。原理は次の如くである。第４図
（ａ）に示すように、レーザ発振している半導体レーザ
の活性層たる光導波路40に、発振モードに独立なレーザ
光（強度Ｐφ）を当該光導波路40に対して、直角方向か
ら注入すると、レーザの発振が消衰し、停止に至るため
第４図（ｂ）に示すように出力P1が変化する。PORの入
力で完全に発振が停止するが、自然発光の部分PSPが残
る。このような効果を用いて、論理演算素子を作成した
従来例が、前述の文献に記載されている。第４図（ｃ）
は、素子の構成を示すものである。論理演算出力用の主
レーザ41とこれに光導波路が互に直交する。２ケのサイ
ドレーザ42,43が重なり部分47,48をもつ構造である。２
つのサイドレーザ42,43へ電流による入力をそれぞれ加
えると、電流注入により発振状態にある主レーザ41の出
力P1は、前述の効果により変化する。電流注入条件を適
当に設定することにより、NOR,NANDの動作が実現されて
いる。
発明が解決しようとする課題 従来技術においても論理演算が可能であるが、素子の
バイアス、信号の強度等の設定・調整を厳密に行う必要
があり、動作範囲が限定される。さらに、これらの原因
により演算結果のSNも十分なものがとれない等の欠点が
あり、実用化に対する大きな課題がある。何故、従来技
術では前述のような欠点が存在するかについての詳細な
説明を以下に述べる。半導体レーザへの側面注入による
発振の消衰効果の大きさは、発振状態にある当該半導体
レーザの活性層内にもともと存在する発振モード光子の
密度と、側面注入による当該半導体レーザの発振モード
を誘発しない発振モードに無関係な光子の密度との相対
的比率で決り、後者の光子密度と前者のそれとの比に比
例する。即ち、この消衰効果は第４図（ｂ）に示すよう
に側面注入光の強度P0にほぼ比例する。従って消衰効果
を得るには、レーザの駆動電流を発振しきい値よりわず
かに大きく設定し、わずかにレーザ発振している状態に
しておくことが有利であるため、レーザ出力P1は小さ
い。然るに、レーザ発振光の他に自然発光PSPが存在す
るため、レーザ出力P1はこの自然発光PSPに比べて十分
大きくする必要があるので、P1を小さくするには限界が
ある。従って、駆動電流の設定をしきい値よりある程度
大きくして、P1を大きくする必要があるので、このレー
ザ発振状態を停止に至らしめるのに必要な側面注入の入
力光も大きくする必要がある。また従来例においては入
力に対する出力の依存性が第４図（ｂ）の如く比例関係
であり、論理演算に望ましい階段状の微分特性にならな
い。以上のように前記事例にもあるように、直接レーザ
へ側面注入せずに、このレーザ44（注入される出力用レ
ーザを以下主レーザと云う）と導波路が直交している注
入用レーザ（これは入力信号用であり以下副レーザと云
う）を用いているので、この一方の副レーザ（例えば4
2）の電流に対する主レーザの光出力P1は第４図（ｄ）
のように副レーザのしきい値電流Ithoまでは主レーザに
光が注入されないので、Ithoの電流までは主レーザの光
出力P1は減少しない。従って図に示すような微分特性と
なり、不十分ながらいわゆるしきい値特性を有する。ま
た、この副レーザをしきい値電流より少ない適当な電流
でバイアスしておいて、この副レーザへ入力信号光を入
れてやる場合でも、入力信号光強度が、副レーザを発振
に至らしめるに必要なものとなるまでは、主レーザの光
出力P1は減少しないので、同様のしきい値特性が期待さ
れる。しかしながら、しきい値特性としては十分ではな
い。いずれにせよ、発振消衰効果を十分に生じさせ発振
停止に至らしめ良好な光論理演算を行うには、大きな光
入力が必要になってしまうこと、論理演算に望しい階段
状のしきい値特性が得られないこと、およびレーザの自
然発光の影響で消光比を劣化させることが問題点であ
る。即ち、発振停止に必要な最小入力の低減、出力の入
力に対するしきい値特性を明確な階段状の特性とするこ
と、および、レーザの自然発光の影響を抑制することが
重要な課題である。
バイアス、信号の強度等の設定・調整を厳密に行う必要
があり、動作範囲が限定される。さらに、これらの原因
により演算結果のSNも十分なものがとれない等の欠点が
あり、実用化に対する大きな課題がある。何故、従来技
術では前述のような欠点が存在するかについての詳細な
説明を以下に述べる。半導体レーザへの側面注入による
発振の消衰効果の大きさは、発振状態にある当該半導体
レーザの活性層内にもともと存在する発振モード光子の
密度と、側面注入による当該半導体レーザの発振モード
を誘発しない発振モードに無関係な光子の密度との相対
的比率で決り、後者の光子密度と前者のそれとの比に比
例する。即ち、この消衰効果は第４図（ｂ）に示すよう
に側面注入光の強度P0にほぼ比例する。従って消衰効果
を得るには、レーザの駆動電流を発振しきい値よりわず
かに大きく設定し、わずかにレーザ発振している状態に
しておくことが有利であるため、レーザ出力P1は小さ
い。然るに、レーザ発振光の他に自然発光PSPが存在す
るため、レーザ出力P1はこの自然発光PSPに比べて十分
大きくする必要があるので、P1を小さくするには限界が
ある。従って、駆動電流の設定をしきい値よりある程度
大きくして、P1を大きくする必要があるので、このレー
ザ発振状態を停止に至らしめるのに必要な側面注入の入
力光も大きくする必要がある。また従来例においては入
力に対する出力の依存性が第４図（ｂ）の如く比例関係
であり、論理演算に望ましい階段状の微分特性にならな
い。以上のように前記事例にもあるように、直接レーザ
へ側面注入せずに、このレーザ44（注入される出力用レ
ーザを以下主レーザと云う）と導波路が直交している注
入用レーザ（これは入力信号用であり以下副レーザと云
う）を用いているので、この一方の副レーザ（例えば4
2）の電流に対する主レーザの光出力P1は第４図（ｄ）
のように副レーザのしきい値電流Ithoまでは主レーザに
光が注入されないので、Ithoの電流までは主レーザの光
出力P1は減少しない。従って図に示すような微分特性と
なり、不十分ながらいわゆるしきい値特性を有する。ま
た、この副レーザをしきい値電流より少ない適当な電流
でバイアスしておいて、この副レーザへ入力信号光を入
れてやる場合でも、入力信号光強度が、副レーザを発振
に至らしめるに必要なものとなるまでは、主レーザの光
出力P1は減少しないので、同様のしきい値特性が期待さ
れる。しかしながら、しきい値特性としては十分ではな
い。いずれにせよ、発振消衰効果を十分に生じさせ発振
停止に至らしめ良好な光論理演算を行うには、大きな光
入力が必要になってしまうこと、論理演算に望しい階段
状のしきい値特性が得られないこと、およびレーザの自
然発光の影響で消光比を劣化させることが問題点であ
る。即ち、発振停止に必要な最小入力の低減、出力の入
力に対するしきい値特性を明確な階段状の特性とするこ
と、および、レーザの自然発光の影響を抑制することが
重要な課題である。
課題を解決するための手段 本発明は、光論理演算を行うことを目的とした装置に
おいて、光出力の光入力に対する特性が小入力で階段状
に変化するしきい値特性を有するようにするため、側面
注入により発振の消衰効果を生ずるレーザを基本構造と
する光論理演算機能を有する素子にこれと結合せる光増
幅領域もしくは半導体光増幅器を備えたものである。ま
た、光論理演算機能を有する素子の光出力に対する自然
発光の影響を抑制するために、前記素子と結合せる光増
幅領域もしくは半導体増幅器との間の結合空間に、スリ
ットを備えたものである。さらに、前記半導体増幅器と
して進行波光増幅器もしくは疑似進行波光増幅器を用い
たものである。
おいて、光出力の光入力に対する特性が小入力で階段状
に変化するしきい値特性を有するようにするため、側面
注入により発振の消衰効果を生ずるレーザを基本構造と
する光論理演算機能を有する素子にこれと結合せる光増
幅領域もしくは半導体光増幅器を備えたものである。ま
た、光論理演算機能を有する素子の光出力に対する自然
発光の影響を抑制するために、前記素子と結合せる光増
幅領域もしくは半導体増幅器との間の結合空間に、スリ
ットを備えたものである。さらに、前記半導体増幅器と
して進行波光増幅器もしくは疑似進行波光増幅器を用い
たものである。
作用 本発明は、側面注入により発振の消衰効果を生ずるレ
ーザを基本構造とする光論理演算機能を有する素子に、
これと結合せる光増幅領域もしくは半導体光増幅器を備
える構成により、増幅領域もしくは増幅器の入力を増加
した時、増幅率が飽和する現象を用いて、光論理演算動
作に必要な出力の入力に対する特性を階段状のしきい値
特性の向上がはかられ、誤動作の起らない光論理演算が
可能となる。また、前記光論理演算機能を有する素子と
前記光増幅領域もしく半導体増幅器との結合せる空間に
スリットを備えた構成により、前者より出射する出力光
のうち自然発光成分の後者への化合入射を抑制するか
ら、光論理演算動作における消光比の大巾な改善がはか
られる。さらに、前記半導体増幅器として進行波増幅器
を用いる構成により、増幅率の増大、飽和特性の急峻化
がはかられるので、出力の入力に対する階段状しきい値
特性を改善できる。
ーザを基本構造とする光論理演算機能を有する素子に、
これと結合せる光増幅領域もしくは半導体光増幅器を備
える構成により、増幅領域もしくは増幅器の入力を増加
した時、増幅率が飽和する現象を用いて、光論理演算動
作に必要な出力の入力に対する特性を階段状のしきい値
特性の向上がはかられ、誤動作の起らない光論理演算が
可能となる。また、前記光論理演算機能を有する素子と
前記光増幅領域もしく半導体増幅器との結合せる空間に
スリットを備えた構成により、前者より出射する出力光
のうち自然発光成分の後者への化合入射を抑制するか
ら、光論理演算動作における消光比の大巾な改善がはか
られる。さらに、前記半導体増幅器として進行波増幅器
を用いる構成により、増幅率の増大、飽和特性の急峻化
がはかられるので、出力の入力に対する階段状しきい値
特性を改善できる。
実施例 具体的実施例を述べる前に、本発明による課題解決手
段を用いた装置の構成原理を、第１図により説明する。
（ａ）は構成を表わすブロック図である。レーザ１と半
導体光増幅器２の活性層たる光導波路は同一軸上に配置
されており、レーザ１により光論理演算を行うために、
活性層たる光導波路と直角の方向から、入力光P0をレー
ザ１へ側面注入する。勿論、次に述べる実施例１のよう
にレーザ１に対し、光導波路が直交せる別のレーザを導
入することにより、このような側面注入を行うことは原
理において同じである。（ｂ）に示すように入力光P0に
対してレーザ出力P1が消衰効果により減少し、入力光の
強度がPOSになると発振が停止してレーザ出力P1は、自
然発光のみとなる。一方、半導体光増幅器２の光入力P1
に対する光出力P2は、（ｃ）に示すように、適当な電流
バイアスのもとでは、入力がP1 Sに達した時利得が飽和
し、以後はP1を増加させてもP2はほぼ一定となる。従っ
て、装置の光出力、即ち半導体光増幅器２の出力P2の入
力P0に対する依存性は（ｄ）に示す点線の通りとなる。
側面注入の入力P0が小さい時は発振消衰効果は小さく、
光増幅器２への入力は十分大きくなるので、光増幅器２
は飽和しており、入力P0に対してほぼ一定であるが、入
力P0を増加させ、発振消衰を大きくしてP1を減少させる
と、光増幅器２は飽和点以下の状態となるので出力P2は
急速に小さくなる。光増幅器２は単に共振器長の長い半
導体レーザでも良いが、両端面の反射率を下げて、進行
波増幅器（もしくは疑似進行波増幅器）とすれば、波長
に対して増幅率が平坦になることや高速応答が可能であ
るなどの特性向上ができる。さらに、レーザ１と光増幅
器２との結合空間に適当な光学スリットを設けると、レ
ーザの発振光の遠視野像、即ち拡がり角が自然発光のそ
れより小さいため、レーザの自然発光成分が光増幅器２
へ入射するのを抑制できる。これにより（ｄ）に示す実
線のように特性が改善される。以下に具体的な実施例を
述べる。
段を用いた装置の構成原理を、第１図により説明する。
（ａ）は構成を表わすブロック図である。レーザ１と半
導体光増幅器２の活性層たる光導波路は同一軸上に配置
されており、レーザ１により光論理演算を行うために、
活性層たる光導波路と直角の方向から、入力光P0をレー
ザ１へ側面注入する。勿論、次に述べる実施例１のよう
にレーザ１に対し、光導波路が直交せる別のレーザを導
入することにより、このような側面注入を行うことは原
理において同じである。（ｂ）に示すように入力光P0に
対してレーザ出力P1が消衰効果により減少し、入力光の
強度がPOSになると発振が停止してレーザ出力P1は、自
然発光のみとなる。一方、半導体光増幅器２の光入力P1
に対する光出力P2は、（ｃ）に示すように、適当な電流
バイアスのもとでは、入力がP1 Sに達した時利得が飽和
し、以後はP1を増加させてもP2はほぼ一定となる。従っ
て、装置の光出力、即ち半導体光増幅器２の出力P2の入
力P0に対する依存性は（ｄ）に示す点線の通りとなる。
側面注入の入力P0が小さい時は発振消衰効果は小さく、
光増幅器２への入力は十分大きくなるので、光増幅器２
は飽和しており、入力P0に対してほぼ一定であるが、入
力P0を増加させ、発振消衰を大きくしてP1を減少させる
と、光増幅器２は飽和点以下の状態となるので出力P2は
急速に小さくなる。光増幅器２は単に共振器長の長い半
導体レーザでも良いが、両端面の反射率を下げて、進行
波増幅器（もしくは疑似進行波増幅器）とすれば、波長
に対して増幅率が平坦になることや高速応答が可能であ
るなどの特性向上ができる。さらに、レーザ１と光増幅
器２との結合空間に適当な光学スリットを設けると、レ
ーザの発振光の遠視野像、即ち拡がり角が自然発光のそ
れより小さいため、レーザの自然発光成分が光増幅器２
へ入射するのを抑制できる。これにより（ｄ）に示す実
線のように特性が改善される。以下に具体的な実施例を
述べる。
（実施例１） 第２図（ａ）は作成した素子の完成図である。但し、
分り易くするため、主要部分のみを示し、細部について
は省略してある。第２図を用いてこの素子の作成手順に
ついて述べる。（100）ｎ型InP基板21上にｎ型InPバッ
ファー層22を３μｍ、バンドギャップの波長表現（λ
ｇ）で1.3μｍの組成のアンドープInGaAsP4元層23を0.2
μｍ、Ｐ型InP24を2.5μｍλｇ＝1.1μｍ組成のＰ型InG
aAsP層25を0.5μｍ、順次成長した後通常のホトリソを
用いて、ピッチ400μｍ、巾2.5μｍの第１のストライプ
61及びこれと直交しているピッチ400μｍ、巾10μｍの
第２のストライプ71をパターニングにより形成し、エッ
チングによりこの互いに直交するリッチ状ストライプを
得る。エッチングは基板21まで達するように行う。然る
後に、埋込み成長によりストライプ以外を高抵抗InP層3
1、Ｐ型InGaAsP層（λｇ＝1.1μ）51を順次形成し、表
面を平坦にする。第２図（ｂ）はこのようにして作製し
た直交レーザ用ウェーハを示すものである。図により第
１の巾2.5μｍの活性層たる導波路６及び第２の巾10μ
ｍの活性層たる導波路７が互いに直交して高抵抗InP層3
1により埋込まれていることが分る。埋込みが平坦では
あるが、これらの導波路6,7の直上の部分は、図に示す
ように若干凹んでいるので、特に目印を付けなくてもウ
ェーハ表面上よりその位置即ち第1,第２の導波路6,7が
埋込まれている第1,第２のストライプ位置61,71が分
る。次いで、ホトリソにより第２のストライプ71方向と
平行に、このストライプ71の中心線より100μｍずらし
て、その中心が第１のストライプ61の中心上に位置する
ようにパターニングして、反応性イオンビームエッチン
グにより一辺が50μｍの正方形の穴８を形成する。この
穴８は基板21表面まで達する深さにする。この穴８の側
面は、レーザの共振器端面とするので垂直かつ滑らかな
鏡面になるように、エッチング条件を精度よく制御して
行う。次いでこの穴８の２つの側面のうち第２のストラ
イプ71に近い側面とは反対側の側面のみに、シリコン
（Si）とシリコンモノオキサイド（SiO）多層膜111をコ
ーティングして波長が1.3μｍの光に対してこの側面の
反射率を0.1％にする。然る後に、各部のＰ電極パター
ンを第２図（ｃ）に示すように形成する。最初に、主レ
ーザ用Ｐ電極パターン91、光増幅器用のＰ電極パターン
92（主レーザ用91と光増幅器用92がこの時点では接続し
ている）を形成する。次いで、（ｃ）に示すように、第
１、第２のストライプ61,71が交差する位置にSiO2膜を
約3000Åの厚さで長方形状のパターン（主レーザと副レ
ーザのＰ電極絶縁用SiO2膜）93で形成する。最後に、副
レーザ用電極パターン10を形成する。次に、基板裏面を
研摩して厚さを約100μｍにした後、基板裏面にｎ電極
を形成後、第２のストライプ71と平行に、巾50μｍの穴
８とは反対側の、第２のストライプ71の中心線より35μ
ｍの位置101の全てにおいて劈開してバー状にする。こ
の各々のバーの第２のストライプ71方向の２の劈開面の
うち、第２のストラスプ側とは反対側の劈開面に、前述
の穴８の側面の場合と同様に、Si/SiO多層膜112をコー
ティングして、この面の波長1.3μｍの光に対する反射
率を0.1％にする。然る後に、第１のストライプ61方向
と平行に、この第１のストライプ61が中心に位置するよ
うに第１ストライプ61間隔中心102の位置で400μｍ毎に
劈開してチップ化する。このようにして、出来たのが、
第２図（ｄ）に示すように穴８により分離され互に光軸
が一致して結合した共振器が直交している直交レーザと
半導体進行波増幅器を合わせ有する素子である。即ち、
図において副レーザの光導波路７と主レーザの光導波路
62により直交レーザを構成し、光増幅器の光導波路63に
より半導体進行波増幅器を構成している。次に、このよ
うにして作製した素子の特性を第２図（ｅ），（ｆ）に
示す。主レーザのしきい値電流は約20mA、副レーザでは
〜80mAである。（ｅ）は主レーザにバイアス電流を流し
て出力P12を約0.15mWにした時の副レーザの電流Ioに対
する変動を測定したものであり、主レーザの直接の出力
であるP12は80mAを超えるとほぼ比例的に減少し約250mA
程度で主レーザの発振が停止している。この主、レーザ
と結合している光増幅器の出力P22は、最初あまり出力
が低下せずIoが〜180mA以上で急激に低下する。さらに
（ｆ）では副レーザにバイアス電流として75mAを印加し
ておき、この副レーザの端面へシングルファイバ（SM
F）モジュールを用いて、副レーザの発振波長にほぼ等
しい波長の光を注入し、この入力光強度依存性を調べ
た。（ｅ）と同様、主レーザ出力、及び光増幅器の出力
を測定したところ約8mW入力で出力が０に近い値となる
が、光増幅器の出力では、しきい値特性に大巾な改善が
みられる。（ｆ）のデータからしきい値特性を定量的に
求めるため、出力が20％から80％に変化するのに必要な
入力変化量ΔP0を算出する。出力として主レーザの直接
出力P12である場合、ΔP0は5mW光増幅器出力P22の場合
ΔP0は2mWであり、しきい値特性として150％の改善が見
られる。
分り易くするため、主要部分のみを示し、細部について
は省略してある。第２図を用いてこの素子の作成手順に
ついて述べる。（100）ｎ型InP基板21上にｎ型InPバッ
ファー層22を３μｍ、バンドギャップの波長表現（λ
ｇ）で1.3μｍの組成のアンドープInGaAsP4元層23を0.2
μｍ、Ｐ型InP24を2.5μｍλｇ＝1.1μｍ組成のＰ型InG
aAsP層25を0.5μｍ、順次成長した後通常のホトリソを
用いて、ピッチ400μｍ、巾2.5μｍの第１のストライプ
61及びこれと直交しているピッチ400μｍ、巾10μｍの
第２のストライプ71をパターニングにより形成し、エッ
チングによりこの互いに直交するリッチ状ストライプを
得る。エッチングは基板21まで達するように行う。然る
後に、埋込み成長によりストライプ以外を高抵抗InP層3
1、Ｐ型InGaAsP層（λｇ＝1.1μ）51を順次形成し、表
面を平坦にする。第２図（ｂ）はこのようにして作製し
た直交レーザ用ウェーハを示すものである。図により第
１の巾2.5μｍの活性層たる導波路６及び第２の巾10μ
ｍの活性層たる導波路７が互いに直交して高抵抗InP層3
1により埋込まれていることが分る。埋込みが平坦では
あるが、これらの導波路6,7の直上の部分は、図に示す
ように若干凹んでいるので、特に目印を付けなくてもウ
ェーハ表面上よりその位置即ち第1,第２の導波路6,7が
埋込まれている第1,第２のストライプ位置61,71が分
る。次いで、ホトリソにより第２のストライプ71方向と
平行に、このストライプ71の中心線より100μｍずらし
て、その中心が第１のストライプ61の中心上に位置する
ようにパターニングして、反応性イオンビームエッチン
グにより一辺が50μｍの正方形の穴８を形成する。この
穴８は基板21表面まで達する深さにする。この穴８の側
面は、レーザの共振器端面とするので垂直かつ滑らかな
鏡面になるように、エッチング条件を精度よく制御して
行う。次いでこの穴８の２つの側面のうち第２のストラ
イプ71に近い側面とは反対側の側面のみに、シリコン
（Si）とシリコンモノオキサイド（SiO）多層膜111をコ
ーティングして波長が1.3μｍの光に対してこの側面の
反射率を0.1％にする。然る後に、各部のＰ電極パター
ンを第２図（ｃ）に示すように形成する。最初に、主レ
ーザ用Ｐ電極パターン91、光増幅器用のＰ電極パターン
92（主レーザ用91と光増幅器用92がこの時点では接続し
ている）を形成する。次いで、（ｃ）に示すように、第
１、第２のストライプ61,71が交差する位置にSiO2膜を
約3000Åの厚さで長方形状のパターン（主レーザと副レ
ーザのＰ電極絶縁用SiO2膜）93で形成する。最後に、副
レーザ用電極パターン10を形成する。次に、基板裏面を
研摩して厚さを約100μｍにした後、基板裏面にｎ電極
を形成後、第２のストライプ71と平行に、巾50μｍの穴
８とは反対側の、第２のストライプ71の中心線より35μ
ｍの位置101の全てにおいて劈開してバー状にする。こ
の各々のバーの第２のストライプ71方向の２の劈開面の
うち、第２のストラスプ側とは反対側の劈開面に、前述
の穴８の側面の場合と同様に、Si/SiO多層膜112をコー
ティングして、この面の波長1.3μｍの光に対する反射
率を0.1％にする。然る後に、第１のストライプ61方向
と平行に、この第１のストライプ61が中心に位置するよ
うに第１ストライプ61間隔中心102の位置で400μｍ毎に
劈開してチップ化する。このようにして、出来たのが、
第２図（ｄ）に示すように穴８により分離され互に光軸
が一致して結合した共振器が直交している直交レーザと
半導体進行波増幅器を合わせ有する素子である。即ち、
図において副レーザの光導波路７と主レーザの光導波路
62により直交レーザを構成し、光増幅器の光導波路63に
より半導体進行波増幅器を構成している。次に、このよ
うにして作製した素子の特性を第２図（ｅ），（ｆ）に
示す。主レーザのしきい値電流は約20mA、副レーザでは
〜80mAである。（ｅ）は主レーザにバイアス電流を流し
て出力P12を約0.15mWにした時の副レーザの電流Ioに対
する変動を測定したものであり、主レーザの直接の出力
であるP12は80mAを超えるとほぼ比例的に減少し約250mA
程度で主レーザの発振が停止している。この主、レーザ
と結合している光増幅器の出力P22は、最初あまり出力
が低下せずIoが〜180mA以上で急激に低下する。さらに
（ｆ）では副レーザにバイアス電流として75mAを印加し
ておき、この副レーザの端面へシングルファイバ（SM
F）モジュールを用いて、副レーザの発振波長にほぼ等
しい波長の光を注入し、この入力光強度依存性を調べ
た。（ｅ）と同様、主レーザ出力、及び光増幅器の出力
を測定したところ約8mW入力で出力が０に近い値となる
が、光増幅器の出力では、しきい値特性に大巾な改善が
みられる。（ｆ）のデータからしきい値特性を定量的に
求めるため、出力が20％から80％に変化するのに必要な
入力変化量ΔP0を算出する。出力として主レーザの直接
出力P12である場合、ΔP0は5mW光増幅器出力P22の場合
ΔP0は2mWであり、しきい値特性として150％の改善が見
られる。
（実施例２） 第３図により説明する。実施例１で示したチップをそ
のまま用いる。40μｍ角の石英80に金を１μｍ以上蒸着
した後、エッチングにより一面のみ金薄膜84を残す。然
る後、その辺りに５μｍ径のピンホール82を形成し、Si
O2膜85をコートし作製したのが第３図（ａ）に示すスリ
ット用部品81である。これを、実施例１に示したチップ
の50μｍ正方形穴８に挿入する。その拡大図を（ｂ）に
示す。このようにして、主レーザと光増幅器の結合空間
にスリットを挿入した素子の特性を第３図（ｃ）に示
す。副レーザ出力が０で主レーザへの光出力がない時の
光増幅器からの光出力は約1/5に減少しているが、副レ
ーザ出力を上げて光注入行い発振停止に至らしめた時の
光増幅器の光出力は、これ以上に減少している。即ち、
消光比の改善が見られる。これはレーザの発振光の放射
角が自然発光の放射角より小さいことによる。NANDやNO
R等の論理演算に適用する場合、この消光比が重要であ
ることは云うまでもないことであり、主レーザと光増幅
器の間の結合空間に自然発光を阻止するためのスリット
を入れることは大きな特性改善への効果がある。
のまま用いる。40μｍ角の石英80に金を１μｍ以上蒸着
した後、エッチングにより一面のみ金薄膜84を残す。然
る後、その辺りに５μｍ径のピンホール82を形成し、Si
O2膜85をコートし作製したのが第３図（ａ）に示すスリ
ット用部品81である。これを、実施例１に示したチップ
の50μｍ正方形穴８に挿入する。その拡大図を（ｂ）に
示す。このようにして、主レーザと光増幅器の結合空間
にスリットを挿入した素子の特性を第３図（ｃ）に示
す。副レーザ出力が０で主レーザへの光出力がない時の
光増幅器からの光出力は約1/5に減少しているが、副レ
ーザ出力を上げて光注入行い発振停止に至らしめた時の
光増幅器の光出力は、これ以上に減少している。即ち、
消光比の改善が見られる。これはレーザの発振光の放射
角が自然発光の放射角より小さいことによる。NANDやNO
R等の論理演算に適用する場合、この消光比が重要であ
ることは云うまでもないことであり、主レーザと光増幅
器の間の結合空間に自然発光を阻止するためのスリット
を入れることは大きな特性改善への効果がある。
発明の効果 本発明は、レーザの側面より光注入を行った時に生ず
る発振消衰効果を用いて行われるNANDやNOR等の光論理
演算において必要な入力信号に対する出力信号の強度依
存性におけるしきい値特性の大幅な改善を持たらす効果
がある。更らに、しきい値特性における消光比の改善す
る効果を生ずるものである。また、光増幅器とし、単に
半導体レーザを用いてもよいが、実施例の如く、両端面
の反射率を低くして、進行波増幅器として用いる方が効
果が大きい。
る発振消衰効果を用いて行われるNANDやNOR等の光論理
演算において必要な入力信号に対する出力信号の強度依
存性におけるしきい値特性の大幅な改善を持たらす効果
がある。更らに、しきい値特性における消光比の改善す
る効果を生ずるものである。また、光増幅器とし、単に
半導体レーザを用いてもよいが、実施例の如く、両端面
の反射率を低くして、進行波増幅器として用いる方が効
果が大きい。
第１図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ
（ａ）本発明による光論理演算装置の構成図、（ｂ）レ
ーザの側面注入によ出力変化を示す特性図、（ｃ）光増
幅器の入出力依存性を示す特性図、（ｄ）光論理演算装
置の入出力特性図、第２図（ａ）〜（ｄ）は実施例１に
おける光論理演算装置の作製方法を示す工程図、第２図
（ｅ），（ｆ）はそれぞれ主レーザの光出力を0.15mWと
した時の副レーザ電流に対する主レーザ出力の変化及び
光増幅器の光出力の変化を示す特性図、主レーザ出力及
び光増幅器の副レーザへの入力信号光強度依存性を示す
特性図、第３図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第１の実施例
の素子に付加するスリットの断面及び側面の図、それを
第１の実施例の素子に挿着した様子を示す図、第３図
（ｃ）はスリットを挿着した素子及び第１の実施例の素
子の副レーザへ入力信号光を入れた時の光増幅器出力変
化を示す特性図、第４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）
はそれぞれ（ａ）従来技術が用いている原理を説明する
図、（ｂ）入力−出力特性図、（ｃ）従来技術による素
子の一例を示す平面図、（ｄ）従来技術による素子の特
性図である。 １……光論理演算用レーザ、２……光増幅器、６……第
１の光導波路、７……第２の光導波路、８……正方形の
穴、61……第１のストライプ、71……第２のストライ
プ、81……スリット用部品、82……ピンホール、62……
主レーザの光導波路、63……光増幅器の光導波路、111,
112……Si/SiO多層膜。
（ａ）本発明による光論理演算装置の構成図、（ｂ）レ
ーザの側面注入によ出力変化を示す特性図、（ｃ）光増
幅器の入出力依存性を示す特性図、（ｄ）光論理演算装
置の入出力特性図、第２図（ａ）〜（ｄ）は実施例１に
おける光論理演算装置の作製方法を示す工程図、第２図
（ｅ），（ｆ）はそれぞれ主レーザの光出力を0.15mWと
した時の副レーザ電流に対する主レーザ出力の変化及び
光増幅器の光出力の変化を示す特性図、主レーザ出力及
び光増幅器の副レーザへの入力信号光強度依存性を示す
特性図、第３図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第１の実施例
の素子に付加するスリットの断面及び側面の図、それを
第１の実施例の素子に挿着した様子を示す図、第３図
（ｃ）はスリットを挿着した素子及び第１の実施例の素
子の副レーザへ入力信号光を入れた時の光増幅器出力変
化を示す特性図、第４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）
はそれぞれ（ａ）従来技術が用いている原理を説明する
図、（ｂ）入力−出力特性図、（ｃ）従来技術による素
子の一例を示す平面図、（ｄ）従来技術による素子の特
性図である。 １……光論理演算用レーザ、２……光増幅器、６……第
１の光導波路、７……第２の光導波路、８……正方形の
穴、61……第１のストライプ、71……第２のストライ
プ、81……スリット用部品、82……ピンホール、62……
主レーザの光導波路、63……光増幅器の光導波路、111,
112……Si/SiO多層膜。
Claims (4)
- 【請求項１】半導体レーザの活性層たる光導波路にその
光導波路の軸方向に対し直角の方向から光を入射させる
ことができる構造を有する光半導体装置において、前記
レーザと結合せる光増幅機能を有する領域を少なくとも
１個有することを特徴とする光論理演算装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の光半導体装置
において、前記レーザとこれと結合せる光増幅機能を有
する領域との結合空間の光軸上にスリットを具備するこ
とを特徴とした光論理演算装置。 - 【請求項３】光増幅機能を有する領域の入力側端面の反
射率を低減せしめるための絶縁体多層膜をその端面に付
着させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光論理演算装置。 - 【請求項４】光増幅機能を有する領域として進行波光増
幅器もしくは疑似進行波光増幅器を用いることを特徴と
した特許請求の範囲第１項記載の光論理演算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25645189A JP2733506B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 光論理演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25645189A JP2733506B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 光論理演算装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03116121A JPH03116121A (ja) | 1991-05-17 |
| JP2733506B2 true JP2733506B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=17292833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25645189A Expired - Lifetime JP2733506B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 光論理演算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733506B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3878868B2 (ja) | 2002-03-01 | 2007-02-07 | シャープ株式会社 | ＧａＮ系レーザ素子 |
| US7590997B2 (en) | 2004-07-30 | 2009-09-15 | Broadband Itv, Inc. | System and method for managing, converting and displaying video content on a video-on-demand platform, including ads used for drill-down navigation and consumer-generated classified ads |
| US9584868B2 (en) | 2004-07-30 | 2017-02-28 | Broadband Itv, Inc. | Dynamic adjustment of electronic program guide displays based on viewer preferences for minimizing navigation in VOD program selection |
| US11259059B2 (en) | 2004-07-30 | 2022-02-22 | Broadband Itv, Inc. | System for addressing on-demand TV program content on TV services platform of a digital TV services provider |
| US7631336B2 (en) | 2004-07-30 | 2009-12-08 | Broadband Itv, Inc. | Method for converting, navigating and displaying video content uploaded from the internet to a digital TV video-on-demand platform |
| US9654833B2 (en) | 2007-06-26 | 2017-05-16 | Broadband Itv, Inc. | Dynamic adjustment of electronic program guide displays based on viewer preferences for minimizing navigation in VOD program selection |
| US11570521B2 (en) | 2007-06-26 | 2023-01-31 | Broadband Itv, Inc. | Dynamic adjustment of electronic program guide displays based on viewer preferences for minimizing navigation in VOD program selection |
| KR101588391B1 (ko) * | 2014-02-28 | 2016-01-28 | 이진성 | 부착형 전기 온풍 장치 |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP25645189A patent/JP2733506B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03116121A (ja) | 1991-05-17 |
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