JP2793381B2 - 光レジスタメモリ - Google Patents
光レジスタメモリInfo
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- JP2793381B2 JP2793381B2 JP3151237A JP15123791A JP2793381B2 JP 2793381 B2 JP2793381 B2 JP 2793381B2 JP 3151237 A JP3151237 A JP 3151237A JP 15123791 A JP15123791 A JP 15123791A JP 2793381 B2 JP2793381 B2 JP 2793381B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光入力信号を一時的に
記憶して光信号の形で読みだす光レジスタメモリに関す
るものである。
記憶して光信号の形で読みだす光レジスタメモリに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】双安定半導体レーザの両端に光ゲートを
集積した従来の光レジスタメモリを、図10Aに示す。
ここで、G及びG’は光ゲート部、BLは双安定半導体
レーザ、21はInGaAsPコンタクト層、22はInP(p+)ク
ラッド層、23はInGaAs/InPのMQW活性層、24はI
nP(n+)クラッド層、25はInP(n)基板、26は下面電
極、27はグレーティング、28は分離溝、EG及びE
G’はゲート電極、EFは可飽和領域電極、ERは利得
領域電極である。この場合は入射光はレーザ導波路の同
軸上に入射される。このため、入射光はレーザ共振器の
共振条件を満たす場合には効率的に共振器内に注入され
るが、共振条件から外れた場合にはほとんど注入されな
い。このため、双安定半導体レーザを発振状態にするた
めに必要な入射光パワーは強い波長依存性を持つように
なる。双安定レーザ部を分布帰還型(以下、DFBとい
う)構造とした場合に、入射側光ゲートを開としたとき
に双安定半導体レーザBLを発振状態にするために必要
な最小の入射光パワーの波長依存性を図10Bに示す。
集積した従来の光レジスタメモリを、図10Aに示す。
ここで、G及びG’は光ゲート部、BLは双安定半導体
レーザ、21はInGaAsPコンタクト層、22はInP(p+)ク
ラッド層、23はInGaAs/InPのMQW活性層、24はI
nP(n+)クラッド層、25はInP(n)基板、26は下面電
極、27はグレーティング、28は分離溝、EG及びE
G’はゲート電極、EFは可飽和領域電極、ERは利得
領域電極である。この場合は入射光はレーザ導波路の同
軸上に入射される。このため、入射光はレーザ共振器の
共振条件を満たす場合には効率的に共振器内に注入され
るが、共振条件から外れた場合にはほとんど注入されな
い。このため、双安定半導体レーザを発振状態にするた
めに必要な入射光パワーは強い波長依存性を持つように
なる。双安定レーザ部を分布帰還型(以下、DFBとい
う)構造とした場合に、入射側光ゲートを開としたとき
に双安定半導体レーザBLを発振状態にするために必要
な最小の入射光パワーの波長依存性を図10Bに示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この波長依存性を取り
除くためにDFB共振器の共振特性を弱くするとレーザ
の単一モード発振が困難になり、発振しきい値も高くな
る。すなわち、この構成では、波長依存性の緩和と特性
の良いレーザの両立は困難となる。
除くためにDFB共振器の共振特性を弱くするとレーザ
の単一モード発振が困難になり、発振しきい値も高くな
る。すなわち、この構成では、波長依存性の緩和と特性
の良いレーザの両立は困難となる。
【0004】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、入射光波長に対す
る光レジスタメモリの感度特性を緩和すると同時に特性
の良いレーザと光ゲートを集積した光レジスタメモリを
提供することにある。
されたものであり、本発明の目的は、入射光波長に対す
る光レジスタメモリの感度特性を緩和すると同時に特性
の良いレーザと光ゲートを集積した光レジスタメモリを
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第1の発明は、光レジスタメモリにおいて、可飽和
吸収部と利得部とからなる多電極の分布帰還型双安定半
導体レーザと、前記分布帰還型双安定半導体レーザの可
飽和吸収部に垂直又は所定角度を持って交差するととも
に、メモリ書き込みのタイミングに応じて書き込み電圧
が印加される電極を備える光導波路と、前記分布帰還型
双安定半導体レーザの片方の端部に設けられるととも
に、メモリ読み出しのタイミングに応じて読み出し電圧
が印加される電極を備える光ゲート部とを具備すること
を特徴とする。
に、第1の発明は、光レジスタメモリにおいて、可飽和
吸収部と利得部とからなる多電極の分布帰還型双安定半
導体レーザと、前記分布帰還型双安定半導体レーザの可
飽和吸収部に垂直又は所定角度を持って交差するととも
に、メモリ書き込みのタイミングに応じて書き込み電圧
が印加される電極を備える光導波路と、前記分布帰還型
双安定半導体レーザの片方の端部に設けられるととも
に、メモリ読み出しのタイミングに応じて読み出し電圧
が印加される電極を備える光ゲート部とを具備すること
を特徴とする。
【0006】第2の発明は、光レジスタメモリにおい
て、可飽和吸収部と利得部と分布反射(以下、DBRと
いう)部とからなる多電極の分布反射型双安定半導体レ
ーザと、前記分布反射型双安定半導体レーザの可飽和吸
収部に垂直又は所定角度を持って交差するとともに、メ
モリ書き込みのタイミングに応じて書き込み電圧が印加
される電極を備える光導波路と、前記分布反射型双安定
半導体レーザの片方の端部に設けられるとともに、メモ
リ読み出しのタイミングに応じて読み出し電圧が印加さ
れる電極を備える光ゲート部とを具備することを特徴と
する。
て、可飽和吸収部と利得部と分布反射(以下、DBRと
いう)部とからなる多電極の分布反射型双安定半導体レ
ーザと、前記分布反射型双安定半導体レーザの可飽和吸
収部に垂直又は所定角度を持って交差するとともに、メ
モリ書き込みのタイミングに応じて書き込み電圧が印加
される電極を備える光導波路と、前記分布反射型双安定
半導体レーザの片方の端部に設けられるとともに、メモ
リ読み出しのタイミングに応じて読み出し電圧が印加さ
れる電極を備える光ゲート部とを具備することを特徴と
する。
【0007】第3の発明は、前記第1又は第2の発明の
光レジスタメモリにおいて、前記光導波路の上面から光
を導波路に結合するグレーティング、あるいは前記光導
波路の下面から光を導波路に結合するミラー構造を付加
したことを特徴とする。
光レジスタメモリにおいて、前記光導波路の上面から光
を導波路に結合するグレーティング、あるいは前記光導
波路の下面から光を導波路に結合するミラー構造を付加
したことを特徴とする。
【0008】第4の発明は、前記第1乃至第3の発明の
光レジスタメモリにおいて、前記双安定半導体レーザ
は、活性層に多重量子井戸(MQW)構造を備えること
を特徴とする。
光レジスタメモリにおいて、前記双安定半導体レーザ
は、活性層に多重量子井戸(MQW)構造を備えること
を特徴とする。
【0009】第5の発明は、前記第1乃至第4の発明の
光レジスタメモリを、同一基板上に複数個配置したこと
を特徴とする。
光レジスタメモリを、同一基板上に複数個配置したこと
を特徴とする。
【0010】
【作用】前述の手段によれば、(1)光双安定半導体レ
ーザに光導波路と光ゲートを集積し、これらに印加する
電圧または電流のタイミングパルスの設定により、光パ
ルス入力に対しての書き込み時間、記憶時間、読みだし
時間を任意にかつ容易に制御できるとともに、歪の少な
い増幅された出力光パルスを得ることができる。
ーザに光導波路と光ゲートを集積し、これらに印加する
電圧または電流のタイミングパルスの設定により、光パ
ルス入力に対しての書き込み時間、記憶時間、読みだし
時間を任意にかつ容易に制御できるとともに、歪の少な
い増幅された出力光パルスを得ることができる。
【0011】(2)入力側光ゲートと双安定半導体レー
ザが同軸上に集積されていないため、入射波長依存性の
小さい光レジスタメモリを構成することができる。ま
た、信号光を基板の上面あるいは下面より入射できるよ
うな構成も可能で、レンズ、光ファイバー等への結合が
容易となる。
ザが同軸上に集積されていないため、入射波長依存性の
小さい光レジスタメモリを構成することができる。ま
た、信号光を基板の上面あるいは下面より入射できるよ
うな構成も可能で、レンズ、光ファイバー等への結合が
容易となる。
【0012】(3)複数の光レジスタメモリを同一基板
上に配置することでシリアル・パラレル、パラレル・シ
リアル、シリアル・シリアル信号変換機能を持たせるこ
とも可能である。
上に配置することでシリアル・パラレル、パラレル・シ
リアル、シリアル・シリアル信号変換機能を持たせるこ
とも可能である。
【0013】(4)小型にモジュール化できるため、取
扱も容易となるとともに、他の装置への組み込みも可能
となるなどの利点があり、高速の光信号処理装置等に使
用することができる。
扱も容易となるとともに、他の装置への組み込みも可能
となるなどの利点があり、高速の光信号処理装置等に使
用することができる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。
明する。
【0015】〔実施例1〕図1Aは、本発明の実施例1
の構成図であって、L1及びL3は双安定半導体レーザ
の利得部、L2は双安定半導体レーザの可飽和吸収部、
G1及びG1’は光導波路、G2は光ゲート部である。
図1Bは、図1Aにおいて双安定半導体レーザの軸上の
断面図であって、L1〜L3で双安定半導体レーザBL
を構成し、101は上面電極層、102はInGaAsPコン
タクト層、103はInP(p+)クラッド層、104はInGaA
s(70オングストローム)/InP(30オングストローム)
の30周期からなるMQW活性層、105はInP(n)クラ
ッド層、106はInP(n+)基板、107は下面電極、1
08はグレーティング、109は分離溝、110は低反
射コーティングである。
の構成図であって、L1及びL3は双安定半導体レーザ
の利得部、L2は双安定半導体レーザの可飽和吸収部、
G1及びG1’は光導波路、G2は光ゲート部である。
図1Bは、図1Aにおいて双安定半導体レーザの軸上の
断面図であって、L1〜L3で双安定半導体レーザBL
を構成し、101は上面電極層、102はInGaAsPコン
タクト層、103はInP(p+)クラッド層、104はInGaA
s(70オングストローム)/InP(30オングストローム)
の30周期からなるMQW活性層、105はInP(n)クラ
ッド層、106はInP(n+)基板、107は下面電極、1
08はグレーティング、109は分離溝、110は低反
射コーティングである。
【0016】図1Cは、図1Aにおいて、光導波路に沿
っての断面図である。この構成では、活性層にMQW構
造を用いているため、短い光路長で強い光吸収ができる
ので、L2の長さ、すなわち光導波路G1及びG1’の
導波路幅を10μm以下にすることが可能であるため、
高い効率で可飽和吸収領域に光を注入できる。この結
果、双安定半導体レーザをトリガーするのに必要な光パ
ワーを低減できる。また、電圧制御によるヒステリシス
の制御が容易であり、スイッチング時間が可飽和吸収領
域のキャリア寿命に律速されず、高速のスイッチングが
可能である。もちろん、バルク活性層あるいは歪量子井
戸活性層を用いることができるのは言うまでもない。ま
た、GaAs系半導体材料でも同様の構成ができること
は言うまでもない。
っての断面図である。この構成では、活性層にMQW構
造を用いているため、短い光路長で強い光吸収ができる
ので、L2の長さ、すなわち光導波路G1及びG1’の
導波路幅を10μm以下にすることが可能であるため、
高い効率で可飽和吸収領域に光を注入できる。この結
果、双安定半導体レーザをトリガーするのに必要な光パ
ワーを低減できる。また、電圧制御によるヒステリシス
の制御が容易であり、スイッチング時間が可飽和吸収領
域のキャリア寿命に律速されず、高速のスイッチングが
可能である。もちろん、バルク活性層あるいは歪量子井
戸活性層を用いることができるのは言うまでもない。ま
た、GaAs系半導体材料でも同様の構成ができること
は言うまでもない。
【0017】図2Aに、双安定半導体レーザの光出力の
利得領域への注入電流依存性を示す。可飽和吸収領域へ
の印加電圧Vを逆方向に大きくするに従って(V1→V
4)しきい値が増加し、微分入出力特性、双安定特性が
出現する。ここで注入電流をIBに固定した場合の光入
出力特性を図2Bに示す。入力光強度がPAを越える
と、双安定半導体レーザは発振状態になり、以後は入力
光をオフしても発振状態は維持される。双安定半導体レ
ーザのリセットは、可飽和吸収領域への逆方向印加電圧
を大きくしてしきい値を増大させることで行う。その
後、再びVを小さくするまでは、たとえ光入力があって
も全く光を出力しない。
利得領域への注入電流依存性を示す。可飽和吸収領域へ
の印加電圧Vを逆方向に大きくするに従って(V1→V
4)しきい値が増加し、微分入出力特性、双安定特性が
出現する。ここで注入電流をIBに固定した場合の光入
出力特性を図2Bに示す。入力光強度がPAを越える
と、双安定半導体レーザは発振状態になり、以後は入力
光をオフしても発振状態は維持される。双安定半導体レ
ーザのリセットは、可飽和吸収領域への逆方向印加電圧
を大きくしてしきい値を増大させることで行う。その
後、再びVを小さくするまでは、たとえ光入力があって
も全く光を出力しない。
【0018】本実施例1においては、双安定半導体レー
ザ部、光ゲート部、光導波路部は、共通の活性層を持っ
ている。この活性層の吸収係数(利得)の波長及び印加
電圧依存性を模式的に示したのが図3Aである。双安定
半導体レーザの可飽和吸収部への順方向印加電圧V、光
導波路への順方向印加電圧VG1、光ゲート部への順方
向印加電圧VG2が零の場合の吸収係数(利得)、印加
電圧が正の場合及び負の場合(接合に対して逆方向への
電圧の印加)の吸収係数(利得)が各々図示してある。
入射光波長と出射光波長を同じと仮定すると、レーザの
発振波長(DFBグレーティングのピッチ)をλ1に設
定した場合、光ゲート部及び光導波路は、接合の極性に
逆方向に電圧を印加することにより、吸収係数が変化す
る吸収型の変調器として動作する。この構成では、吸収
型の変調器であるため高速のスイッチングができる利点
をもつ。また、レーザの発振波長をλ2に設定した場
合、接合の極性に順方向に電流を流すことにより、利得
が変化する利得型光スイッチとして動作する。この構成
では、利得型光スイッチとして働くため動作光パワーが
低減される利点を持つ。λ1に設定した場合の光ゲート
部及び光導波路の透過利得(損失)の印加電圧依存性を
図3Bに示す。この場合には、電圧無印加時に光が透過
し、逆方向電圧を印加すると、光が透過しなくなる。λ
2に設定した場合の印加電圧依存性を図3Cに示す。こ
の場合には、電圧無印加時には光は透過せず、順方向に
電圧を印加すると、光は増幅されて透過する。また、光
導波路が透過状態にある場合に、しきい値近傍に電流注
入された双安定半導体レーザを発振状態にするために必
要な最小の光入力パワーの波長依存性を図3Dに示す。
光導波路の両端面が低反射コーティングされているの
で、利得スイッチ型の構成においても波長依存性は小さ
い。
ザ部、光ゲート部、光導波路部は、共通の活性層を持っ
ている。この活性層の吸収係数(利得)の波長及び印加
電圧依存性を模式的に示したのが図3Aである。双安定
半導体レーザの可飽和吸収部への順方向印加電圧V、光
導波路への順方向印加電圧VG1、光ゲート部への順方
向印加電圧VG2が零の場合の吸収係数(利得)、印加
電圧が正の場合及び負の場合(接合に対して逆方向への
電圧の印加)の吸収係数(利得)が各々図示してある。
入射光波長と出射光波長を同じと仮定すると、レーザの
発振波長(DFBグレーティングのピッチ)をλ1に設
定した場合、光ゲート部及び光導波路は、接合の極性に
逆方向に電圧を印加することにより、吸収係数が変化す
る吸収型の変調器として動作する。この構成では、吸収
型の変調器であるため高速のスイッチングができる利点
をもつ。また、レーザの発振波長をλ2に設定した場
合、接合の極性に順方向に電流を流すことにより、利得
が変化する利得型光スイッチとして動作する。この構成
では、利得型光スイッチとして働くため動作光パワーが
低減される利点を持つ。λ1に設定した場合の光ゲート
部及び光導波路の透過利得(損失)の印加電圧依存性を
図3Bに示す。この場合には、電圧無印加時に光が透過
し、逆方向電圧を印加すると、光が透過しなくなる。λ
2に設定した場合の印加電圧依存性を図3Cに示す。こ
の場合には、電圧無印加時には光は透過せず、順方向に
電圧を印加すると、光は増幅されて透過する。また、光
導波路が透過状態にある場合に、しきい値近傍に電流注
入された双安定半導体レーザを発振状態にするために必
要な最小の光入力パワーの波長依存性を図3Dに示す。
光導波路の両端面が低反射コーティングされているの
で、利得スイッチ型の構成においても波長依存性は小さ
い。
【0019】次に、本実施例1におけるメモリ動作につ
いて、光導波路と光ゲート部を吸収型変調器とする場合
を例として説明する。図4はメモリ動作における光導波
路への順方向印加電圧VG1、光ゲート部への順方向印
加電圧VG2、双安定半導体レーザの可飽和吸収領域へ
の印加電圧Vのタイミングを示す図である。BLの特性
は図3Bのように設定されている。まず、電圧Vを下
げ、双安定半導体レーザをリセット状態にしたのち、信
号光Piが入射する。光導波路には通常逆方向に電圧が
印加され光をシャットしているが、メモリ書き込みのタ
イミングに応じて電圧VG1を落とすと、その間だけ光
が透過し信号光は双安定半導体レーザ部に入射する。双
安定半導体レーザは図3Bのような動作モードに設定さ
れているので、光導波路が閉じても可飽和吸収領域への
電圧VでMQW双安定半導体レーザがリセットされるま
で発振光Poを発振し続ける。次に双安定半導体レーザ
をリセットするまでのあいだに光ゲート部への印加電圧
VG2を落とせば、その間だけメモリ状態を光信号とし
て読みだすことができる。すなわち、この構成では、V
G1が書き込み制御パルス、Vがリセットパルス、VG
2が読みだし制御パルスとして動作する。この場合には
光導波路が透過状態である時間のみ光入力を受け付ける
ので、書き込まれた後に再度入力があっても記憶の状態
は変化しない。よって、この構成では、書き込み制御パ
ルスに同調した光信号のみを双安定半導体レーザの発振
状態として記憶し、読みだし制御パルスにより任意の遅
延時間を与えた任意のパルス幅の光として出射する機能
を持つ。
いて、光導波路と光ゲート部を吸収型変調器とする場合
を例として説明する。図4はメモリ動作における光導波
路への順方向印加電圧VG1、光ゲート部への順方向印
加電圧VG2、双安定半導体レーザの可飽和吸収領域へ
の印加電圧Vのタイミングを示す図である。BLの特性
は図3Bのように設定されている。まず、電圧Vを下
げ、双安定半導体レーザをリセット状態にしたのち、信
号光Piが入射する。光導波路には通常逆方向に電圧が
印加され光をシャットしているが、メモリ書き込みのタ
イミングに応じて電圧VG1を落とすと、その間だけ光
が透過し信号光は双安定半導体レーザ部に入射する。双
安定半導体レーザは図3Bのような動作モードに設定さ
れているので、光導波路が閉じても可飽和吸収領域への
電圧VでMQW双安定半導体レーザがリセットされるま
で発振光Poを発振し続ける。次に双安定半導体レーザ
をリセットするまでのあいだに光ゲート部への印加電圧
VG2を落とせば、その間だけメモリ状態を光信号とし
て読みだすことができる。すなわち、この構成では、V
G1が書き込み制御パルス、Vがリセットパルス、VG
2が読みだし制御パルスとして動作する。この場合には
光導波路が透過状態である時間のみ光入力を受け付ける
ので、書き込まれた後に再度入力があっても記憶の状態
は変化しない。よって、この構成では、書き込み制御パ
ルスに同調した光信号のみを双安定半導体レーザの発振
状態として記憶し、読みだし制御パルスにより任意の遅
延時間を与えた任意のパルス幅の光として出射する機能
を持つ。
【0020】〔実施例2〕図5Aは、本発明の実施例2
であって、双安定半導体レーザをDBR型とした光レジ
スタメモリの構成図である。ここで、B1及びB5はD
BR部、B2及びB4は双安定半導体レーザの利得部、
B3は双安定半導体レーザの可飽和吸収部、G1及びG
1’は光導波路、G2は光ゲート部である。図5Bは、
図5Aにおいて双安定半導体レーザの軸上の断面図であ
って、B1〜B3で双安定半導体レーザBLを構成し、
501は上面電極層、502はInGaAsPコンタクト層、
503はInP(p+)クラッド層、504はInGaAs(70オン
グストローム)/InP(30オングストローム)の30周期
からなるMQW活性層、505はInP(n)クラッド層、5
06はInP(n+)基板、507は下面電極、508はグレ
ーティング、509は分離溝、510は低反射コーティ
ング、511はMQW活性層よりもバンド端が短波長側
にあるInGaAsP層である。光導波路の構成と素子の動作
はDFB型と同様であるので説明は省略する。
であって、双安定半導体レーザをDBR型とした光レジ
スタメモリの構成図である。ここで、B1及びB5はD
BR部、B2及びB4は双安定半導体レーザの利得部、
B3は双安定半導体レーザの可飽和吸収部、G1及びG
1’は光導波路、G2は光ゲート部である。図5Bは、
図5Aにおいて双安定半導体レーザの軸上の断面図であ
って、B1〜B3で双安定半導体レーザBLを構成し、
501は上面電極層、502はInGaAsPコンタクト層、
503はInP(p+)クラッド層、504はInGaAs(70オン
グストローム)/InP(30オングストローム)の30周期
からなるMQW活性層、505はInP(n)クラッド層、5
06はInP(n+)基板、507は下面電極、508はグレ
ーティング、509は分離溝、510は低反射コーティ
ング、511はMQW活性層よりもバンド端が短波長側
にあるInGaAsP層である。光導波路の構成と素子の動作
はDFB型と同様であるので説明は省略する。
【0021】〔実施例3〕図6は、本発明の実施例3で
あって、光導波路に入射光を基板上面より結合するため
の入射光結合用グレーティングをクラッド層の一部に設
けた光レジスタメモリの光導波路の構成図である。ここ
で、601は上面電極層、602はInGaAsPコンタクト
層、603はInP(p+)クラッド層、604はInGaAs(70
オングストローム)/InP(30オングストローム)の30
周期からなるMQW活性層、605はInP(n)クラッド
層、606はInP(n+)基板、607は下面電極、609
は分離溝、610は低反射コーティング、611は入射
光結合用グレーティングである。光双安定半導体レーザ
部及び光ゲート部の構成と素子の動作は、前記の実施例
1,2と同様であるので説明は省略する。
あって、光導波路に入射光を基板上面より結合するため
の入射光結合用グレーティングをクラッド層の一部に設
けた光レジスタメモリの光導波路の構成図である。ここ
で、601は上面電極層、602はInGaAsPコンタクト
層、603はInP(p+)クラッド層、604はInGaAs(70
オングストローム)/InP(30オングストローム)の30
周期からなるMQW活性層、605はInP(n)クラッド
層、606はInP(n+)基板、607は下面電極、609
は分離溝、610は低反射コーティング、611は入射
光結合用グレーティングである。光双安定半導体レーザ
部及び光ゲート部の構成と素子の動作は、前記の実施例
1,2と同様であるので説明は省略する。
【0022】〔実施例4〕図7は、本発明の実施例4で
あって、光導波路に入射光を基板下面より結合するため
の45度ミラー構造を設けた光レジスタメモリの光導波
路の構成図である。ここで、701は上面電極層、70
2はInGaAsPコンタクト層、703はInP(p+)クラッド
層、704はInGaAs(70オングストローム)/InP(30
オングストローム)の30周期からなるMQW活性層、
705はInP(n)クラッド層、706はInP(n+)基板、7
07は下面電極、709は分離溝、710は低反射コー
ティング、711は45度ミラー構造である。光双安定
半導体レーザ部及び光ゲート部の構成と素子の動作は、
前記の実施例1,2と同様であるので説明は省略する。
実施例3,4においては、入射側の光ファイバー、レン
ズ等を基板の上面あるいは下面に配置できるため、光の
入出力の光学系が容易に構成できる利点を持つ。
あって、光導波路に入射光を基板下面より結合するため
の45度ミラー構造を設けた光レジスタメモリの光導波
路の構成図である。ここで、701は上面電極層、70
2はInGaAsPコンタクト層、703はInP(p+)クラッド
層、704はInGaAs(70オングストローム)/InP(30
オングストローム)の30周期からなるMQW活性層、
705はInP(n)クラッド層、706はInP(n+)基板、7
07は下面電極、709は分離溝、710は低反射コー
ティング、711は45度ミラー構造である。光双安定
半導体レーザ部及び光ゲート部の構成と素子の動作は、
前記の実施例1,2と同様であるので説明は省略する。
実施例3,4においては、入射側の光ファイバー、レン
ズ等を基板の上面あるいは下面に配置できるため、光の
入出力の光学系が容易に構成できる利点を持つ。
【0023】〔実施例5〕図8Aは、本発明の実施例5
であって、光レジスタメモリを同一基板上に複数配置し
たアレイ型光レジスタメモリの構成図である。ここで、
WG1は光分配用光導波路であり、入射光を4個の光レ
ジスタメモリの光導波路部に等しい強度で分配する機能
を持つ。また、G1k(k=1,2,…)はk番目の光
レジスタメモリの光導波路、BLkはk番目の光レジス
タメモリの双安定半導体レーザ部、G2kはk番目の光
レジスタメモリの光ゲート部である。この構成では入射
信号パルス列に対するシリアル・パラレル信号変換がで
きる。この信号変換の動作タイムチャートを図8Bに示
す。ここで、Piは入力信号パルス列、VG1k(k=
1,2,…)はk番目の光レジスタメモリの光導波路を
開とする信号、Vkはk番目の光レジスタメモリをリセ
ットする信号、VG2kはk番目の光レジスタメモリの
出射側ゲートを開とする信号、Pokはk番目の光レジ
スタメモリの出力である。例えば、本実施例5によれ
ば、図8Bに示したようなk番目の時間スロットにある
信号をk番目の出力ポートに出力するシリアル・パラレ
ル信号変換が可能となる。
であって、光レジスタメモリを同一基板上に複数配置し
たアレイ型光レジスタメモリの構成図である。ここで、
WG1は光分配用光導波路であり、入射光を4個の光レ
ジスタメモリの光導波路部に等しい強度で分配する機能
を持つ。また、G1k(k=1,2,…)はk番目の光
レジスタメモリの光導波路、BLkはk番目の光レジス
タメモリの双安定半導体レーザ部、G2kはk番目の光
レジスタメモリの光ゲート部である。この構成では入射
信号パルス列に対するシリアル・パラレル信号変換がで
きる。この信号変換の動作タイムチャートを図8Bに示
す。ここで、Piは入力信号パルス列、VG1k(k=
1,2,…)はk番目の光レジスタメモリの光導波路を
開とする信号、Vkはk番目の光レジスタメモリをリセ
ットする信号、VG2kはk番目の光レジスタメモリの
出射側ゲートを開とする信号、Pokはk番目の光レジ
スタメモリの出力である。例えば、本実施例5によれ
ば、図8Bに示したようなk番目の時間スロットにある
信号をk番目の出力ポートに出力するシリアル・パラレ
ル信号変換が可能となる。
【0024】〔実施例6〕図9は、本発明の実施例6で
あって、光レジスタメモリを同一基板上に複数配置した
アレイ型光レジスタメモリの別の構成例である。ここ
で、WG2は光多重用光導波路であり、4つの光レジス
タメモリからの出射光を一つにまとめる働きを持つ。こ
の構成では、1〜4の時間スロットにある光信号パルス
を4つの光レジスタメモリで一時記憶し、異なる順で読
みだすことにより光信号パルスの時間スロットを入れ替
えるシリアル・シリアル変換が可能となる。また、WG
1を除いてWG2のみにすればパラレル・シリアル変換
が可能となることは言うまでもない。実施例5,6では
光レジスタメモリを4個集積した図を示したが、2個〜
100個程度(200〜300μ間隔で配置する)は十
分可能である。また、光レジスタメモリの前後に分配用
ないしは多重用光導波路を集積しなくとも各々の光レジ
スタメモリと光ファイバーを結合し、光カプッラを用い
ることでも同様の機能を実現できることは言うまでもな
い。
あって、光レジスタメモリを同一基板上に複数配置した
アレイ型光レジスタメモリの別の構成例である。ここ
で、WG2は光多重用光導波路であり、4つの光レジス
タメモリからの出射光を一つにまとめる働きを持つ。こ
の構成では、1〜4の時間スロットにある光信号パルス
を4つの光レジスタメモリで一時記憶し、異なる順で読
みだすことにより光信号パルスの時間スロットを入れ替
えるシリアル・シリアル変換が可能となる。また、WG
1を除いてWG2のみにすればパラレル・シリアル変換
が可能となることは言うまでもない。実施例5,6では
光レジスタメモリを4個集積した図を示したが、2個〜
100個程度(200〜300μ間隔で配置する)は十
分可能である。また、光レジスタメモリの前後に分配用
ないしは多重用光導波路を集積しなくとも各々の光レジ
スタメモリと光ファイバーを結合し、光カプッラを用い
ることでも同様の機能を実現できることは言うまでもな
い。
【0025】以上の実施例においては、双安定半導体レ
ーザ部、光ゲート部、光導波路はリッジ型の構成で説明
したが、埋め込み構造を採用しても良いことは言うまで
もない。また、双安定半導体レーザ部、光ゲート部、光
導波路の活性層は同じものであると仮定したが、各々バ
ンドギャップの異なる活性層を用いても良いことは言う
までもない。また、光導波路は双安定半導体レーザの可
飽和吸収部と交わる限りにおいて、必ずしも直交する必
要のないことは明らかである。
ーザ部、光ゲート部、光導波路はリッジ型の構成で説明
したが、埋め込み構造を採用しても良いことは言うまで
もない。また、双安定半導体レーザ部、光ゲート部、光
導波路の活性層は同じものであると仮定したが、各々バ
ンドギャップの異なる活性層を用いても良いことは言う
までもない。また、光導波路は双安定半導体レーザの可
飽和吸収部と交わる限りにおいて、必ずしも直交する必
要のないことは明らかである。
【0026】なお、前記の実施例においては、双安定半
導体レーザ部の後に光ゲートを付加した構造で説明した
が、書き込みのタイミングのみの制御だけで良い場合に
は、双安定半導体レーザの後の光ゲート部はなくとも良
い。
導体レーザ部の後に光ゲートを付加した構造で説明した
が、書き込みのタイミングのみの制御だけで良い場合に
は、双安定半導体レーザの後の光ゲート部はなくとも良
い。
【0027】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、以下の効果を得ることができる。
ば、以下の効果を得ることができる。
【0028】(1)光双安定半導体レーザに光導波路と
光ゲートを集積し、これらに印加する電圧または電流の
タイミングパルスの設定により、光パルス入力に対して
の書き込み時間、記憶時間、読みだし時間を任意にかつ
容易に制御できるとともに、歪の少ない増幅された出力
光パルスを得ることができる。
光ゲートを集積し、これらに印加する電圧または電流の
タイミングパルスの設定により、光パルス入力に対して
の書き込み時間、記憶時間、読みだし時間を任意にかつ
容易に制御できるとともに、歪の少ない増幅された出力
光パルスを得ることができる。
【0029】(2)入力側光ゲートと双安定半導体レー
ザが同軸上に集積されていないため、入射波長依存性の
小さい光レジスタメモリを構成することができる。ま
た、信号光を基板の上面あるいは下面より入射できるよ
うな構成も可能で、レンズ、光ファイバー等への結合が
容易となる。
ザが同軸上に集積されていないため、入射波長依存性の
小さい光レジスタメモリを構成することができる。ま
た、信号光を基板の上面あるいは下面より入射できるよ
うな構成も可能で、レンズ、光ファイバー等への結合が
容易となる。
【0030】(3)複数の光レジスタメモリを同一基板
上に配置することでシリアル・パラレル、パラレル・シ
リアル、シリアル・シリアル信号変換機能を持たせるこ
とも可能である。
上に配置することでシリアル・パラレル、パラレル・シ
リアル、シリアル・シリアル信号変換機能を持たせるこ
とも可能である。
【0031】(4)小型にモジュール化できるため、取
扱も容易となるとともに、他の装置への組み込みも可能
となるなどの利点があり、高速の光信号処理装置等に使
用することができる。
扱も容易となるとともに、他の装置への組み込みも可能
となるなどの利点があり、高速の光信号処理装置等に使
用することができる。
【図1A】 本発明の実施例1の構成を示す斜視図、
【図1B】 図1Aにおいて双安定半導体レーザの軸上
の断面図、
の断面図、
【図1C】 図1Aにおいて光導波路に沿っての断面
図、
図、
【図2A】 本実施例1の双安定半導体レーザの光出力
の利得領域への注入電流依存性を示す図、
の利得領域への注入電流依存性を示す図、
【図2B】 本実施例1の注入電流をIBに固定した場
合の光入出力特性を示す図
合の光入出力特性を示す図
【図3A】 本実施例1の活性層の吸収係数(利得)の
波長及び印加電圧依存性を模式的に示した図、
波長及び印加電圧依存性を模式的に示した図、
【図3B】 本実施例1のλ1に設定した場合の光ゲー
ト部及び光導波路の透過利得(損失)の印加電圧依存性
を示す図、
ト部及び光導波路の透過利得(損失)の印加電圧依存性
を示す図、
【図3C】 本実施例1のλ2に設定した場合の印加電
圧依存性を示す図、
圧依存性を示す図、
【図3D】 本実施例1の光導波路が透過状態にある場
合に、しきい値近傍に電流注入された双安定半導体レー
ザを発振状態にするために必要な最小の光入力パワーの
波長依存性を示す図、
合に、しきい値近傍に電流注入された双安定半導体レー
ザを発振状態にするために必要な最小の光入力パワーの
波長依存性を示す図、
【図4】 本実施例1のメモリ動作における光導波路へ
の順方向印加電圧VG1、光ゲート部への順方向印加電
圧VG2、双安定半導体レーザの可飽和吸収領域への印
加電圧Vのタイミングを示す図、
の順方向印加電圧VG1、光ゲート部への順方向印加電
圧VG2、双安定半導体レーザの可飽和吸収領域への印
加電圧Vのタイミングを示す図、
【図5A】 本発明の実施例2の双安定半導体レーザを
DBR型とした光レジスタメモリの構成図、
DBR型とした光レジスタメモリの構成図、
【図5B】 図5Aにおいて双安定半導体レーザの軸上
の断面図、
の断面図、
【図6】 本発明の実施例3の射光結合用グレーティン
グをクラッド層の一部に設けた光レジスタメモリの光導
波路の構成図、
グをクラッド層の一部に設けた光レジスタメモリの光導
波路の構成図、
【図7】 本発明の実施例4の45度ミラー構造を設け
た光レジスタメモリの光導波路の構成図、
た光レジスタメモリの光導波路の構成図、
【図8A】 本発明の実施例5の光レジスタメモリを同
一基板上に複数配置したアレイ型光レジスタメモリの構
成図、
一基板上に複数配置したアレイ型光レジスタメモリの構
成図、
【図8B】 本実施例5の信号変換の動作タイムチャー
ト、
ト、
【図9】 本発明の実施例6の光レジスタメモリを同一
基板上に複数配置したアレイ型光レジスタメモリの別の
構成例を示す図、
基板上に複数配置したアレイ型光レジスタメモリの別の
構成例を示す図、
【図10A】 双安定半導体レーザの両端に光ゲートを
集積した従来の光レジスタメモリの構成を示す断面図、
集積した従来の光レジスタメモリの構成を示す断面図、
【図10B】 従来の光レジスタメモリの問題点を説明
するための図である。
するための図である。
L1,L3…双安定半導体レーザの利得部、L2…双安
定半導体レーザの可飽和吸収部、G1,G1’…光導波
路、G2…光ゲート部、BL…双安定半導体レーザ、1
01…上面電極層、102…InGaAsPコンタクト層、1
03…InP(p+)クラッド層、104…MQW活性層、1
05…InP(n)クラッド層、106…InP(n+)基板、10
7…下面電極、108…グレーティング、109…分離
溝、110…低反射コーティング、EG,EG’…ゲー
ト電極、EF…可飽和領域電極、ER…利得領域電極、
B1,B5…DBR部、B2,B4…双安定半導体レー
ザの利得部、B3…双安定半導体レーザの可飽和吸収
部、501…上面電極層、502…InGaAsPコンタクト
層、503…InP(p+)クラッド層、504…MQW活性
層、505…InP(n)クラッド層、506…InP(n+)基
板、507…下面電極、508…グレーティング、50
9…分離溝、510…低反射コーティング、511…In
GaAsP層、601…上面電極層、602…InGaAsPコンタ
クト層、603…InP(p+)クラッド層、604…MQW
活性層、605…InP(n)クラッド層、606…InP(n+)
基板、607…下面電極、609…分離溝、610…低
反射コーティング、611…入射光結合用グレーティン
グ、701…上面電極層、702…InGaAsPコンタクト
層、703…InP(p+)クラッド層、704…MQW活性
層、705…InP(n)クラッド層、706…InP(n+)基
板、707…下面電極、709…分離溝、710…低反
射コーティング、711…45度ミラー構造、WG1…
光分配用光導波路、G1k(k=1,2,…)…k番目
の光レジスタメモリの光導波路、BLk…k番目の光レ
ジスタメモリの双安定半導体レーザ部、G2k…k番目
の光レジスタメモリの光ゲート部、WG2…光多重用光
導波路。
定半導体レーザの可飽和吸収部、G1,G1’…光導波
路、G2…光ゲート部、BL…双安定半導体レーザ、1
01…上面電極層、102…InGaAsPコンタクト層、1
03…InP(p+)クラッド層、104…MQW活性層、1
05…InP(n)クラッド層、106…InP(n+)基板、10
7…下面電極、108…グレーティング、109…分離
溝、110…低反射コーティング、EG,EG’…ゲー
ト電極、EF…可飽和領域電極、ER…利得領域電極、
B1,B5…DBR部、B2,B4…双安定半導体レー
ザの利得部、B3…双安定半導体レーザの可飽和吸収
部、501…上面電極層、502…InGaAsPコンタクト
層、503…InP(p+)クラッド層、504…MQW活性
層、505…InP(n)クラッド層、506…InP(n+)基
板、507…下面電極、508…グレーティング、50
9…分離溝、510…低反射コーティング、511…In
GaAsP層、601…上面電極層、602…InGaAsPコンタ
クト層、603…InP(p+)クラッド層、604…MQW
活性層、605…InP(n)クラッド層、606…InP(n+)
基板、607…下面電極、609…分離溝、610…低
反射コーティング、611…入射光結合用グレーティン
グ、701…上面電極層、702…InGaAsPコンタクト
層、703…InP(p+)クラッド層、704…MQW活性
層、705…InP(n)クラッド層、706…InP(n+)基
板、707…下面電極、709…分離溝、710…低反
射コーティング、711…45度ミラー構造、WG1…
光分配用光導波路、G1k(k=1,2,…)…k番目
の光レジスタメモリの光導波路、BLk…k番目の光レ
ジスタメモリの双安定半導体レーザ部、G2k…k番目
の光レジスタメモリの光ゲート部、WG2…光多重用光
導波路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植之原 裕行 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 3/02 H01S 3/18
Claims (5)
- 【請求項1】 可飽和吸収部と利得部とからなる多電極
の分布帰還型双安定半導体レーザと、 前記分布帰還型双安定半導体レーザの可飽和吸収部に垂
直又は所定角度を持って交差するとともに、メモリ書き
込みのタイミングに応じて書き込み電圧が印加される電
極を備える光導波路と、 前記分布帰還型双安定半導体レーザの片方の端部に設け
られるとともに、メモリ読み出しのタイミングに応じて
読み出し電圧が印加される電極を備える光ゲート部とを
具備する ことを特徴とする光レジスタメモリ。 - 【請求項2】 可飽和吸収部と利得部と分布反射部とか
らなる多電極の分布反射型双安定半導体レーザと、 前記分布反射型双安定半導体レーザの可飽和吸収部に垂
直又は所定角度を持って交差するとともに、メモリ書き
込みのタイミングに応じて書き込み電圧が印加される電
極を備える光導波路と 、前記分布反射型双安定半導体レーザの片方の端部に設け
られるとともに、メモリ読み出しのタイミングに応じて
読み出し電圧が印加される電極を備える光ゲート部とを
具備する ことを特徴とする光レジスタメモリ。 - 【請求項3】 前記光導波路の上面から光を導波路に結
合するグレーティング、あるいは前記光導波路の下面か
ら光を導波路に結合するミラー構造を付加したことを特
徴とする請求項1または請求項2に記載された光レジス
タメモリ。 - 【請求項4】 前記双安定半導体レーザは、活性層に多
重量子井戸構造を備えることを特徴とする請求項1ない
し請求項3のいずれか1項に記載された光レジスタメモ
リ。 - 【請求項5】 前記請求項1ないし請求項4のいずれか
1項に記載された光レジスタメモリを、同一基板上に複
数個配置したことを特徴とするアレイ型光レジスタメモ
リ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3151237A JP2793381B2 (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 光レジスタメモリ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3151237A JP2793381B2 (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 光レジスタメモリ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05315592A JPH05315592A (ja) | 1993-11-26 |
JP2793381B2 true JP2793381B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=15514252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3151237A Expired - Fee Related JP2793381B2 (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 光レジスタメモリ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2793381B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102411986A (zh) * | 2011-10-12 | 2012-04-11 | 清华大学 | 光学暂存器 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2770714B2 (ja) * | 1993-09-10 | 1998-07-02 | 日本電気株式会社 | 分布帰還型半導体レーザおよびその電流注入方法 |
JP4885767B2 (ja) * | 2007-03-01 | 2012-02-29 | 日本電信電話株式会社 | 半導体導波路素子及び半導体レーザ及びその作製方法 |
CN113612109B (zh) * | 2021-07-30 | 2022-12-09 | 华中科技大学 | 实现电光锁存功能的半导体激光器、信息加载/锁存方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01239986A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Nec Corp | 双安定半導体レーザ |
JPH01259638A (ja) * | 1988-04-08 | 1989-10-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光信号処理モジュール |
-
1991
- 1991-06-24 JP JP3151237A patent/JP2793381B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01239986A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Nec Corp | 双安定半導体レーザ |
JPH01259638A (ja) * | 1988-04-08 | 1989-10-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光信号処理モジュール |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102411986A (zh) * | 2011-10-12 | 2012-04-11 | 清华大学 | 光学暂存器 |
CN102411986B (zh) * | 2011-10-12 | 2013-09-25 | 清华大学 | 光学暂存器 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05315592A (ja) | 1993-11-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |