JP2918010B2 - Laser array and diode laser application equipment - Google Patents

Laser array and diode laser application equipment

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JP2918010B2 JP4250279A JP25027992A JP2918010B2 JP 2918010 B2 JP2918010 B2 JP 2918010B2 JP 4250279 A JP4250279 A JP 4250279A JP 25027992 A JP25027992 A JP 25027992A JP 2918010 B2 JP2918010 B2 JP 2918010B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は、特に光通信、光平列
処理、光サンプリング、およびカソード源からの電子ビ
ーム発光の分野における、時分割多重ダイオードレー
ザ、およびその様々な応用に関する。
The present invention relates to time-division multiplexed diode lasers and their various applications, especially in the fields of optical communications, optical parallelism, optical sampling, and electron beam emission from a cathode source.

【0002】[0002]

【従来の技術】 時分割多重においては、各々異なるタ
イムスロットを有する、同一周波数のパルス出力信号が
複数供給される。従来の電子信号時分割多重において
は、複数のパルス出力信号に異なるタイムスロットを導
入するために、電子手段が用いられる。しかし、光通信
システムにおいては、今日まで、単一源の出力パルスを
分割し、分割された信号の伝送に用いられる光導波路を
介して、分割されたパルス源の各々に時間遅延を導入す
ることによって、時分割多重が行われてきた。この技術
は、幾分煩わしい。
2. Description of the Related Art In time division multiplexing, a plurality of pulse output signals having the same frequency, each having a different time slot, are supplied. In conventional electronic signal time division multiplexing, electronic means is used to introduce different time slots into a plurality of pulse output signals. However, in optical communication systems, to date, a single source output pulse has been split and a time delay has been introduced into each of the split pulse sources via an optical waveguide used to transmit the split signal. Has caused time division multiplexing. This technique is somewhat cumbersome.

【0003】ダイオードレーザは、広範囲の応用に適し
た小型のレーザ源を提供する。ダイオードレーザの信号
周波数応答が小さいことは周知であり、さらに、ダイオ
ードキャビティのサイズによって共振する周波数がある
ことも周知である。この共振は、極めて高い周波数で起
こる。このようなパルスビームを提供するように作動さ
れるダイオードレーザは、モードロック型ダイオードレ
ーザとして知られている。図1は、キャビティ長4mm
のダイオードレーザの信号応答を模式的に示す。図1に
見られるように、小信号応答は、数ギガHzで急速に減
少する。しかし、10ギガHzに共振ピークがある。共
振ピークの周波数は、レーザキャビティの往復距離に関
係があり、従って、そのキャビティ長に依存する。
[0003] Diode lasers provide a compact laser source suitable for a wide range of applications. It is well known that the signal frequency response of diode lasers is small, and that there are frequencies that resonate depending on the size of the diode cavity. This resonance occurs at very high frequencies. Diode lasers that are operated to provide such a pulsed beam are known as mode-locked diode lasers. Figure 1 shows a cavity length of 4 mm
3 schematically shows the signal response of the diode laser of FIG. As seen in FIG. 1, the small signal response decreases rapidly at several gigahertz. However, there is a resonance peak at 10 GHz. The frequency of the resonance peak is related to the round trip distance of the laser cavity and therefore depends on its cavity length.

【0004】近年、この光共振周波数において変調を行
う分割コンタクト型ファブリペローレーザを使用するこ
とにより、モノリシックモードロック型ダイオードレー
ザが、開発されている。図5に、ダブルヘテロ構造のダ
イオードレーザ70用の、一材料で製造されたシステム
の典型例の一部分の斜視図を示す。ダイオードレーザ7
0のn+-GaAs基板72の一側面上にn型オーミック接触
部74が形成されている。前記基板のもう一方の側面上
には、積層構造が形成されている。前記積層構造は、順
に、n型AlGaAs第1クラッド層76、GaAs活性層78、
およびp型AlGaAs第2クラッド層80を包含する。第2
クラッド層80上には、p型オーミック接触部82が形
成されている。図5に見られるように、第2クラッド層
82は、縦方向に延びる中央リッジ84を有し、前記中
央リッジ84は、光の発生を活性層78内の中央領域8
6のみに制限し、且つ、光を、活性層78の全面に拡散
するのではなく、縦方向X−Xに伝搬するように励振す
るために有用である。
In recent years, a monolithic mode-locked diode laser has been developed by using a split contact Fabry-Perot laser that modulates at the optical resonance frequency. FIG. 5 shows a perspective view of a portion of a typical example of a system made of one material for a double heterostructure diode laser 70. Diode laser 7
An n-type ohmic contact 74 is formed on one side surface of the n + -GaAs substrate 72 of No. 0. A laminated structure is formed on the other side surface of the substrate. The laminated structure includes an n-type AlGaAs first cladding layer 76, a GaAs active layer 78,
And a p-type AlGaAs second cladding layer 80. Second
On the cladding layer 80, a p-type ohmic contact 82 is formed. As can be seen in FIG. 5, the second cladding layer 82 has a central ridge 84 extending in the longitudinal direction, the central ridge 84 directing light generation to the central region 8 in the active layer 78.
6 and is useful for exciting light to propagate in the vertical direction XX, instead of diffusing light over the entire surface of the active layer 78.

【0005】分離閉じ込めヘテロ構造などの他の構造も
周知である。分離閉じ込めヘテロ構造においては、2つ
の異なるクラッド層が設けられ、一方は光学的閉じ込
め、もう一方は電気的閉じ込めに用いられる。このよう
な構造において、活性層は、単一、または、多重量子井
戸構造であり得る。
[0005] Other structures are well known, such as isolated confinement heterostructures. In a separate confinement heterostructure, two different cladding layers are provided, one for optical confinement and one for electrical confinement. In such a structure, the active layer may be a single or multiple quantum well structure.

【0006】図示された第2クラッド層82のp型オー
ミック接触部は、中央の第1のコンタクト部82a、一
端の第2のコンタクト部82b、およびもう一端の第3
のコンタクト部82cに分割される。第1のコンタクト
部82aは、中央の利得領域を限定し、第2のコンタク
ト部82bは、無線周波数(以下r.f.と記す)変調
領域を限定し、第3のコンタクト部82cは、可飽和吸
収領域を限定する。このようなダイオードレーザの通常
の使用においては、中央の第1のコンタクト部82aに
適切な直流バイアスを印加することにより、第1のコン
タクト部82aの中央領域86においてレーザ光を発生
させる。r.f.パルス信号を第2のコンタクト部82
bに印加することにより、所望のサブキャリア周波数で
レーザをパルスを発生させる。そして、前記サブキャリ
ア周波数に変調すべき信号を、負バイアス禁止パルスと
いう形で第3のコンタクト部82cに印加する。典型的
には、第2のコンタクト部82bに、直流バイアスをさ
らに印加することにより、レーザキャビティの閾値を低
下させ、且つ、ダイオードの図示された部分の直列抵抗
が低いということ(すなわち、電気ダイオードがスイッ
チオンであるということ)を保証する。
The illustrated p-type ohmic contact of the second cladding layer 82 includes a first contact 82a at the center, a second contact 82b at one end, and a third contact 82b at the other end.
Is divided into contact portions 82c. The first contact portion 82a defines a central gain region, the second contact portion 82b defines a radio frequency (hereinafter, referred to as rf) modulation region, and the third contact portion 82c defines an acceptable region. Limit the saturated absorption region. In a normal use of such a diode laser, a laser beam is generated in the central region 86 of the first contact portion 82a by applying an appropriate DC bias to the central first contact portion 82a. r. f. The pulse signal is supplied to the second contact portion 82
b to cause the laser to pulse at the desired subcarrier frequency. Then, a signal to be modulated to the subcarrier frequency is applied to the third contact portion 82c in the form of a negative bias prohibition pulse. Typically, a further DC bias is applied to the second contact portion 82b to lower the threshold of the laser cavity and to reduce the series resistance of the illustrated portion of the diode (ie, the electrical diode Is switched on).

【0007】場合によっては、レーザのオーミック接触
部は、複数の異なった方法で分割し得る。例えば、変調
無しの受動モードロックまたはアクティブモードロック
の場合は、2つのコンタクト部に分割するだけで十分で
ある。
[0007] In some cases, the ohmic contact of the laser may be split in several different ways. For example, in the case of passive mode lock or active mode lock without modulation, it is sufficient to divide into two contact portions.

【0008】上記のようなダイオードレーザをアクティ
ブにモードロックするためには、ダイオードレーザの第
3のコンタクト部82cに、ダイオードレーザキャビテ
ィの最適共振周波数で、r.f.信号を印加する。
In order to actively lock the mode of the diode laser as described above, the third contact portion 82c of the diode laser is set at the optimum resonance frequency of the diode laser cavity at a frequency of r. f. Apply a signal.

【0009】r.f.駆動信号を使用して、この方法で
励振されてパルスを発生させるモードロック型ダイオー
ドレーザは、アクティブモードロック型ダイオードレー
ザとして知られている。
R. f. Mode-locked diode lasers that are excited in this manner to generate pulses using a drive signal are known as active mode-locked diode lasers.

【0010】一方、受動モードロックとは、このような
r.f.入力信号を印加することなく、レーザからパル
ス出力を供給する技術である。
On the other hand, the passive mode lock is such r. f. This is a technique for supplying a pulse output from a laser without applying an input signal.

【0011】受動モードロックにおいて出力パルスを発
生させるためには、逆バイアスを印加することにより、
可飽和吸収領域において、活性層全体のpn接合部にお
けるエネルギーバンドギャップを減少させる。エネルギ
ーバンドギャップを減少させることにより、レーザの利
得領域で発生する光子を吸収するためのエネルギーがよ
り高い準位で得られる。光の強度が低い場合には、すべ
ての光が吸収されても伝導帯エネルギーレベルへの充分
な励起は起こらない。強度が高い場合には、伝導帯エネ
ルギーレベルへの励起が充分に起こり、光の吸収が飽和
する、つまり、これらの伝導帯エネルギーレベルにある
電子が基底状態に戻るまで光子が吸収されることなく物
質を通過する。これらの構造における、励起状態から基
底状態に戻るメカニズム(デポピュレートのメカニズ
ム)は、電子正孔再結合によってではなく、コンタクト
への逆バイアス電場におけるドリフトによって支配され
る。前者の工程は、以下に表すドリフトの速度によって
特徴づけられる。
In order to generate an output pulse in the passive mode lock, by applying a reverse bias,
In the saturable absorption region, the energy band gap at the pn junction of the entire active layer is reduced. Reducing the energy bandgap provides higher levels of energy for absorbing photons generated in the gain region of the laser. At low light intensities, full excitation to the conduction band energy level does not occur even though all light is absorbed. At higher intensities, excitation to the conduction band energy levels occurs sufficiently to saturate the absorption of light, i.e., photons are not absorbed until electrons at these conduction band energy levels return to the ground state. Pass through the substance. In these structures, the mechanism of returning from the excited state to the ground state (the depopulation mechanism) is governed not by electron-hole recombination but by drift in the reverse-biased electric field to the contacts. The former process is characterized by the speed of the drift expressed below.

【0012】Vd=με 但し、εは、電界強度(Vcm-1)であり、μは、cm2/V.s.
における電界移動度を表す。バイアスおよび材料の厚み
が適切(例えば、2V、2μm)で、μ=8500 cm2/V.s.
の場合、GaAs中の電子に対して得られるVdの値は、8.
5 107 cm/秒である。これは、この電界強度に対する飽
和速度、すなわち約107 cm/秒よりも速い。10ピコ秒
以内に、2μmの領域からコーナが除去される。したが
って、モードロックパルスの反復速度が100ギガHz
よりも遅い限り、可飽和吸収領域は、回復する。厚さ
0.5μm(このモードを含有するための最少の厚さ)
の光導波領域の場合は、より速い反復速度が可能であ
る。
Vd = με where ε is the electric field strength (Vcm− 1 ) and μ is cm 2 / Vs
Represents the electric field mobility at. With appropriate bias and material thickness (eg, 2V, 2 μm), μ = 8500 cm 2 / Vs
In the case of, the value of Vd obtained for the electrons in GaAs is 8.
5, which is a 10 7 cm / sec. This is faster than the saturation rate for this field strength, ie about 10 7 cm / sec. Within 10 picoseconds, corners are removed from the 2 μm area. Therefore, the repetition rate of the mode-locked pulse is 100 GHz.
As long as it is later, the saturable absorption region recovers. 0.5 μm thickness (minimum thickness to contain this mode)
In the case of the optical waveguide region, a higher repetition rate is possible.

【0013】強度の小さいパルスが吸収されるため、可
飽和吸収領域でより大きな逆バイアスが供給されるので
あれば、より安定した出力が得られる。しかし、逆バイ
アスが大きければ大きいほど、吸収されるレーザ出力も
大きく、パルスの強度は小さい。したがって、従来技術
の、受動モードロック型ダイオードレーザにおいては、
強度と安定度との間にトレードオフがある。
Since a pulse having a low intensity is absorbed, a more stable output can be obtained if a larger reverse bias is supplied in the saturable absorption region. However, the greater the reverse bias, the greater the absorbed laser power and the lower the pulse intensity. Therefore, in the prior art passive mode-locked diode laser,
There is a trade-off between strength and stability.

【0014】受動モードロック型モノリシックダイオー
ドレーザにおいて、安定した出力が得られたのは、つい
最近である。コライディングパルスモードロッキング
(Colliding Pulse Mode-Locking;CPM)として知ら
れる技術が用いられている。(M.C. Wuら、IEDM 1990,
pp137-139を参照されたい。) この技術によると、モノリシックダイオードレーザの可
飽和吸収領域を、ダイオードキャビティの中央に位置づ
けることにより、反対方向に伝搬する2つのパルスがこ
の領域で衝突した時のパルス整形を向上させる。
It is only recently that a stable output has been obtained in a passive mode-locked monolithic diode laser. A technique known as Colliding Pulse Mode-Locking (CPM) is used. (MC Wu et al., IEDM 1990,
See pp137-139. According to this technique, the saturable absorption region of the monolithic diode laser is located at the center of the diode cavity, thereby improving pulse shaping when two oppositely propagating pulses collide in this region.

【0015】受動モードロック型、および、アクティブ
モードロック型ダイオードレーザは、ダイオードレーザ
キャビティの共振周波数において出力パルスを発生させ
る。より低い周波数、例えば、1ギガHz前後で、パル
ス出力を供給するために、外部キャビティ配設が用いら
れる。パルス幅は、典型的には、10ピコ秒である。レ
ーザの一面には、耐反射コーティングが施され、キャビ
ティを限定するために外部ミラーが用いられる。アレイ
内の1つのレーザストリップから次のレーザストリップ
にかけて光の混合は起こらないということを保証するた
めに、焦点配設でレンズが用いられる。これにより、1
0ギガHz台以下の反復速度が可能になる。
[0015] Passive mode-locked and active mode-locked diode lasers generate output pulses at the resonant frequency of the diode laser cavity. External cavity arrangements are used to provide pulsed output at lower frequencies, for example, around 1 Giga Hz. The pulse width is typically 10 picoseconds. One side of the laser is coated with an anti-reflection coating and an external mirror is used to define the cavity. Lenses are used in the focus arrangement to ensure that light mixing does not occur from one laser strip in the array to the next. This gives 1
Repetition rates below the 0 gigahertz range are possible.

【0016】1ダイオードレーザからパルス出力を得る
ための他の技術として、利得スイッチングが知られてい
る。これによると、ダイオードレーザが超高出力、高周
波数のパルスによって、誘導発光する。ダイオードレー
ザに導入された短い電気パルス励振がキャリアの反転を
行い、それによって、誘導発光を引き起こす。このよう
なパルスは、ステップリカバリーダイオードに振幅の大
きい正弦電圧を印加することにより発生し得る。ステッ
プリカバリーダイオードからの出力パルスは、元の正弦
信号の周波数で発生する。出力パルス幅は、典型的に
は、50ピコ秒台から100ピコ秒台である。その後、
これらのパルスは、レーザ発光の閾値直前の最適値にバ
イアスされたダイオードレーザに直接印加される。ダイ
オードレーザは、典型的には、入力信号の反復速度で2
0ピコ秒台のパルス幅を有するパルスを発生させる。モ
ードロック型ダイオードレーザにおけるような、キャビ
ティサイズに対する依存はない。それゆえ、特定のダイ
オードレーザがパルスし得る周波数に関してはフレキシ
ブルである。しかし、このような方法でパルスされたダ
イオードレーザは、1ギガHz台の周波数が上限であ
る。高周波数または狭いパルス幅が本質に関わらない場
合は、この方法で発生したパルスされたレーザは、適切
な光信号を供給し得る。
As another technique for obtaining a pulse output from a one-diode laser, gain switching is known. According to this, a diode laser emits stimulated light by an ultra-high output, high frequency pulse. A short electrical pulse excitation introduced into the diode laser causes carrier reversal, thereby causing stimulated emission. Such a pulse can be generated by applying a large amplitude sine voltage to the step recovery diode. The output pulse from the step recovery diode occurs at the frequency of the original sine signal. The output pulse width is typically on the order of 50 picoseconds to 100 picoseconds. afterwards,
These pulses are applied directly to a diode laser biased to an optimum just before the threshold of laser emission. Diode lasers typically have two repetitions of the input signal.
A pulse having a pulse width on the order of 0 picoseconds is generated. There is no dependence on cavity size as in mode-locked diode lasers. Therefore, it is flexible as to the frequency at which a particular diode laser can pulse. However, diode lasers pulsed in this manner have an upper frequency limit of the order of 1 GHz. If high frequencies or narrow pulse widths are irrelevant, a pulsed laser generated in this manner may provide the appropriate optical signal.

【0017】ダイオードレーザが用いられ得る、1つの
分野は光通信である。光通信システムは、帯域が比較的
広く、小型で電気的妨害を感知しないために、広範囲に
使用されている。図6に、光通信システムに必要な基本
的構成要素を模式的に示す。図7は、本発明の第2の局
面の光通信システムの概略図である。図8は、図7のシ
ステムにより搬送され得るデジタル信号の概略図であ
る。図示された配設は、送信器Aから受信器Bへの一方
向データ通信を供給する。送信器Aは、入力線50上
で、伝送すべき情報を伝達する電気入力信号を受信す
る。送信器Aはまた、ダイオードレーザ54を駆動する
ための駆動信号を、電気入力信号から取り出すための適
宜な電気駆動回路52を有する。
One area in which diode lasers can be used is in optical communications. Optical communication systems are widely used because of their relatively wide bandwidth, small size, and insensitivity to electrical interference. FIG. 6 schematically shows basic components required for an optical communication system. FIG. 7 is a schematic diagram of an optical communication system according to the second aspect of the present invention. FIG. 8 is a schematic diagram of a digital signal that can be carried by the system of FIG. The illustrated arrangement provides one-way data communication from transmitter A to receiver B. Transmitter A receives on input line 50 an electrical input signal that conveys information to be transmitted. The transmitter A also has a suitable electric drive circuit 52 for extracting a drive signal for driving the diode laser 54 from the electric input signal.

【0018】ダイオードレーザは、情報に応じて変調さ
れ、且つ、第1の光コネクタ58を介して光ファイバ伝
送線56の一端に連結される光を発生させる。前記光
は、伝送線56に沿って受信機Bに送られ、受信機Bで
第2の光コネクタ60を介して適宜な光検出器62に印
加され、それにより電気信号に変換される。受信回路6
4は、この信号を処理し、復調などの所定の処理を施す
ことにより、伝送された情報を所定の形で伝達する出力
線66上に出力信号を発生させる。このようなシステム
で現在達成し得る帯域は、電話網における音声の伝送お
よびデータの伝送、例えばローカルエリアネットワーク
(LAN)におけるマシーン−マシーン通信には十分で
ある。しかし、広域総合サービスデジタル網(B−IS
DN)などの市内ループ加入者網において音声、デー
タ、および映像の伝送を集積する光通信システムの可能
性に対する興味が高まっている。このようなシステム
が、ギガHz台の帯域を有する従来のケーブルテレビ伝
送システムと競合できるようにするためには、10ギガ
Hzを超える帯域、好ましくは100ギガHzという高
い帯域を供給することが望ましい。LAN、特に画像伝
送を必要とする応用機器に対するデータ帯域の必要要件
も増加しそうである。このように、10ギガHzを超え
る帯域もこのような応用機器に必要であり得る。
The diode laser generates light that is modulated according to the information and coupled to one end of the optical fiber transmission line 56 via the first optical connector 58. The light is sent along a transmission line 56 to receiver B, where it is applied to a suitable photodetector 62 via a second optical connector 60, where it is converted to an electrical signal. Receiving circuit 6
4 processes this signal and performs predetermined processing such as demodulation, thereby generating an output signal on an output line 66 for transmitting the transmitted information in a predetermined form. The bandwidth currently achievable with such a system is sufficient for voice and data transmission over the telephone network, for example, machine-to-machine communication over a local area network (LAN). However, the wide area comprehensive service digital network (B-IS
There is increasing interest in the potential of optical communication systems that integrate voice, data and video transmissions in local loop subscriber networks such as DN. To enable such a system to compete with conventional cable television transmission systems having gigahertz bandwidth, it is desirable to provide a bandwidth in excess of 10 gigahertz, preferably as high as 100 gigahertz. . The data bandwidth requirements for LANs, especially for application equipment that requires image transmission, are likely to increase. Thus, bands above 10 GHz may be necessary for such applications.

【0019】従来の光伝送システムは、小信号領域で作
動するダイオードレーザを利用してきたという見解もあ
る。このようなシステムにおいては、光信号を供給する
ために使用されるダイオードレーザのサブキャリア周波
数のフォールオフによって、帯域が制限される。小信号
領域における時分割多重は、ギガHz台の帯域を供給す
るために用いられてきた。(米国特許第4,953,156を参
照されたい。) 異なる波長のレーザを含有するアレイを供給する、より
高帯域のシステムが提案されている。これらのレーザは
格子素子またはホログラフィ素子を使用することにより
多重化される。しかし、安定した波長を得るためには、
特殊な格子/レーザ構成、例えば分布帰還型(DFB)
または分布(ブラッグ)反射型(DBR)を用いなけれ
ばならないが、これらの製造コストは高価である。した
がって、容易に製造し得る高帯域の光通信システムを提
供することが望ましい。
There is a view that conventional optical transmission systems have utilized diode lasers operating in the small signal range. In such systems, the bandwidth is limited by the falloff of the subcarrier frequency of the diode laser used to supply the optical signal. Time division multiplexing in the small signal domain has been used to provide bands on the order of gigahertz. (See US Pat. No. 4,953,156.) Higher bandwidth systems have been proposed that provide arrays containing lasers of different wavelengths. These lasers are multiplexed by using grating elements or holographic elements. However, to obtain a stable wavelength,
Special grating / laser configurations, such as distributed feedback (DFB)
Alternatively, a distributed (Bragg) reflection type (DBR) must be used, but their manufacturing costs are high. Therefore, it is desirable to provide a high bandwidth optical communication system that can be easily manufactured.

【0020】反復速度は遅いが、タイムスロットの幅が
類似であるという場合に時分割多重が必要であれば、外
部のキャビティ配設を使用し得る。レーザアレイの一面
には、耐反射コーティングが施され、キャビティを限定
するために外部ミラーが用いられる。アレイ内の1つの
レーザストリップから次のレーザストリップにかけて光
の混合は起こらないということを保証するために、焦点
配設でレンズが用いられる。これにより、1ギガHz台
以下の反復速度が可能になる。例えば10ピコ秒のタイ
ムスロットを有する帯域を完全に利用するためには、1
00の独立したレーザが必要であろう。
If time division multiplexing is required where the repetition rate is slow but the time slot widths are similar, an external cavity arrangement can be used. One side of the laser array is provided with an anti-reflection coating and an external mirror is used to define the cavity. Lenses are used in the focus arrangement to ensure that light mixing does not occur from one laser strip in the array to the next. This allows for repetition rates on the order of 1 GHz or less. For example, to fully utilize a band having a time slot of 10 picoseconds, 1
00 independent lasers would be required.

【0021】ダイオードレーザが使用される第2の分野
は、光サンプリングである。一般に光サンプリングで
は、入射光の変化をモニタすることにより、監視下にあ
る現象に関する情報を供給する。
The second area where diode lasers are used is in optical sampling. In general, optical sampling provides information about the phenomenon being monitored by monitoring changes in incident light.

【0022】光サンプリングは、電界および他の現象の
探測を可能にする非摂動手段を提供する。
Optical sampling provides a non-perturbative means that allows the exploration of electric fields and other phenomena.

【0023】量産にとっては、高い時間的および空間的
分解能で集積回路の探測ができることが、特に望まし
い。外部の電気−光学式プローブがこのような非摂動手
段を提供する。
For mass production, it is particularly desirable to be able to probe integrated circuits with high temporal and spatial resolution. An external electro-optical probe provides such a non-perturbative means.

【0024】図9は、回路ウェーハ上に波形の図を描く
ために、電気−光学的相互作用を用いた光サンプラの一
例を示す。電気−光学式サンプラ90は回路ウェーハ9
2を探測する。図示されたプローブ94は、近似電界セ
ンサとして微小な電気−光学的結晶96を有する。この
電界の波形を決定するために用いられる技術は、異なる
電位における金属化線間の2次元回路の表面上に端電界
が存在することを利用している。
FIG. 9 shows an example of an optical sampler that uses electro-optical interaction to draw a waveform diagram on a circuit wafer. The electro-optical sampler 90 is used for the circuit wafer 9.
Find 2 The illustrated probe 94 has a small electro-optical crystal 96 as an approximate electric field sensor. The technique used to determine the waveform of this electric field takes advantage of the presence of an end electric field on the surface of a two-dimensional circuit between metallization lines at different potentials.

【0025】電気−光学的結晶96は、複屈折型であ
り、電気−光学的結晶96の先端を電界に「ディップ」
すると複屈折率が変化する。この変化は、光ビーム98
が電気−光学的結晶96の表面100で反射するよう
に、光ビーム98を前記先端に方向づけ、偏光子/検出
器配設を用いて反射ビーム102の分極変化を検出する
ことによって、測定される。探測された電界は、時間的
および空間的に変化する。プローブ表面で反射した光ビ
ームをレーザビームとして使用することにより、約5μ
mの空間的分解能を達成し得る。
The electro-optical crystal 96 is of a birefringent type, and the tip of the electro-optical crystal 96 is "dipped" into an electric field.
Then, the birefringence changes. This change is due to the light beam 98
Is measured by directing a light beam 98 to the tip so that the light is reflected at the surface 100 of the electro-optic crystal 96 and detecting the polarization change of the reflected beam 102 using a polarizer / detector arrangement. . The probed electric field varies in time and space. By using the light beam reflected from the probe surface as a laser beam, about 5μ
m spatial resolution can be achieved.

【0026】上記したようなプローブは、波形の、異な
る時間的位置における空間的単一点で、電界を直列的に
サンプリングすることにより、反復サイクルを有する波
形全体の図を描くために使用される。波形全体を捕らえ
るためには、多くの異なる時間的位置でサンプリングし
なければならない。
A probe as described above is used to draw a picture of an entire waveform with repetitive cycles by serially sampling the electric field at a single spatial point in the waveform at different temporal locations. To capture the entire waveform, it must be sampled at many different temporal locations.

【0027】捕らえた波形により形成された図の解像度
は、波形の個々の点毎に決定される信号の正確度および
サンプリングされた点の数に依存する。個々の点の正確
度は、信号中に存在する、あらゆるノイズ、および、サ
ンプリングに使用されるパルスの幅に影響される。パル
ス長は、プローブの設計を決定する一要素である。しか
し、波形の同一の点のサンプルを数多く取ることによっ
て、信号対雑音比(S/N比)を向上し得る。したがっ
て、波形を正確に捕らえるために必要なサンプル点の数
は、各々の点がサンプリングされた回数(N)を、サン
プリングされた波形の、異なる点の数(P)で掛けた値
である。光サンプリングは直列で行われるので、所望の
分解能で波形を捕らえるためにかかる時間は、パルスサ
イクルの反復回数を、捕らえたサンプルの数で掛けたも
の(NxP)である。波形は変動し得るので、サンプリ
ングの回数が過剰でも、達成される分解能は実質的に向
上しないこともあり得る。
The resolution of the diagram formed by the captured waveform depends on the accuracy of the signal determined for each individual point of the waveform and on the number of sampled points. The accuracy of the individual points is affected by any noise present in the signal and the width of the pulses used for sampling. Pulse length is a factor in probe design. However, by taking many samples at the same point in the waveform, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) can be improved. Therefore, the number of sample points required to accurately capture a waveform is a value obtained by multiplying the number of times (N) at which each point was sampled by the number of different points (P) of the sampled waveform. Since optical sampling is performed in series, the time taken to capture a waveform at the desired resolution is the number of pulse cycle repetitions times the number of captured samples (NxP). Because the waveform can vary, an excessive number of samplings may not substantially improve the resolution achieved.

【0028】S/N比を向上させるために、波形上のあ
る点のサンプルが数多く必要であるなら、ビームのパル
ス周波数は、波形の周波数と同期しなければならない。
それにより、毎回、波形の全く同一の点がサンプリング
されるということが保証される。波形の、異なる点を続
いてサンプリングするためには、位相遅延を、パルスさ
れたビームに導入する。これは、例えば、ビームをプロ
ーブ表面に向けるミラーを物理的に変更する、または、
モータ駆動の光遅延ラインによって遅延を導入する、ま
たは、純粋に電気的手段によって行われる。
If a large number of samples at a point on the waveform are required to improve the signal-to-noise ratio, the pulse frequency of the beam must be synchronized with the frequency of the waveform.
This ensures that exactly the same point of the waveform is sampled each time. To subsequently sample different points of the waveform, a phase delay is introduced into the pulsed beam. This may, for example, physically change the mirror that directs the beam to the probe surface, or
The delay is introduced by a motor driven optical delay line or is done purely by electrical means.

【0029】直列的サンプリングの場合は、捕らえられ
た波形の完全な図を描くために、波形を反復することが
必要である。そうしなければ、波形の一点のみしか決定
し得ない。
In the case of serial sampling, it is necessary to repeat the waveform in order to draw a complete picture of the captured waveform. Otherwise, only one point of the waveform can be determined.

【0030】サンプリングされた波形が反復的であり、
且つ、波形の完全な図を描くためのサンプリング時間に
制限がない場合、例えば、波形の変動を無視し得る場
合、または、分解能が低くてもよい場合は、直列的サン
プリングの技術が非常に適していることもあり得る。し
かし、データを収集する時間が制限され、且つ、高分解
能が必要である場合、または、S/N比が低い場合は、
より高速モードの光サンプリングが望ましいことがあり
得る。しかし、一般的には、より高速のサンプリング手
段を提供することが望ましい。加えて、非反復的波形
の、意味のある図は、現状で達成可能なパルス周波数に
おいては、直列的サンプリング技術を用いて捕らえるこ
とができない。したがって、より高速に波形をサンプリ
ングする光サンプリング技術を提供することが望まし
い。
The sampled waveform is repetitive,
And if there is no limit to the sampling time to draw a complete diagram of the waveform, for example, if the variation in the waveform can be ignored or if the resolution can be low, the technique of serial sampling is very suitable. It could be. However, if the time to collect data is limited and high resolution is required, or if the S / N ratio is low,
Faster mode optical sampling may be desirable. However, it is generally desirable to provide faster sampling means. In addition, meaningful diagrams of non-repetitive waveforms cannot be captured using serial sampling techniques at the currently achievable pulse frequencies. Therefore, it is desirable to provide an optical sampling technique for sampling a waveform at a higher speed.

【0031】電子顕微鏡などの、光サンプリング技術を
用いた他の装置も、同様に、直列的サンプリングによる
データ捕捉の速度が遅いという問題を有する。
Other devices using optical sampling techniques, such as electron microscopes, also have the problem of slow data acquisition by serial sampling.

【0032】ダイオードレーザが使用される第3の分野
は光リソグラフィである。光リソグラフィは、量産体制
で自動化および反復に利用できるため、半導体チップな
どの、パターン化された層の製造において最も好適なリ
ソグラフィ技術である。光リソグラフィ技術は、通常、
感光層が光源と感光材との間の位置決め用マスク上のパ
ターンに応じて不透明になったり透明になったりするよ
うに、前記マスクを製造することを必要とする。その
後、シリコン層をエッチングすることによりマスクの複
製を形成する。しかし、半導体チップが小型化するにつ
れて、マスクを通過する光ビームの回折によりビームが
分散し、その結果、この再生方法の精度が低下する。こ
のような環境では、パターン化されたシリコンウェーハ
を製造するために、電子ビーム技術またはX線リソグラ
フィ技術を用いなけれなならない。X線は、可視光より
も短い波長を有し、適切な材料、例えば金属シートなど
から形成されるマスクによって遮断される。したがっ
て、X線は、これまで光ビームが使用されてきた方法と
同様の方法で使用し得る。しかし、このような光線でも
波長が制限され、将来必ず、より小型のチップが必要と
されるので、必然的に回折が問題となる。X線リソグラ
フィは、極めて高価であり、且つ、これまでに達成され
た光リソグラフィの応用の限界という問題の、一時的な
解決にしかならないため、別の方法を見つけることが肝
要である。
The third area where diode lasers are used is in photolithography. Optical lithography is the most preferred lithography technique in the production of patterned layers, such as semiconductor chips, because it can be used for automation and repetition in mass production. Optical lithography techniques are usually
The mask needs to be manufactured such that the photosensitive layer becomes opaque or transparent depending on the pattern on the positioning mask between the light source and the photosensitive material. Thereafter, a duplicate of the mask is formed by etching the silicon layer. However, as the size of the semiconductor chip is reduced, the beam is dispersed by diffraction of the light beam passing through the mask, and as a result, the accuracy of the reproducing method is reduced. In such environments, e-beam or X-ray lithography techniques must be used to produce patterned silicon wafers. X-rays have a shorter wavelength than visible light and are blocked by a mask formed from a suitable material, such as a metal sheet. Thus, X-rays can be used in a manner similar to how light beams have been used. However, even with such light rays, the wavelength is limited and a smaller chip is always required in the future, so that diffraction is necessarily a problem. Since X-ray lithography is extremely expensive and is only a temporary solution to the limitations of optical lithography applications that have been achieved to date, it is imperative to find another method.

【0033】X線リソグラフィに代わる1つの手段は、
電子ビームリソグラフィである。電子は極めて短い波長
を有し、比較的安価に製造し得る。しかし、従来のマス
ク材料は電子に対して不透明になる傾向があるため、電
子ビームは、従来のマスク材料によって選択的に遮断さ
れ得ない。しかも、電子に対して透明になる、適当なマ
スク形成材料は無い。したがって、電子ビームは、ポリ
メチルメタクリレート(PMMA)のような電子レジス
トを塗布したウェーハにパターンを直接、描かなければ
ならない。このことは、ウェハーのパターン再生を量産
することが必要となった時に問題になる。今日まで、電
子ビームは、パターン化されたウェーハのワンオフ製造
においてのみ、量産に使用されてきた。これは、パター
ンを形成するためには、通常、ウェーハ表面を走査する
単一の電子ビームが使用されるからである。単一の電子
ビームは、走査速度は遅いが、好適である。パターンを
形成するために電子ビームアレイを使用すると、数々の
問題が起こるからである。パターン化されたウェーハを
製造するために電子ビームアレイを使用するためには、
2つの電子ビームを近距離で使用しなければならない
が、この場合、クーロン力によって、電子ビームの負の
電荷が電子を分散させる。
One alternative to X-ray lithography is
Electron beam lithography. Electrons have very short wavelengths and can be produced relatively inexpensively. However, electron beams cannot be selectively blocked by conventional mask materials because conventional mask materials tend to be opaque to electrons. Moreover, there is no suitable mask-forming material that is transparent to electrons. Thus, the electron beam must directly pattern the wafer on a wafer coated with an electronic resist such as polymethyl methacrylate (PMMA). This becomes a problem when it becomes necessary to mass-produce wafer pattern reproduction. To date, electron beams have been used for mass production only in one-off manufacturing of patterned wafers. This is because a single electron beam that scans the wafer surface is typically used to form the pattern. A single electron beam is preferred, although the scanning speed is slow. This is because the use of an electron beam array to form a pattern creates a number of problems. To use an electron beam array to produce a patterned wafer,
Two electron beams must be used at short distances, where the Coulomb force causes the negative charge of the electron beams to disperse the electrons.

【0034】パターン全体を描くために単一の電子ビー
ムを使用する時、図10に示したようなシステムが用い
られる。電子源110が、電子の連続したビームを供給
する。電子ビームは真空室112に向かって発光され、
電子レンズ系114によって集束され方向を決定され
る。ビームの方向は、電子レンズ系114によって制御
され、電子ビームは、真空室112内に設けられた、電
子ビームレジスト118を塗布したウェーハ116上に
パターンを描く。走査レンズ系115は、コンピュータ
制御によりビームの方向を決定し得る。したがって、コ
ンピュータは所望のパターンを形成するようにプログラ
ムし得る。このシステムは、原形または個々に特別注文
されたチップを製造するためには理想的であるが、速度
が遅く、量産には高価すぎて使用できない。
When using a single electron beam to draw an entire pattern, a system as shown in FIG. 10 is used. An electron source 110 provides a continuous beam of electrons. The electron beam is emitted toward the vacuum chamber 112,
It is focused by the electron lens system 114 and the direction is determined. The direction of the beam is controlled by an electron lens system 114, and the electron beam draws a pattern on a wafer 116 provided with an electron beam resist 118 in a vacuum chamber 112. The scanning lens system 115 can determine the direction of the beam under computer control. Thus, the computer can be programmed to form the desired pattern. This system is ideal for producing original or individually customized chips, but is slow and too expensive to use in mass production.

【0035】電子ビームリソグラフィはまた、ビームの
強度が低下する結果起こる別の問題をも有する。電子放
出表面から電子が連続的に放出されると、必然的に電子
放出装置の表面に電子のクラウドができる。クーロン空
間の電荷効果は高いので、さらなる電子の放出に対する
バリアができる。したがって、放出されるビームの強度
が低下する。
Electron beam lithography also has another problem that results from a reduction in beam intensity. When electrons are continuously emitted from the electron emission surface, a cloud of electrons is inevitably formed on the surface of the electron emission device. The high charge effect in Coulomb space creates a barrier to further electron emission. Therefore, the intensity of the emitted beam is reduced.

【0036】したがって、小型のシリコンチップを製造
するために適し、量産に即刻利用可能な、高度なリソグ
ラフィ技術が必要である。
Therefore, there is a need for an advanced lithography technique that is suitable for manufacturing small silicon chips and that can be used immediately for mass production.

【0037】電子の、隣接するビーム間で起こるクーロ
ン相互作用は、電子ビームリソグラフィ以外に電子ビー
ムを応用することを制限する。例えば、今日まで、複数
のタイプの走査および表示装置を含む、どのような応用
機器にも使用し得る高強度の電子ビームを供給するため
に、多数の電子ビームを単一の点に集束することに、問
題があった。また、単一の電子ビームを走査に使用する
電子顕微鏡でも問題がある。表面により速く図を描くた
めにビームアレイを使用すると、クーロン相互作用が起
こるからである。
The Coulomb interaction of electrons between adjacent beams limits the application of electron beams beyond electron beam lithography. For example, to date, focusing multiple electron beams into a single point to provide a high intensity electron beam that can be used in any application, including multiple types of scanning and display devices Had a problem. There is also a problem with an electron microscope that uses a single electron beam for scanning. The use of a beam array to draw diagrams faster on the surface is due to Coulomb interactions.

【0038】したがって、多くの応用機器に使用し得
る、高度な電子ビーム放出装置が必要である。
Therefore, there is a need for an advanced electron beam emitting device that can be used in many applications.

【0039】光源はまた、光学的処理の分野にも利用し
得る。このようなシステムにおいては、典型的には、ダ
イオードレーザからの発光を、記憶されたデータに応じ
て、電気信号によって誘導する。現在、より高速の処理
が望まれるため、並列処理、すなわち、処理装置の1ク
ロックサイクル中に1を超えるイベントを起こす処理が
ますます望まれている。
Light sources can also be used in the field of optical processing. In such systems, light emission from the diode laser is typically induced by electrical signals in response to stored data. At the present time, since faster processing is desired, parallel processing, that is, processing that causes more than one event in one clock cycle of the processing device, is increasingly desired.

【0040】光学的処理は、問題の処理速度の飛躍的な
向上を可能にし、並列処理によって、処理装置の機能を
データに対して実行する速度がさらに向上し得る。
Optical processing allows for a dramatic increase in the processing speed in question, and parallel processing can further increase the speed at which the functions of the processing unit are performed on the data.

【0041】典型的な並列処理装置は、レンズ系の画像
面に設けられた変調器に、レンズ系を介して接続された
光源アレイを包含する。変調器は、2次元アレイの形を
取り、光源アレイの複数の出力側において、複数の動作
を同時に行う。変調器に入力されたレーザ光に施された
動作の結果起こる光源の出力は、第2のレンズシステム
を介して検出器アレイに接続される。光学的並列処理装
置は、システムが大型であるため、装置の設計が困難で
あり得、小型化することができない。
A typical parallel processing device includes a light source array connected via a lens system to a modulator provided on the image plane of the lens system. The modulator takes the form of a two-dimensional array, performing a plurality of operations simultaneously at a plurality of outputs of the light source array. The output of the light source resulting from the operation performed on the laser light input to the modulator is connected to the detector array via a second lens system. Since the optical parallel processing device has a large system, it may be difficult to design the device, and it cannot be downsized.

【0042】[0042]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、ダイ
オードレーザにおいては、強度の小さいパルスが吸収さ
れるため、可飽和吸収領域でより大きな逆バイアスが供
給されるのであれば、より安定した出力が得られる。し
かし、逆バイアスが大きければ大きいほど、吸収される
レーザ出力も大きく、パルスの強度は小さい。したがっ
て、従来技術の、受動モードロック型ダイオードレーザ
においては、強度と安定度との間にトレードオフがあ
る。ダイオードレーザは、典型的には、入力信号の反復
速度で20ピコ秒台のパルス幅を有するパルスを発生さ
せる。モードロック型ダイオードレーザにおけるよう
な、キャビティサイズに対する依存はない。それゆえ、
特定のダイオードレーザがパルスし得る周波数に関して
はフレキシブルである。しかし、このような方法でパル
スされたダイオードレーザは、1ギガHz台の周波数が
上限である。
As described above, in a diode laser, a pulse having a small intensity is absorbed. Therefore, if a larger reverse bias is supplied in the saturable absorption region, a more stable output can be obtained. Is obtained. However, the greater the reverse bias, the greater the absorbed laser power and the lower the pulse intensity. Therefore, in the prior art passive mode-locked diode laser, there is a trade-off between intensity and stability. Diode lasers typically generate pulses having a pulse width on the order of 20 picoseconds at the repetition rate of the input signal. There is no dependence on cavity size as in mode-locked diode lasers. therefore,
It is flexible as to the frequency at which a particular diode laser can pulse. However, diode lasers pulsed in this manner have an upper frequency limit of the order of 1 GHz.

【0043】本発明の目的は、上記の問題点の少なくと
もいくつかを緩和することである。前述したように、光
通信システムにおいては、異なる波長のレーザを含有す
るアレイを供給する、より高帯域のシステムが提案され
ている。これらのレーザは格子要素またはホログラフィ
要素を使用することにより多重化される。しかし、安定
した波長を得るためには、特殊な格子/レーザ構成、例
えば分布帰還型(DFB)または分布(ブラッグ)反射
型(DBR)を用いなければならないが、これらの製造
コストは高価である。したがって、容易に製造し得る高
帯域の光通信システムを提供することが望ましい。
It is an object of the present invention to alleviate at least some of the above problems. As noted above, higher bandwidth systems have been proposed in optical communication systems that provide arrays containing lasers of different wavelengths. These lasers are multiplexed by using grating elements or holographic elements. However, to obtain stable wavelengths, special grating / laser configurations, such as distributed feedback (DFB) or distributed (Bragg) reflection (DBR), must be used, but their manufacturing costs are high. . Therefore, it is desirable to provide a high bandwidth optical communication system that can be easily manufactured.

【0044】本発明のさらなる目的は、従来の光通信シ
ステムに関連した上記問題点の少なくともいくつかを緩
和することである。
It is a further object of the present invention to mitigate at least some of the above problems associated with conventional optical communication systems.

【0045】前述したように、光サンプリングシステム
においては、データを収集する時間が制限され、且つ、
高分解能が必要である場合、または、S/N比が低い場
合は、より高速モードの光サンプリングが望ましいこと
があり得る。しかし、一般的には、より高速のサンプリ
ング手段を提供することが望ましい。加えて、非反復的
波形の、意味のある図は、現状で達成可能なパルス周波
数においては、直列的サンプリング技術を用いて捕らえ
ることができない。したがって、より高速に波形をサン
プリングする光サンプリング技術を提供することが望ま
しい。電子顕微鏡などの、光サンプリング技術を用いた
他の装置も、同様に、直列的サンプリングによるデータ
捕捉の速度が遅いという問題を有する。
As described above, in the optical sampling system, the time for collecting data is limited, and
If high resolution is needed, or if the S / N ratio is low, faster mode optical sampling may be desirable. However, it is generally desirable to provide faster sampling means. In addition, meaningful diagrams of non-repetitive waveforms cannot be captured using serial sampling techniques at the currently achievable pulse frequencies. Therefore, it is desirable to provide an optical sampling technique for sampling a waveform at a higher speed. Other devices that use optical sampling techniques, such as electron microscopes, also have the problem of slow data capture by serial sampling.

【0046】本発明のさらなる目的は、従来の光サンプ
リングシステムに関連した上記問題点の少なくともいく
つかを緩和することである。前述したように、リソグラ
フィ装置においては、従来のマスク材料は電子に対して
不透明になる傾向があるため、電子ビームは、従来のマ
スク材料によって選択的に遮断され得ない。しかも、電
子に対して透明になる、適当なマスク形成材料は無い。
したがって、電子ビームは、PMMAのような電子レジ
ストを塗布したウェーハにパターンを直接、描かなけれ
ばならない。このことは、ウェハーのパターン再生を量
産することが必要となった時に問題になる。電子ビーム
リソグラフィ装置においてコンピュータを応用したこの
システムは、原形または個々に特別注文されたチップを
製造するためには理想的であるが、速度が遅く、量産に
は高価すぎて使用できない。また、電子ビームリソグラ
フィにおいては、小型のシリコンチップを製造するため
に適し、量産に即刻利用可能な、高度なリソグラフィ技
術が必要である。
It is a further object of the present invention to mitigate at least some of the above problems associated with conventional optical sampling systems. As described above, in a lithographic apparatus, a conventional mask material tends to be opaque to electrons, so that the electron beam cannot be selectively blocked by the conventional mask material. Moreover, there is no suitable mask-forming material that is transparent to electrons.
Therefore, the electron beam must directly pattern the wafer on a wafer coated with an electronic resist such as PMMA. This becomes a problem when it becomes necessary to mass-produce wafer pattern reproduction. This computerized system in an electron beam lithography apparatus is ideal for producing original or individually customized chips, but is slow and too expensive for mass production. Further, in electron beam lithography, an advanced lithography technique which is suitable for manufacturing a small silicon chip and can be used immediately for mass production is required.

【0047】本発明のさらなる目的は、特に光リソグラ
フィの分野における、電子ビームの発光に関連した上記
問題点の少なくともいくつかを緩和することである。本
発明のさらなる目的は、多くの応用機器に使用し得る、
高度な電子ビーム放出装置、および設計が容易であり、
小型で高度な光学的並列処理装置を提供することであ
る。
It is a further object of the present invention to mitigate at least some of the above problems associated with electron beam emission, especially in the field of photolithography. A further object of the invention is that it can be used for many application devices,
Advanced electron beam emitting device, and easy to design,
An object of the present invention is to provide a small and sophisticated optical parallel processing device.

【0048】[0048]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の局面によ
れば、ほぼ同じ周波数を有する第1入力信号に反応し
て、ほぼこれと同じ周波数のパルス出力を発生する複数
のダイオードレーザと、該複数のダイオードレーザの各
々に第2入力信号を供給する手段と、パルス出力のパ
ルス周波数サイクル内でダイオードレーザの各々から
の出力パルスに各タイムスロットを割り付けるために、
第2入力信号を供給する手段と該複数のダイオードレ
ーザの各々との間を該第2入力信号進む距離が異なる
ように、該第2入力信号を供給する手段を該複数のダイ
オードレーザの各々に接続する手段とを備えたレーザ
アレイが供給される。
According to a first aspect of the present invention, a plurality of diode lasers for generating a pulse output having substantially the same frequency in response to a first input signal having substantially the same frequency are provided . and means for supplying a second input signal to each of the diode lasers of the plurality of, in order to allocate each time slot to output pulses from each of the diode laser in a pulse frequency cycles of the pulse output,
Distance traveled by the second input signals between each of the means and the plurality of diode lasers for supplying the second input signal is different
As such, the laser array including means for connecting the means for supplying the second input signal to each of the plurality of diode lasers, a is supplied.

【0049】1つの好適な実施態様においては、複数の
ダイオードレーザは複数のモードロック型ダイオードレ
ーザを備える。この場合、入力信号は実質的には正弦無
線周波数(r.f.)信号であり得る。パルス出力の周
波数はダイオードキャビティの共振周波数であり得、ま
たは外部キャビティを備え得る。後者の場合、パルス出
力の周波数は外部キャビティの共振周波数である。これ
らの条件の下でのr.f.入力信号の周波数は、実質的
には外部キャビティの共振周波数の周波数である。
[0049] In one preferred embodiment, the plurality of diode lasers comprises a plurality of mode-locked diode lasers. In this case, the input signal may be substantially a sinusoidal radio frequency (rf) signal. The frequency of the pulse output may be the resonant frequency of the diode cavity, or may comprise an external cavity. In the latter case, the frequency of the pulse output is the resonance frequency of the external cavity. Under these conditions, r. f. The frequency of the input signal is substantially the frequency of the resonance frequency of the external cavity.

【0050】別の好適な実施態様においては、複数のダ
イオードレーザは複数の利得スイッチ型ダイオードレー
ザを備える。この場合、入力信号は短い電気パルス励振
であり得る。この場合のパルス出力の周波数は入力信号
の周波数により決定される。モードロック型ダイオード
レーザからパルス出力ビームを出力するパルス継続期間
は、典型的にはサイクルタイムの1/10より短い。パ
ルス中の特定の光子が放出される前にキャビティ内を往
復する回数に関連する典型的な光子の寿命に対して、無
線周波数信号とダイオードレーザの共振との間の周波数
の相違は約1%であり得る。ここで、「ほぼ同じ(subs
tantially the same)」「ほぼ〜(substantially that
of)」および「実質的には(substantially)」は各々
に応じてしかるべく解釈されるべきである。
[0050] In another preferred embodiment, the plurality of diode lasers comprises a plurality of gain-switched diode lasers. In this case, the input signal may be a short electrical pulse excitation. In this case, the frequency of the pulse output is determined by the frequency of the input signal. The pulse duration for outputting a pulsed output beam from a mode-locked diode laser is typically less than 1/10 of the cycle time. For a typical photon lifetime related to the number of round trips in the cavity before a particular photon in a pulse is emitted, the frequency difference between the radio frequency signal and the resonance of the diode laser is about 1%. Can be Here, "almost the same (subs
tantially the same) "" substantially that
of) and "substantially" should be construed accordingly.

【0051】本発明の第1の実施態様においては、ダイ
オードレーザアレイは光通信システムに配備される。こ
の光通信システムには、該システムにおける伝送のため
に情報を搬送するように、複数のダイオードレーザの各
々の出力パルスを変調する手段が配備される。
In a first embodiment of the present invention, a diode laser array is provided in an optical communication system. The optical communication system is provided with means for modulating an output pulse of each of the plurality of diode lasers to carry information for transmission in the system.

【0052】この実施態様では、レーザアレイは好まし
くはアクティブモードロック型ダイオードレーザアレイ
であり、信号を供給する手段はr.f.電源である。
r.f.電源を各ダイオードレーザに接続するラインは
長さが各々異なり、これにより各ダイオードレーザから
発生される出力の位相が相対的に異なる。
In this embodiment, the laser array is preferably an active mode-locked diode laser array, and the means for supplying the signal is r. f. Power supply.
r. f. The lines connecting the power supply to each of the diode lasers have different lengths, so that the phase of the output generated from each diode laser is relatively different.

【0053】本発明の第2の好適な実施態様において
は、ダイオードレーザアレイは、光サンプラと共に使用
するための複数のパルス出力を供給するように配置され
る。このようなサンプラは、例えばダイナミックな物理
的現象(例えば半導体中のキャリア)、電気的および光
学的現象を探測するために使用され得る。
In a second preferred embodiment of the present invention, a diode laser array is arranged to provide a plurality of pulse outputs for use with an optical sampler. Such samplers can be used, for example, to probe dynamic physical phenomena (eg, carriers in semiconductors), electrical and optical phenomena.

【0054】光サンプラは好ましくは、試験中の現象を
探測するために、ダイオードレーザアレイから出力され
る各レーザビームを方向付ける手段と、探測された現象
の特徴に対応する各レーザビームの特徴における変化を
検出する手段とを備え、これにより各ダイオードレーザ
に割り付けられる各タイムスロットにおいてその現象に
ついての情報が得られる。
The optical sampler preferably has means for directing each laser beam output from the diode laser array to probe for a phenomenon under test, and a feature in each laser beam characteristic corresponding to the characteristic of the phenomenon detected. Means for detecting a change, whereby information on the phenomenon is obtained in each time slot assigned to each diode laser.

【0055】光サンプラは電子光サンプラであり得、変
化を検出する手段は複屈折結晶と、電界の存在の下で結
晶表面から反射するレーザビームの極性の変化を検出す
る手段とを備える。
The optical sampler can be an electron optical sampler, wherein the means for detecting a change comprises a birefringent crystal and means for detecting a change in the polarity of the laser beam reflected from the crystal surface in the presence of an electric field.

【0056】上記検出手段は好ましくは、各々が複数の
ダイオードレーザの各々からの出力パルスを受信する複
数の検波器である。
The detection means is preferably a plurality of detectors each receiving an output pulse from each of the plurality of diode lasers.

【0057】本発明の第3の好適な実施態様において
は、アレイは、光電陰管からの電子放出を刺激する手段
を備えるように配置される。
In a third preferred embodiment of the present invention, the array is arranged to include means for stimulating electron emission from the photocathode.

【0058】各ダイオードレーザから出力されるレーザ
ビームに各々異なるタイムスロットを割り付けるという
ことは、光電陰極から放出される電子の隣接するビーム
が時間的に互いからずらされるということである。従っ
て、電子ビーム間のクーロンの相互作用の結果としての
光電陰極から放出される電子ビームの分散はない。また
パルス出力により光電陰極からの高出力放出が可能とな
る。
Assigning different time slots to the laser beams output from the respective diode lasers means that adjacent beams of electrons emitted from the photocathode are shifted from one another in time. Thus, there is no dispersion of the electron beam emitted from the photocathode as a result of the Coulomb interaction between the electron beams. In addition, high-power emission from the photocathode can be achieved by pulse output.

【0059】光電陰極を形成するために好適な1つの適
切な材料は、セシウム、酸素、パラジウム、および銀の
複合合金である市販の材料S−1である。
One suitable material suitable for forming the photocathode is the commercially available material S-1, which is a composite alloy of cesium, oxygen, palladium, and silver.

【0060】光電陰極からの電子放出を刺激する装置
は、電子ビームリソグラフィにおいて使用され得る。電
子ビームリソグラフィのためのこの装置は好ましくは、
選択的に光の通過を遮断するマスクを備え、該マスクは
レーザアレイと光電陰極との間に配置され、これにより
マスクのパターンに従って光電陰極からの電子放出が促
進される。
An apparatus for stimulating electron emission from a photocathode can be used in electron beam lithography. This apparatus for electron beam lithography is preferably
A mask for selectively blocking the passage of light is provided between the laser array and the photocathode, which enhances electron emission from the photocathode according to the pattern of the mask.

【0061】この電子放出を誘導する手段は電子顕微鏡
において使用され得る。電子顕微鏡のための装置は好ま
しくは、調査中の表面から分散される電子を検出する手
段を備える。
The means for inducing electron emission can be used in an electron microscope. The device for the electron microscope preferably comprises means for detecting electrons dispersed from the surface under investigation.

【0062】第4の好適な実施態様においては、アレイ
は電気光学式または光学式プロセッサにおける変調のた
めの信号を供給するように配置される。
[0062] In a fourth preferred embodiment, the array is arranged to provide signals for modulation in an electro-optical or optical processor.

【0063】本発明の第2の局面によれば、複数のアク
ティブモードロック型ダイオードレーザであって、該レ
ーザの各々が、ダイオードレーザの各々のキャビティ
寸法により決定されるほぼ同じ共振周波数でパルス出
力を発生する複数のアクティブモードロック型ダイオー
ドレーザと、伝送のための該ダイオードレーザの各々
らの該出力パルスに、共振周波数サイクル内で各々の
イムスロットを割り付ける手段と、を備え、該タイムス
ロットを割り付ける手段は、該複数のダイオードレーザ
の各々に入力信号を供給する手段と、該パルス出力のパ
ルス周波数サイクル内で、該ダイオードレーザの各々か
らの出力パルスに各タイムスロットを割り付けるため
に、該入力信号を供給する手段と該複数のダイオードレ
ーザの各々との間を該入力信号の進む距離が異なるよう
に、該入力信号を供給する手段を該複数のダイオードレ
ーザの各々に接続する手段と、を備えた光伝送システム
が提供される。
According to a second aspect of the [0063] present invention, a plurality of active mode-locked diode laser 該Re
Each chromatography THE comprises a plurality of active mode-locked diode <br/> Doreza which generates a pulse output at substantially the same resonant frequency determined by the dimensions of the cavity of each of the diode laser, the diode laser for transmission of each or <br/> these output pulses, and means for allocating each data <br/> time slot in the resonant frequency cycle, the Times
The means for allocating a lot includes the plurality of diode lasers.
Means for supplying an input signal to each of the
Within the frequency cycle of each of the diode lasers
To assign each time slot to these output pulses
Means for supplying the input signal and the plurality of diode lasers.
The distance traveled by the input signal to each of the
Means for supplying the input signal to the plurality of diode lasers.
Means for connecting to each of the over THE, the optical transmission system having provided.

【0064】ダイオードレーザにより発生される高周波
パルスを情報搬送のために利用することにより、光伝送
のための帯域幅の大きい信号が供給される。いくつかの
このような信号を時分割多重化することにより、帯域幅
は比例して増加する。本発明のこの局面は少なくとも部
分的にはダイオードレーザのこの有用性を認識すること
に帰する。
By utilizing the high-frequency pulse generated by the diode laser for carrying information, a signal having a large bandwidth for optical transmission is supplied. By time division multiplexing some such signals, the bandwidth increases proportionately. This aspect of the invention results, at least in part, in recognizing this utility of diode lasers.

【0065】好ましくは、各タイムスロットを割り付け
る手段は、ダイオードレーザの共振周波数にほぼ等しい
周波数を有する信号を、各複数のモードロック型ダイオ
ードレーザの各々のコンタクトの1つに供給する手段を
備える。このとき入力信号の位相はダイオードレーザに
より異なる。
Preferably, the means for allocating each time slot comprises means for supplying a signal having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the diode laser to one of the contacts of each of the plurality of mode-locked diode lasers. At this time, the phase of the input signal differs depending on the diode laser.

【0066】複数のアクティブモードロック型ダイオー
ドレーザの各々における入力信号の位相は、r.f.周
波数源からアレイの各ダイオードレーザへのr.f.供
給ラインの長さを変えることにより変化する。
The phase of the input signal in each of the plurality of active mode-locked diode lasers is r. f. R. From a frequency source to each diode laser in the array. f. It changes by changing the length of the supply line.

【0067】好ましくは、モードロック型ダイオードレ
ーザは、1つの分割キャビティコンタクトを有するアク
ティブモードロック型モノリシックダイオードレーザで
ある。モノリシックダイオードレーザの金属コンタクト
は2つまたは3つのコンタクトに分割される。
Preferably, the mode-locked diode laser is an active mode-locked monolithic diode laser having one split cavity contact. The metal contacts of a monolithic diode laser are split into two or three contacts.

【0068】好ましくは、ダイオードレーザの利得領域
への印加のためにDCバイアスが最も長いコンタクトに
印加され、ダイオードレーザの共振周波数にほぼ等しい
周波数を有するr.f.クロックパルス信号が第2のコ
ンタクトに印加される。
Preferably, a DC bias is applied to the longest contact for application to the gain region of the diode laser and has an r.f. frequency substantially equal to the resonance frequency of the diode laser. f. A clock pulse signal is applied to the second contact.

【0069】モードロックの特質は、可飽和アブソーバ
領域に印加するために第3の分割コンタクトに逆バイア
スを印加することにより向上し得る。好ましくは、出力
パルスを除去し「0」を伝送するために第3のコンタク
トに選択的に抑制電圧を印加することにより、各レーザ
の出力に情報が加えられる。「1」を伝送するためには
抑制電圧は除去される。
The nature of the modelock can be improved by applying a reverse bias to the third split contact to apply to the saturable absorber region. Preferably, information is added to the output of each laser by selectively applying a suppression voltage to the third contact to remove the output pulse and transmit a "0". In order to transmit a "1", the suppression voltage is removed.

【0070】信号を印加する速度によりシステムの帯域
幅が決定される。システムの慣性により、10ギガHz
ではパルス抑制はパルス周波数では起こり得ないように
みえる。パルスが抑制されるにはシステムは10サイク
ルほど必要とするようにみえる。モードロック型ダイオ
ードレーザを使用して可能な高周波数により、慣性によ
り生じる帯域幅の減少は、少なくともある程度は、チャ
ネル周波数の増加により補償される。時間により多重化
されるチャネル数を増やすことにより、帯域幅をさらに
増加させ得る。しきい値検出を利用すれば(すなわち、
ビットを1とするか0とするかの決定が、特定のしきい
値より上か下かに基づくデジタルシステムにおいて)、
パルスを完全に抑制する必要が無いため、さらに高い帯
域幅が可能である。
The speed at which the signal is applied determines the bandwidth of the system. 10 Giga Hz due to the inertia of the system
Then it seems that pulse suppression cannot occur at the pulse frequency. The system appears to require about 10 cycles for the pulse to be suppressed. Due to the high frequencies possible using mode-locked diode lasers, the reduction in bandwidth caused by inertia is compensated, at least in part, by the increase in channel frequency. By increasing the number of channels multiplexed over time, the bandwidth can be further increased. Using threshold detection (ie,
In digital systems, where the decision of whether a bit is 1 or 0 is above or below a certain threshold);
Even higher bandwidths are possible because there is no need to completely suppress the pulses.

【0071】信号を時分割多重化キャリヤの各々に印加
するためには、信号抑制以外の他の手段も使用され得
る。
Other means besides signal suppression may be used to apply a signal to each of the time division multiplexed carriers.

【0072】図11は、本発明の第3の局面による光サ
ンプラの概略図である。本発明の第3の局面によれば、
ほぼ同じ周波数を有する入力信号に反応して、ほぼこれ
と同じ周波数でパルス出力を発生する複数のダイオード
レーザであって、複数のダイオードレーザから出力され
る各レーザビームが試験中の現象を探測するように方向
付けられるダイオードレーザと、該複数のダイオードレ
ーザの各々に入力信号を供給する手段であって、異なる
タイムスロットがパルス出力のパルス周波数サイクル内
でダイオードレーザからの出力パルスに割り付けられる
ようにされた手段と、探測された現象の特徴に対応する
各レーザビームの特徴における変化を検出する手段とを
備え、これにより各ダイオードレーザに割り付けられる
各タイムスロットにおける現象についての情報が得られ
る、光学サンプリング装置が提供される。
FIG. 11 is a schematic diagram of an optical sampler according to the third aspect of the present invention. According to a third aspect of the present invention,
A plurality of diode lasers that respond to an input signal having substantially the same frequency and generate a pulse output at substantially the same frequency, wherein each laser beam output from the plurality of diode lasers probes for a phenomenon under test. And a means for providing an input signal to each of the plurality of diode lasers, such that different time slots are allocated to output pulses from the diode laser within a pulse frequency cycle of the pulse output. Means for detecting changes in the characteristics of each laser beam corresponding to the characteristics of the phenomenon detected, whereby information about the phenomenon in each time slot assigned to each diode laser can be obtained. A sampling device is provided.

【0073】好ましくは、各ダイオードレーザに入力信
号を供給する手段は、信号源を複数のダイオードレーザ
の各々に、信号源と各ダイオードレーザとの間を入力信
号が進む距離が各々に異なるように接続する手段を備え
る。
Preferably, the means for supplying an input signal to each of the diode lasers includes a signal source for each of the plurality of diode lasers, such that a distance traveled by the input signal between the signal source and each of the diode lasers is different. Means for connecting.

【0074】検出する手段は好ましくは、各々、複数の
ダイオードレーザの各々からの出力パルスを受信する複
数の検波器である。
The means for detecting is preferably a plurality of detectors, each receiving an output pulse from each of the plurality of diode lasers.

【0075】本発明の第4の局面によれば、陰極と、ク
ーロンのが相互作用が実行されるほどに接近している複
数の陰極領域の各々からの電子のパルス放出が各々異な
るタイムスロットを占領するように、複数の陰極領域か
らのパルス放出を刺激する手段とを備える。
According to a fourth aspect of the present invention, the pulse emission of electrons from the cathode and each of a plurality of cathode regions so close to each other that Coulomb's interaction can take place in different time slots. Means for stimulating pulsed emission from the plurality of cathode regions to occupy.

【0076】陰極は好ましくは光電陰極であり、パルス
放出を刺激する手段は少なくとも1つのパルスレーザ源
である。
[0076] The cathode is preferably a photocathode and the means for stimulating pulsed emission is at least one pulsed laser source.

【0077】この第4の局面の第1の実施態様において
は、少なくとも1つのパルスレーザ源は、ほぼ同じ周波
数を有する入力信号に反応して、ほぼこれと同じ周波数
のパルス出力を発生する複数のダイオードレーザと、複
数のダイオードレーザの各々に入力信号を供給する手段
と、パルス出力のパルス周波数サイクル内で各ダイオー
ドレーザからの出力パルスに各タイムスロットを割り付
けるために、該信号供給手段と該複数のダイオードレー
ザの各々との間を入力信号が進む距離が各々異なる長さ
となるような方法で、該信号供給手段を該複数のダイオ
ードレーザの各々に接続する手段とを備える。
In a first embodiment of this fourth aspect, the at least one pulsed laser source is responsive to an input signal having substantially the same frequency to generate a plurality of pulse outputs having substantially the same frequency. A diode laser, means for supplying an input signal to each of the plurality of diode lasers, and the signal supply means and the plurality of means for assigning each time slot to an output pulse from each diode laser within a pulse frequency cycle of pulse output. Means for connecting said signal supply means to each of said plurality of diode lasers in such a way that the distance traveled by said input signal between each of said diode lasers is of a different length.

【0078】1つの好適な実施態様においては、複数の
ダイオードレーザは複数のモードロック型ダイオードレ
ーザを備える。この場合、入力信号は実質的には正弦無
線周波数(r.f.)信号であり得る。パルス出力の周
波数はダイオードキャビティの共振周波数であり得、ま
たは外部キャビティを備え得る。後者の場合、パルス出
力の周波数は外部キャビティの共振周波数である。これ
らの条件の下でのr.f.入力信号の周波数は、実質的
にはダイオードレーザの共振周波数の周波数である。
In one preferred embodiment, the plurality of diode lasers comprises a plurality of mode-locked diode lasers. In this case, the input signal may be substantially a sinusoidal radio frequency (rf) signal. The frequency of the pulse output may be the resonant frequency of the diode cavity, or may comprise an external cavity. In the latter case, the frequency of the pulse output is the resonance frequency of the external cavity. Under these conditions, r. f. The frequency of the input signal is substantially the frequency of the resonance frequency of the diode laser.

【0079】別の好適な実施態様においては、少なくと
も1つのパルスレーザ源は複数の利得スイッチ型ダイオ
ードレーザを備える。この場合、入力信号は短い電気パ
ルス励振であり得る。この場合のパルス出力の周波数は
入力信号の周波数により決定される。
In another preferred embodiment, the at least one pulsed laser source comprises a plurality of gain-switched diode lasers. In this case, the input signal may be a short electrical pulse excitation. In this case, the frequency of the pulse output is determined by the frequency of the input signal.

【0080】第4の局面の第2の好適な実施態様におい
ては、少なくとも1つのパルスレーザ源は複数の独立し
た受動モードロック型ダイオードレーザを備える。受動
モードロック型モノリシックダイオードレーザは、互い
に隣接する受動モードロック型ダイオードレーザに割り
付けられるタイムスロット間にリンケージがない場合、
典型的には約10から300ギガHzのパルス周波数
(キャビティ長さに依存する)、および典型的には往復
回数の1/10より少ないパルス継続時間を有するた
め、アレイ全体のタイムスロット分布がランダムである
結果として異なる時間に起こるクーロンの相互作用が実
行される傾向にある光電陰極の領域から電子が放出され
る。
[0080] In a second preferred embodiment of the fourth aspect, the at least one pulsed laser source comprises a plurality of independent passively mode-locked diode lasers. Passive mode-locked monolithic diode lasers have no linkage between the time slots assigned to adjacent passive mode-locked diode lasers.
With a pulse frequency of typically about 10 to 300 GHz (depending on the cavity length), and a pulse duration typically less than 1/10 of the number of round trips, the time slot distribution across the array is random. As a result, electrons are emitted from regions of the photocathode where Coulomb interactions that occur at different times tend to be performed.

【0081】第3の実施態様においては、少なくとも1
つのパルスレーザ源が拡散スクリーンを通過することに
より分散される。スクリーンはビームを、空間的および
時間的に互いから隔てられた複数のパルス出力ビームに
分割される。拡散スクリーンによりもたらされたパルス
遅延は、発生される複数のパルス出力にランダム要素を
もたらし、また光電陰極からの放出はランダムであり得
る。このようなシステムは、複数の受動モードロック型
ダイオードレーザに関連して上述したものに類似した方
法で作動する。
In the third embodiment, at least one
Two pulsed laser sources are dispersed by passing through a diffusing screen. The screen divides the beam into a plurality of pulsed output beams that are spatially and temporally separated from one another. The pulse delay introduced by the diffusing screen results in a random component in the generated pulse output, and the emission from the photocathode can be random. Such a system operates in a manner similar to that described above in connection with a plurality of passively mode-locked diode lasers.

【0082】上述の型の電子放出装置はさらに、電子ビ
ームリソグラフィ装置に包含される、描かれたパターン
に従って光電陰極からの電子の放出を選択的に阻止する
手段を備える。
Electron emitting devices of the type described above further comprise means included in the electron beam lithographic apparatus for selectively blocking the emission of electrons from the photocathode according to the depicted pattern.

【0083】この場合選択的に電子の放出を阻止する手
段は、レーザアレイと光電陰極との間に配置される光学
マスクであり得る。
In this case, the means for selectively preventing the emission of electrons can be an optical mask disposed between the laser array and the photocathode.

【0084】もしくは、選択的に放出を阻止する手段
は、所望のパターンに従ってレーザアレイからの光の放
出を選択的に阻止する手段であり得る。
Alternatively, the means for selectively blocking emission may be a means for selectively blocking light emission from the laser array according to a desired pattern.

【0085】上述の型の電子ビーム装置はさらに、電子
顕微鏡の構成に包含される、電子を表面に方向付けまた
その表面により伝送または反射される電子を検出する手
段を備える。
Electron beam devices of the type described above further comprise means for directing electrons to a surface and detecting electrons transmitted or reflected by the surface, which are included in the configuration of the electron microscope.

【0086】上述の型の電子ビーム放出装置はまたさら
に、1つの高密度ビームを供給するために複数の光電陰
極領域からのパルス放出を一点に集中させる手段を備え
る。本発明の第5の局面によれば、光電陰極と、光電陰
極からの電子のパルス放出を刺激する手段と、所望のパ
ターンに従って光電陰極からの電子の放出を制御する手
段とを備える電子ビームリソグラフィ装置が提供され
る。
An electron beam emitting device of the type described above further comprises means for concentrating pulsed emission from a plurality of photocathode regions to provide one high density beam. According to a fifth aspect of the present invention, an electron beam lithography comprising a photocathode, means for stimulating pulsed emission of electrons from the photocathode, and means for controlling emission of electrons from the photocathode according to a desired pattern An apparatus is provided.

【0087】[0087]

【実施例】本発明のいくつかの実施態様について以下に
述べる。各々は、同じ周波数であるが位相が異なるパル
スを発生するように配置されたダイオードレーザアレイ
を使用することにより作動する。図2から図4は、本発
明によるダイオードレーザアレイと、アレイの各ダイオ
ードレーザに到着するとき信号の位相が異なるようにア
レイの各ダイオードレーザにr.f.信号を供給する手
段とを示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the present invention are described below. Each operates by using a diode laser array arranged to generate pulses of the same frequency but of different phases. FIGS. 2-4 illustrate a diode laser array according to the present invention and r.o.d. for each diode laser in the array such that the signal phase is different upon arrival at each diode laser in the array. f. Means for supplying a signal.

【0088】図3は、図2のアレイの複数のダイオード
レーザの各々にr.f.信号を供給するのに適したマイ
クロストリップラインの断面図である。図4は、複数の
ダイオードレーザにr.f.信号を搬送する複数のマイ
クロストリップラインの概略平面図である。図2から図
4に示された本発明のこの実施態様は、後に示す本発明
の他の実施態様と共に使用すると適切である。もっと
も、示される実施態様のいずれにおいても他の配置が使
用され得る。
FIG. 3 shows that each of the plurality of diode lasers in the array of FIG. f. FIG. 3 is a cross-sectional view of a microstrip line suitable for supplying a signal. FIG. 4 shows that a plurality of diode lasers have r. f. FIG. 3 is a schematic plan view of a plurality of microstrip lines that carry signals. This embodiment of the invention shown in FIGS. 2 to 4 is suitable for use with other embodiments of the invention described below. However, other arrangements may be used in any of the illustrated embodiments.

【0089】図2に示すアレイ12の各レーザ10は、
3つの部分14、16、18に分割された分割コンタク
トを有するモードロック型モノリシックダイオードレー
ザである。各ダイオードレーザは可飽和アブソーバおよ
び利得領域を有する。r.f.信号は第1コンタクト1
4を通してレーザ10に入力される。正のバイアスが第
2のより長いコンタクト16を通して利得領域に印加さ
れる。第3コンタクト18を経由して可飽和アブソーバ
に供給される電圧を変化させることにより、ダイオード
レーザからの出力パルスに情報を重ね得る。
Each laser 10 in the array 12 shown in FIG.
A mode-locked monolithic diode laser having a split contact divided into three parts 14, 16, 18. Each diode laser has a saturable absorber and a gain region. r. f. The signal is the first contact 1
4 to the laser 10. A positive bias is applied to the gain region through a second longer contact 16. By varying the voltage supplied to the saturable absorber via the third contact 18, information can be superimposed on the output pulse from the diode laser.

【0090】本発明の本実施態様の操作においては、レ
ーザから励振される出力パルスの位相が異なるように、
r.f.源からアレイの複数のダイオード10へのフィ
ードラインの長さが各々に異なることが重要である。図
2では、これはアレイの互いに隣接するダイオードレー
ザ間の10ピコ秒というr.f.信号における時間遅延
として示される。図3はアレイのダイオードレーザ10
にr.f.信号を供給するのに適したマイクロストリッ
プライン20を示す。マイクロストリップライン20は
金属バックプレーン22、例えばGaAsにより形成さ
れる基板24、レーザ領域26、および誘電体28を備
える。金属ライン30が誘電体28の表面に配置され
る。金属ライン30にとってバック金属コンタクトは導
電性バックプレーンであり、基板は誘電体として作用す
る。典型的には、有効誘電係数は約3で、従って金属ラ
イン30に沿った電気パルス速度は約1010cm/秒であ
る。互いに隣接するレーザの出力間に約10ピコ秒の時
間遅延を生じさせるためには、r.f.源から隣接する
レーザへのラインの長さの差は約1mmである。
In operation of this embodiment of the invention, the phases of the output pulses excited by the laser are different.
r. f. It is important that the lengths of the feed lines from the source to the plurality of diodes 10 of the array be different. In FIG. 2, this is an r.p. of 10 picoseconds between adjacent diode lasers in the array. f. Shown as a time delay in the signal. FIG. 3 shows an array of diode lasers 10.
To r. f. 1 shows a microstrip line 20 suitable for supplying signals. The microstrip line 20 includes a metal backplane 22, for example, a substrate 24 formed of GaAs, a laser region 26, and a dielectric 28. A metal line 30 is disposed on the surface of the dielectric. For metal line 30, the back metal contact is a conductive backplane and the substrate acts as a dielectric. Typically, the effective dielectric constant is about 3, so the electrical pulse velocity along the metal line 30 is about 10 10 cm / sec. To create a time delay of about 10 picoseconds between the outputs of adjacent lasers, r. f. The difference in line length from the source to the adjacent laser is about 1 mm.

【0091】図4は、r.f.源から長いアレイの一部
を形成し得る4つの隣接するダイオードレーザへのライ
ンの長さが互いに必要なだけ異なるようにし得るフィー
ドライン形状の一例を示す。r.f.入力ライン32が
配備され、これは4つの副枝路34(a)〜(b)に分
岐する。副枝路34(a)〜(d)は各々隣接する枝路
と長さが1mmだけ異なる。この配置は、ダイオードレ
ーザのコンタクトを提供するためにインシトゥ(in
situ)のファセットエッチング法が使用されるとき
特に有利である。次にマイクロストリップ30をエッチ
ングして正弦形状を与え、各マイクロストリップライン
30の正弦状通路の振幅は必要とされる通路の長さによ
り決定する。ラインAE、BE、CE、およびDEの長
さは1mmだけ異なる。最も長いコンタクトAEは最も
短いコンタクトADより長さが3mmだけ異なる。ポイ
ントEには、ポイントEで反射が起こらないことを確実に
する、r.f.入力と4つのレーザフィードとのインピ
ーダンス整合のために、1/4波長結合部が設けられ
る。
FIG. f. FIG. 3 shows an example of a feed line shape in which the lengths of the lines from the source to four adjacent diode lasers that may form part of a long array may be different from one another as needed. r. f. An input line 32 is provided, which branches into four sub-branches 34 (a)-(b). Each of the sub-branches 34 (a) to 34 (d) differs from the adjacent branch by 1 mm in length. This arrangement is suitable for providing diode laser contacts in situ.
It is particularly advantageous when a situ facet etching method is used. The microstrip 30 is then etched to give a sine shape, and the amplitude of the sine path of each microstrip line 30 is determined by the required path length. The lengths of the lines AE, BE, CE, and DE differ by 1 mm. The longest contact AE differs in length by 3 mm from the shortest contact AD. Point E ensures that no reflection occurs at point E, r.p. f. A quarter-wave coupling is provided for impedance matching between the input and the four laser feeds.

【0092】インシトゥのファセット法の代わりに、例
えば、レーザファセットの境界を定めるために開裂が使
用される場合は、各ダイオードレーザへのフィードライ
ンは同様の形状が使用され得、またワイヤボンドがr.
f.ラインの端部から各ダイオードレーザのより短い部
分への接続を提供し得る。
If, instead of the in-situ facet method, for example, cleavage is used to delimit the laser facets, the feed line to each diode laser may use a similar shape and the wire bond may be .
f. A connection from the end of the line to a shorter section of each diode laser may be provided.

【0093】次に本発明の第2の実施態様を図7および
8を参照して述べる。図7に示すダイオードレーザ12
のアレイは、図2に示し該図に関連して述べたものに類
似している。ここで同じ参照番号は同じ部分を示す。し
かし、図7のアレイ12は、光伝送システムにて使用さ
れる複数のデータ搬送サブキャリヤを提供するように配
置される。典型的には−2Vと−5Vとの間の大きな負
電圧を第3コンタクトに印加することにより、情報が各
レーザの出力に加えられる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Diode laser 12 shown in FIG.
Are similar to those shown in and described in connection with FIG. Here, the same reference numerals indicate the same parts. However, the array 12 of FIG. 7 is arranged to provide a plurality of data-carrying subcarriers used in an optical transmission system. Information is applied to the output of each laser by applying a large negative voltage, typically between -2V and -5V, to the third contact.

【0094】負の抑制電圧が第3コンタクトに印加され
るときは出力信号は「0」であり、抑制電圧が除去され
ると「1」である。この信号を負荷する速度が、構造に
対する全体的なデータ速度を決定する。図8は図2のシ
ステムにより搬送され得るデジタル信号を示す。1つの
r.f.源(図示せず)を使用してアレイ12の各ダイ
オードレーザ10にr.f.信号が供給される。r.
f.クロック源からアレイのレーザ10への信号ライン
20は各々長さが異なり、これによりダイオードレーザ
に入力されるr.f.信号の位相は、アレイ12の他の
ダイオードレーザに入力されるr.f.信号の位相とは
異なる。キャビティの長さが約4mmのダイオードレー
ザは約10ギガHzの反復度でモードロックを行う。ア
クティブモードロック型ダイオードレーザからの出力パ
ルスは約10ピコ秒であるため、チャネル間で重複する
ことなく光伝送ラインにデータを搬送するためには、1
0個のタイムスロットが使用され得る。隣接するダイオ
ードレーザにおけるr.f.信号間の時間遅延10ピコ
秒を提供するためには、フィードラインの長さの相違は
約1mmである必要がある。図2から4に示す第1の実
施態様のリード配線でこの必要な時間遅延が提供され
る。従って、各レーザが10ギガHzで変調され得るな
らば全帯域幅100ギガHzが可能である。しきい値検
出方法を使用することでパルスを完全に抑制する必要が
無いならばこれが可能となり得る。このような帯域幅
は、数千のテレビチャネルをただ1本の光ファイバーに
より搬送することを可能とする。このような帯域幅はま
た、地方ネットワーク構成において三次元画像転送にも
使用され得る。
The output signal is "0" when a negative suppression voltage is applied to the third contact, and is "1" when the suppression voltage is removed. The rate at which this signal is loaded determines the overall data rate for the structure. FIG. 8 shows a digital signal that can be carried by the system of FIG. One r. f. Each diode laser 10 in the array 12 is r. f. A signal is provided. r.
f. The signal lines 20 from the clock source to the lasers 10 in the array each have a different length, thereby providing an r. f. The phase of the signal is applied to the r. f. Different from the signal phase. A diode laser with a cavity length of about 4mm will mode lock at a repetition rate of about 10 GHz. Since the output pulse from the active mode-locked diode laser is about 10 picoseconds, in order to transfer data to the optical transmission line without overlapping between channels, one pulse is required.
Zero time slots may be used. R. In adjacent diode lasers f. To provide a time delay of 10 picoseconds between signals, the difference in feed line length needs to be about 1 mm. This required time delay is provided by the lead wiring of the first embodiment shown in FIGS. Thus, if each laser can be modulated at 10 GHz, a total bandwidth of 100 GHz is possible. This may be possible if there is no need to completely suppress the pulse by using a threshold detection method. Such bandwidth allows thousands of television channels to be carried by a single optical fiber. Such bandwidth may also be used for 3D image transfer in a rural network configuration.

【0095】ダイオードレーザから出力信号が生成され
ると、これは適切な集光装置22を通して光伝送媒体に
入力される。拡散を最小限にするためには、これは好ま
しくは単一モードの光ファイバーである。比較的短い距
離での伝送(約1Km)では、多モードの光ファイバー
を代わりに使用し得る。信号は伝送され、搬送される信
号を検出しこれらを復調のために伝送するように設計さ
れた検波器に達する。現在利用し得る方法により、10
0ミクロンほどの長さのダイオードレーザを製造し得
る。この大きさのダイオードキャビティは約350ギガ
Hzの共振周波数を有する。高周波チャネルを使用する
こと自体により伝送信号の検出において問題が生じる。
これは、現在利用可能な電子検出装置は、約50ギガH
zの周波数でしか作動しないためである。このような高
周波での作動を可能にする電子装置は現在の技術水準の
最先端にあり従って高価である。
When an output signal is generated from the diode laser, it is input to the optical transmission medium through a suitable concentrator 22. This is preferably a single mode optical fiber to minimize diffusion. For transmission over relatively short distances (approximately 1 km), multimode optical fibers may be used instead. The signals are transmitted and arrive at a detector designed to detect the signals being carried and transmit them for demodulation. Depending on the currently available methods, 10
Diode lasers as long as 0 microns can be produced. A diode cavity of this size has a resonant frequency of about 350 GHz. The use of the high frequency channel itself creates problems in detecting the transmitted signal.
This means that currently available electronic detection devices are approximately 50 Giga H
This is because it operates only at the frequency of z. Electronic devices that enable operation at such high frequencies are at the forefront of the state of the art and are therefore expensive.

【0096】従って、状況によっては、約10ギガHz
の周波数で出力パルスを生成することが望まれ得る。こ
のような周波数で作動する時間多重化システムは、ほと
んどの応用に対して十分な帯域幅を提供し、また従来の
光伝送システムを実質的に向上させる。
Therefore, depending on the situation, about 10 GHz
It may be desirable to generate output pulses at a frequency of Time multiplexing systems operating at such frequencies provide sufficient bandwidth for most applications and substantially improve upon conventional optical transmission systems.

【0097】しかし、100ギガHzほどに高い帯域幅
が所望される場合は、必要とされる周波数まで作動する
電子装置が開発されるまでは、実行のためには「すべて
の光学的な」非直列化の方法が必要とされる。これは指
向性カプラーを使用することによる直線的な方法により
実行され得る。(M. Shabeerら、PROC ICOC、ToulonFra
nce、1988 (SPIE vol 963)参照。) 本発明による高帯域幅の光伝送システムは多数の異なる
方法で利用され得るが、特に重要な用途はビデオ受信加
入者システムにおけるものである。本発明により可能な
約100ギガHzの帯域幅により、数千のビデオチャネ
ルが同時に伝送され得、これにより受信加入者があらゆ
る番号のチャネルを検出することまたは数千の放送番組
から個々のフィルムを連続して選択することが可能にな
る。
However, if a bandwidth as high as 100 gigahertz is desired, "all optical" non-power is required for implementation until electronics are developed that operate to the required frequency. A method of serialization is needed. This can be done in a linear way by using directional couplers. (M. Shabeer et al., PROC ICOC, ToulonFra
nce, 1988 (SPIE vol 963). Although the high bandwidth optical transmission system according to the invention can be utilized in a number of different ways, a particularly important application is in video receiving subscriber systems. With the bandwidth of about 100 GHz allowed by the present invention, thousands of video channels can be transmitted simultaneously, allowing the receiving subscriber to detect any number of channels or to separate individual films from thousands of broadcast programs. It becomes possible to select continuously.

【0098】1つのタイムスロットが基準信号に割り付
けられ、また受信端末に1つ以上の特定のタイムスロッ
トにより搬送される信号を復調する手段が配備される。
これにより、受信利用者は、各タイムスロットにより搬
送される各信号を読み取るデコーダに対して課金され得
る。
One time slot is allocated to the reference signal and the receiving terminal is provided with means for demodulating the signal carried by one or more specific time slots.
This allows the receiving user to be charged for a decoder that reads each signal carried by each time slot.

【0099】本発明の第2の実施態様のシステムはまた
地方ネットワーク内で情報を伝達するために使用され得
る。この場合、1つ以上の特定のタイムスロットがネッ
トワークを構成する各端末に割り付けられる。次に1つ
以上の端末間の通信が伝送ラインに同時に搬送され得
る。
The system of the second embodiment of the present invention can also be used to communicate information within a local network. In this case, one or more specific time slots are allocated to each terminal constituting the network. The communication between one or more terminals may then be carried simultaneously on the transmission line.

【0100】このようなシステムにおいては、1つのタ
イムスロットが基準スロットとして割り付けられる。ネ
ットワークのノードの1つにより生成されるマスターク
ロックがこのスロットを満たし、他のノードすべてのタ
イミングはこの基準信号を基準として設定され、またこ
れらノードはすべてのタイムスロットを、受信する基準
タイムスロットに対して相対的な位置にする。
In such a system, one time slot is allocated as a reference slot. The master clock generated by one of the nodes of the network fills this slot, the timing of all other nodes is set with respect to this reference signal, and these nodes set all time slots to the receiving reference time slot. Relative to the position.

【0101】本発明の第3の実施態様を図11を参照し
て述べる。この実施態様においては、図2から5に関連
して述べたようなモードロック型モノリシックダイオー
ドのアレイは、光サンプリングプローブと共に使用する
ために提供される。1回のサイクル期間内に複数の出力
を利用することにより、一定の時間に取り出されるサン
プル数は、アレイ内のダイオード数をNとすると、従来
の連続サンプラにより可能なものより係数Nだけ多い。
本発明のダイオードレーザアレイは、すべての光サンプ
ラのサンプリング速度を向上させるために使用し得る
が、図11の電子光学サンプリングプローブに関連して
以下にその原理を述べる。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, an array of mode-locked monolithic diodes as described in connection with FIGS. 2-5 is provided for use with an optical sampling probe. By utilizing multiple outputs within a single cycle period, the number of samples taken at a given time is a factor N greater than that possible with a conventional continuous sampler, where N is the number of diodes in the array.
Although the diode laser array of the present invention can be used to increase the sampling rate of all optical samplers, the principle will be described below in connection with the electro-optic sampling probe of FIG.

【0102】図11のプローブは、電界により影響を受
けると複屈折が変化する電子光学結晶チップを備えてい
る点で従来のプローブに類似している。本発明の第3の
実施態様の1つの実施例による光サンプリングプローブ
は図9に示され得る。図2に示すものと同様のダイオー
ドレーザ120のアレイは、焦点レンズ122を通して
所定の間隔でレーザパルスを送る。上述のように、各ダ
イオードレーザは、ダイオードレーザのキャビティの大
きさにより決定される同一の周波数でパルスを発生させ
る。しかし、1サイクルの大部分はダイオードレーザか
らの出力はない。従って、アレイの様々なダイオードレ
ーザからの出力が1サイクル内で順次発生するように配
置することにより、所定の時間内にはるかに多くの数の
サンプルが取り出され得る。
The probe shown in FIG. 11 is similar to a conventional probe in that it has an electro-optic crystal chip whose birefringence changes when affected by an electric field. An optical sampling probe according to one embodiment of the third embodiment of the present invention can be shown in FIG. An array of diode lasers 120 similar to that shown in FIG. 2 sends laser pulses at predetermined intervals through a focusing lens 122. As described above, each diode laser generates a pulse at the same frequency determined by the size of the diode laser cavity. However, for most of one cycle there is no output from the diode laser. Thus, by arranging the outputs from the various diode lasers of the array to occur sequentially within one cycle, a much larger number of samples can be taken in a given amount of time.

【0103】一連のパルスがプローブ124の表面に伝
送され反射する。検波器レンズ126は、電界の波形を
決定するために各反射パルスを検波器128アレイに向
ける。検波器アレイの各検波器は特定のダイオードレー
ザに割り当てられ、波形サイクルの特定のタイムスロッ
トで波形に情報を載せる。これにより、検波器128ア
レイの各々は波形の異なる点において平行に見える。ア
レイの隣接するダイオードレーザからの出力パルスが、
必要な解像度を提供するのに十分なほど時間的に接近し
ており、また波形信号が十分に大きい場合は、波形はた
だ1つの信号サイクルにおいてとらえられ得る。これ
は、本発明のこの実施態様では、サンプリングプローブ
の光ビームをとらえられる波形の周波数に同期させる必
要がないため、波形が多数のサンプリングサイクルにわ
たってとらえられる必要がある従来の光サンプラに比べ
かなり有利である。これによりサンプリングシステムに
おいて必要な電子を実質的に減少させ得る。
A series of pulses are transmitted to the surface of the probe 124 and reflected. Detector lens 126 directs each reflected pulse to detector 128 array to determine the waveform of the electric field. Each detector in the detector array is assigned to a particular diode laser and carries information on the waveform at a particular time slot of the waveform cycle. This causes each of the detector 128 arrays to appear parallel at different points in the waveform. The output pulses from adjacent diode lasers in the array are:
If the waveforms are close enough in time to provide the required resolution, and the waveform signal is large enough, the waveform may be captured in only one signal cycle. This is a significant advantage over conventional optical samplers where the waveforms need to be captured over a number of sampling cycles, because in this embodiment of the invention the light beam of the sampling probe does not need to be synchronized to the frequency of the captured waveform. It is. This can substantially reduce the required electrons in the sampling system.

【0104】しかし、波形がただ1つのサイクルで正確
にとらえられるほどに信号対騒音比率が十分に高くない
場合でも、またはさらに高い解像度が必要な場合でも、
本発明の第3の実施態様の光プローブ124によれば、
波形を従来の光サンプリングシステムより早い速度でと
らえることが可能である。同じ数のサンプルを取り出す
場合、サンプルを取り出す時間は反復サイクル内に割り
付けられるタイムスロット数だけ減少する。これによ
り、サイクル数が少ない場合、波形の変動が減少するよ
うにみえるため、解像度が向上するようにみえる。これ
とは異なり、サンプルを従来のシステムと同じ時間にわ
たって取り出す場合は、集められるサンプル数は、反復
サイクル内に割り付けられるタイムスロット数だけ、す
なわちアレイ内のダイオードレーザ数だけ多い。これに
より解像度および信号対騒音比率の向上の達成が可能で
あるようにみえる。
However, even if the signal-to-noise ratio is not high enough to allow the waveform to be accurately captured in a single cycle, or if higher resolution is needed,
According to the optical probe 124 of the third embodiment of the present invention,
Waveforms can be captured at a faster rate than conventional optical sampling systems. If the same number of samples are taken, the time to take the sample is reduced by the number of time slots allocated within the repetition cycle. Thus, when the number of cycles is small, the variation of the waveform seems to decrease, and the resolution seems to improve. Alternatively, if samples are taken over the same time as a conventional system, the number of samples collected will be as many as the number of time slots allocated within a repetition cycle, ie, the number of diode lasers in the array. This appears to be able to achieve improved resolution and signal-to-noise ratio.

【0105】信号対騒音およびサンプル速度の同様の向
上は、他の型の光サンプラにおいてアレイの各ダイオー
ドレーザに対してサイクル期間内に各タイムスロットが
割り付けられるように、パルスダイオードアレイを使用
することにより実現可能である。このような光サンプラ
は、物理的、電気的または光学的現象についての情報を
提供するためにレーザビームの様々な異なる特徴におけ
る変化に依存し得る。本発明の第4の実施態様を図12
を参照して述べる。本実施態様においては、本発明の第
1の実施態様に関連して述べたようなダイオードレーザ
の一次元アレイが、光電陰極から電子放出を生成するた
めに使用される。この電子放出装置は多くの異なる応用
に対して使用され得るが、電子ビームリソグラフィシス
テムに関連して以下にその原理を述べる。
A similar improvement in signal to noise and sample rate is to use a pulsed diode array in other types of optical samplers so that each time slot is allocated within the cycle period for each diode laser in the array. This can be realized. Such light samplers may rely on changes in various different characteristics of the laser beam to provide information about physical, electrical or optical phenomena. FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention.
Will be described with reference to FIG. In this embodiment, a one-dimensional array of diode lasers as described in connection with the first embodiment of the present invention is used to generate electron emission from the photocathode. Although this electron emission device can be used for many different applications, its principles are described below in connection with electron beam lithography systems.

【0106】図12において、ダイオードレーザアレイ
130は、光電陰極138から電子を放出させるために
設けられている。ダイオードレーザアレイからのパルス
出力ビームは、コリメータレンズ132を通過して平行
ビームを供給する。次いで、平行ビームは、光マスク1
34および縮小レンズ136を通過する。次いで、ビー
ムは、パルスレーザビームが通過し得る光マスク134
の部分に対応する位置においてのみ、電子放出が発生す
るように、S−1からなる光電陰極138に入射する。
光電陰極138は、真空チャンバ140内に配置され、
光電陰極138から放出された電子は、PMMAのよう
な電子レジスト層144でコートされたシリコンウェー
ハ142に集められる。
In FIG. 12, a diode laser array 130 is provided to emit electrons from the photocathode 138. The pulsed output beam from the diode laser array passes through a collimator lens 132 to provide a parallel beam. Next, the parallel beam is applied to the optical mask 1.
34 and the reduction lens 136. The beam then passes through a light mask 134 through which the pulsed laser beam can pass.
Is incident on the photocathode 138 made of S-1 so that electron emission occurs only at the position corresponding to the portion.
Photocathode 138 is located in vacuum chamber 140,
Electrons emitted from the photocathode 138 are collected on a silicon wafer 142 coated with an electronic resist layer 144 such as PMMA.

【0107】この実施態様の配置によると、光マスク1
34は、電子ビームを用いてシリコンウェーハにパター
ンを付与するのに使用され得る。複数の電子ビームは、
光電陰極138から放出されるため、このような装置の
処理量は、電子レンズ系によって制御される従来のシン
グル電子ビームよりもはるかに大きい。しかし、光電陰
極138から連続して電子が放出される場合には、従来
の装置に関連して記載されている2つの問題点、すなわ
ちクーロン空間電荷効果による出力の低下、およびクー
ロン力による分解能の欠如を引き起こす隣接ビームの発
散が起こり得る。
According to the arrangement of this embodiment, the optical mask 1
34 may be used to pattern the silicon wafer using an electron beam. Multiple electron beams
Because of the emission from the photocathode 138, the throughput of such a device is much greater than a conventional single electron beam controlled by an electron lens system. However, when electrons are continuously emitted from the photocathode 138, there are two problems described in connection with the conventional device, namely, a decrease in output due to the Coulomb space charge effect, and a decrease in resolution due to the Coulomb force. Divergence of adjacent beams that causes the lack can occur.

【0108】それにもかかわらず、図2を参照して記載
したような種類のアレイを用いることによって、これら
の問題点は克服され得る。図12のダイオードレーザア
レイの隣接ダイオードレーザは、時間間隔をおいて、パ
ルス出力を供給する。従って、レーザ光の各パルスは、
光電陰極138の隣接領域が電子を放出していないとき
に、光電陰極138から電子を放出させる。このことに
より、光マスク134によって形成されるパターンが正
確に再生されるように、ウェーハの隣接領域をパターン
化する電子ビーム間にはクーロン力がかからない。クー
ロン力を通じて相互作用しがちな光電陰極138の部分
から電子を放出させるダイオードレーザが、異なって割
り付けられたパルスタイムスロットを確実に有するよう
に、ダイオードレーザを注意深く配置する必要がある。
このことは、r.f.フィードラインを、ダイオードレ
ーザに対して適切に配置することによって成し遂げられ
る。もちろん、同一の位相を有するダイオードレーザ
は、クーロン力を通じて相互作用しない光電陰極138
の領域からの電子放出を刺激し得る。このように、ウェ
ーハパターン全体の一寸法に及ぶのに十分な大きさのダ
イオードレーザアレイは、ビーム間に干渉せずに容易に
提供され得る。次いで、アレイは、光電陰極138を横
切って走査され、パターン全体をシリコンウェーハに搬
送する。
Nonetheless, these problems can be overcome by using an array of the type described with reference to FIG. Adjacent diode lasers of the diode laser array of FIG. 12 provide pulsed output at time intervals. Therefore, each pulse of the laser light is
When the region adjacent to the photocathode 138 does not emit electrons, electrons are emitted from the photocathode 138. This ensures that no Coulomb forces are applied between the electron beams that pattern adjacent regions of the wafer so that the pattern formed by the optical mask 134 is accurately reproduced. Careful placement of the diode laser is necessary to ensure that the diode laser, which emits electrons from portions of the photocathode 138 that tend to interact through Coulomb forces, has differently assigned pulse time slots.
This means that r. f. This is achieved by placing the feed line appropriately for the diode laser. Of course, diode lasers having the same phase will not interact with the photocathode 138 through Coulomb force.
Can stimulate electron emission from the region. Thus, a diode laser array large enough to cover one dimension of the entire wafer pattern can be easily provided without interference between the beams. The array is then scanned across the photocathode 138, transferring the entire pattern to a silicon wafer.

【0109】電子放出を刺激するダイオードレーザをパ
ルスした結果得られる、光電陰極138のパルス出力
は、光電陰極138の電子放出面近傍の電子の増強を低
下させる、第2の利点を有する。これにより、クーロン
空間電荷効果が低減され、放出された電子のパルスビー
ムの強度が、連続して放出されるビームよりも大きくな
る。電子ビームの平均パワーが最大となる最適デューテ
ィサイクルがある。
The pulse output of photocathode 138 resulting from pulsing the diode laser to stimulate electron emission has the second advantage of reducing the enhancement of electrons near the electron emission surface of photocathode 138. As a result, the Coulomb space charge effect is reduced, and the intensity of the emitted pulse beam of electrons becomes greater than that of a continuously emitted beam. There is an optimal duty cycle at which the average power of the electron beam is maximized.

【0110】オンオフ半導体ウェーハの製造にあたって
は、有用な電子ビームリソグラフィーシステムを提供す
るために、シングルパルス電子ビームは、走査レンズ配
置と関連して使用され得ると考えられる。パルスレーザ
ビームは、光電陰極138からの電子放出を刺激し、電
子レジスト層144でコートしたシリコンウェーハ14
2上にパターンを書き込むための電子ビームを発生す
る。パルスを発生させた結果生じる、クーロン空間電荷
効果の低減のために、ビーム強度全体が、連続して放出
されるビームで可能な強度よりも大きくなり得る。
In the manufacture of on-off semiconductor wafers, it is contemplated that a single pulsed electron beam can be used in conjunction with a scanning lens arrangement to provide a useful electron beam lithography system. The pulsed laser beam stimulates the emission of electrons from the photocathode 138 and the silicon wafer 14 coated with the electron resist layer 144
2 to generate an electron beam for writing a pattern. Due to the reduced Coulomb space charge effect resulting from the generation of the pulse, the overall beam intensity can be higher than possible with a continuously emitted beam.

【0111】上記のような電子放出を刺激するダイオー
ドレーザ1−Dアレイおよびダイオードレーザアレイ
は、多数の1−Dアレイを含むサイクルの異なるタイム
スロット中に電子を放出する隣接したダイオードレーザ
に対して二次元であり得る。約10ギガHzでパルスを
発生させるモードロック型ダイオードレーザでは、各々
が異なって割り付けられたタイムスロットを有する、数
十のダイオードアレイが供給され得る。このことによ
り、ビーム相互作用の問題を引き起こさずに発生される
任意の大きさのアレイに十分な数のタイムスロットが供
給され得る。次いで、2−Dエッジは、シリコンウェー
ハにマスクパターン全体を一回で搬送するために使用さ
れ得る。
A diode laser 1-D array and a diode laser array for stimulating electron emission as described above are used for adjacent diode lasers that emit electrons during different time slots of a cycle containing multiple 1-D arrays. It can be two-dimensional. In a mode-locked diode laser that generates pulses at about 10 GHz, dozens of diode arrays, each with differently assigned time slots, can be provided. This can provide a sufficient number of time slots for an array of any size that is generated without causing beam interaction problems. The 2-D edge can then be used to transfer the entire mask pattern to the silicon wafer in one go.

【0112】図2を参照して記載したアクティブモード
ロック型ダイオードレーザアレイは、パターン化された
シリコンウェーハを製造する迅速で有効な手段を供給す
るが、任意の適切な周波数で、レーザビームまたは他の
光源から光をパルス状に発生させて同一の結果が得られ
る。特に記載したモノシリックダイオードレーザ以外の
光源のパルスアレイはまた、本発明の本実施態様に使用
されると考えられる。このような配置の一例としては、
独立した受動モードロック型ダイオードレーザアレイが
挙げられる。同位相の電子放出を促進するために、ダイ
オードレーザ間のリークをなくし、後方反射からのリー
クを確実に防止するように、ダイオードレーザに十分な
間隔をあけることにより、同一のキャビティ寸法を有す
る複数のダイオードレーザの出力ビームの位相はランダ
ムになり得る。パルス出力の周波数サイクル内で異なる
数十のタイムスロットを得ることができるため、光電陰
極138から刺激されて放出される電子ビームと、光電
陰極138の近位領域から放出される他のビームとの間
には相互作用がない。
The active mode-locked diode laser array described with reference to FIG. 2 provides a fast and effective means of producing a patterned silicon wafer, but at any suitable frequency, a laser beam or other. The same result can be obtained by generating light from the light sources in a pulse shape. Pulse arrays of light sources other than the monolithic diode lasers specifically described are also contemplated for use in this embodiment of the invention. An example of such an arrangement is:
An independent passive mode-locked diode laser array can be used. In order to promote in-phase electron emission, a sufficient distance between the diode lasers is ensured by eliminating the leakage between the diode lasers and ensuring that leakage from back reflection is prevented. The phase of the output beam of the diode laser can be random. Dozens of different time slots can be obtained within the frequency cycle of the pulse output, so that the electron beam stimulated and emitted from photocathode 138 and the other beam emitted from the proximal region of photocathode 138 There is no interaction between them.

【0113】クーロン相互作用を避けるように、電子の
ランダム放出を刺激するためのもう1つのアプローチと
しては、拡散スクリーンを通過するために分散するシン
グルレーザからのパルス出力の使用が考えられる。拡散
スクリーンは、ランダムタイムスロット割付で、レーザ
パルスを複数のパルス出力に分割する。これらの出力
は、光電陰極138からの電子放出を刺激するために、
受動モードロック型のダイオードレーザアレイのランダ
ム出力と同様に使用され得る。
Another approach to stimulating the random emission of electrons to avoid Coulomb interactions is to use a pulsed output from a single laser that is dispersed to pass through a diffusing screen. The diffusion screen divides the laser pulse into a plurality of pulse outputs with random time slot assignment. These outputs are used to stimulate electron emission from the photocathode 138,
It can be used as well as the random output of a passive mode-locked diode laser array.

【0114】図12の電子ビームリソグラフィー装置を
参照して記載した電子ビーム放出装置は、例えば、走査
および光電子放出への応用に使用され得る高強度な電子
ビームを供給するのにも使用され得る。上記の各々の異
なって割り付けられたタイムスロットを有する光電陰極
から、複数のパルス出力を発生するための任意の手段
が、この応用に使用され得る。記載の配置により高強度
なビームを形成するためには、複数の電子ビームの各々
を、シングルポイントに集中させるレンズ系が設けられ
る。異なるタイムスロット割付のために、ビームの焦点
をぼかす傾向のあるクーロン力相互作用は生じない。
The electron beam emitting apparatus described with reference to the electron beam lithographic apparatus of FIG. 12 can also be used to supply high intensity electron beams that can be used, for example, in scanning and photoemission applications. Any means for generating multiple pulse outputs from a photocathode having each of the above-mentioned differently assigned time slots can be used in this application. In order to form a high-intensity beam by the above-described arrangement, a lens system for focusing each of the plurality of electron beams at a single point is provided. Due to the different time slot assignments, there is no Coulomb force interaction that tends to defocus the beam.

【0115】高強度なビームは、実質的に連続してお
り、クーロン間隔電荷効果を避けるためにパルスされた
結果生じる、より高度な強度の各ビームからも利得があ
る。このタイプの高強度な電子ビームは、任意の望まし
い用途に使用され得る。
The high intensity beams are substantially continuous, and there is also gain from each higher intensity beam that results from being pulsed to avoid Coulomb spacing charge effects. This type of high intensity electron beam can be used for any desired application.

【0116】各々異なって割り付けられたタイムスロッ
トを有するパルス電子ビームのアレイはまた、ダイオー
ドレーザアレイの数と、または光電陰極138からの電
子放出の異なる領域の数と同等な要因によって、情報を
より速く得るという利点を、電子顕微鏡に使用される複
数の電子ビームに提供するためにも使用され得る。
An array of pulsed electron beams, each having a differently assigned time slot, can also provide more information by a factor equivalent to the number of diode laser arrays or the number of different regions of electron emission from photocathode 138. It can also be used to provide the advantage of getting faster to multiple electron beams used in electron microscopes.

【0117】本発明の5番目の実施態様を、図13を参
照しながら説明する。ダイオードレーザアレイ150
は、光学プロセッサのクロックサイクルで、パルス出力
を供給する。ダイオードレーザアレイのパルス出力は、
処理されるデータに応じて、時分割多重され、ディジタ
ル方式で変調される。1つの特定の配置では、時分割多
重されるダイオードレーザアレイからの信号によって搬
送されるデータは、ベクタIiを示す。ダイオードレー
ザアレイ150からの出力は、レンズ152を通過して
集められる。変調器154、例えば、音響光学変調器
は、レンズ152の焦点面に設けられている。この特定
の実施態様では、変調器154は、一次元であり、プロ
セッサのクロックサイクルよりもはるかに高い反復サイ
クルで、データ上で連続してシングル操作を行う。
The fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Diode laser array 150
Provides a pulse output in the clock cycle of the optical processor. The pulse output of the diode laser array is
The data is time-division multiplexed and modulated digitally according to the data to be processed. In one particular arrangement, data carried by the signal from the diode laser array to be time division multiplexed shows vector I i. The output from diode laser array 150 is collected through lens 152. A modulator 154, for example, an acousto-optic modulator, is provided on the focal plane of the lens 152. In this particular embodiment, modulator 154 is one-dimensional and performs a single operation on the data continuously with repetition cycles much higher than the processor clock cycle.

【0118】各々のダイオードレーザアレイからの出力
ビームは、変調器154を通過し、変調器154に付与
される波形に応じて作用する。変調器154を通過する
ビームは、レンズ156を通過して検波器アレイ158
に集められる。ここで、各検波器は、ダイオードレーザ
アレイの各々の出力ビームを検出する。
The output beam from each diode laser array passes through modulator 154 and acts according to the waveform applied to modulator 154. The beam passing through modulator 154 passes through lens 156 and passes through detector array 158.
Collected in. Here, each detector detects each output beam of the diode laser array.

【0119】1つの実施態様における反復波形は、ベク
タを示す。これは、音響光学変調器によって引き起こさ
れる回折のために、例えば「1」のみが検出されるよう
に検波器アレイ158を配置する場合の、2進検波器で
ある。ダイオードレーザアレイの出力によって示される
信号がベクタであり、変調器に入力される反復波が別の
ベクタを示す場合には、ベクタ/ベクタ乗法が成し遂げ
られ得る。本発明のこの局面のシステムを用いることに
より、異なるエンティティーを示すデータ上で、他の機
能が成し遂げられ得る。
[0119] The repetitive waveform in one embodiment indicates a vector. This is a binary detector where the detector array 158 is arranged so that, for example, only "1" is detected due to diffraction caused by the acousto-optic modulator. If the signal indicated by the output of the diode laser array is a vector and the repetitive wave input to the modulator indicates another vector, vector / vector multiplication may be achieved. By using the system of this aspect of the invention, other functions can be accomplished on data representing different entities.

【0120】基本的には、プロセッサのクロックサイク
ルよりも速い速度で動作する変調器を用いることによっ
て、多数のデータ素子における動作が、1つのクロック
サイクル内で成し遂げられる。従って、変調器は、シス
テムを複雑にするより高次元のアレイが必要とされない
ように、実質的に連続して機能し得る。これにより、時
分割多重される多数のダイオードレーザによる処理がス
ピードアップする。さらに、より速い処理が必要とされ
る場合には、一次元または二次元アレイの変調器が設け
られ得、アレイにおける多数の素子によるさらなるスピ
ードアップが成し遂げられる。この場合、多数の時分割
多重されたアレイが、データを変調器に供給するために
必要となる。
Basically, by using a modulator that operates at a faster rate than the processor clock cycle, operations on multiple data elements can be accomplished within one clock cycle. Thus, the modulator may function substantially continuously so that higher order arrays that complicate the system are not required. This speeds up processing by a large number of time-division multiplexed diode lasers. In addition, if faster processing is required, a one-dimensional or two-dimensional array of modulators can be provided, with further speedup achieved by the large number of elements in the array. In this case, a large number of time division multiplexed arrays are needed to provide data to the modulator.

【0121】本発明のこの局面の実施態様では、ダイオ
ードレーザのパルス出力の周波数は重要でない。重要な
のは、変調器が、プロセッサのクロックサイクルよりも
高い変調帯域幅、すなわちレーザの帯域幅を有している
ことである。このことは、変調器が電子光学変調のよう
な非キャリヤ効果を用いて動作する場合に、一般にあて
はまる。
In an embodiment of this aspect of the invention, the frequency of the pulse output of the diode laser is not critical. Importantly, the modulator has a modulation bandwidth that is higher than the clock cycle of the processor, ie, the bandwidth of the laser. This is generally true when the modulator operates using non-carrier effects such as electro-optic modulation.

【0122】従って、図2に示される実施態様に関連し
て記載したレーザ以外のダイオードレーザが考えられて
いる。
Accordingly, diode lasers other than those described in connection with the embodiment shown in FIG. 2 are contemplated.

【0123】上記の本発明の各実施態様は、各ダイオー
ドレーザに共通のパルスサイクル内で、連続してパルス
出力を発生するように配置されたダイオードレーザアレ
イへの実用的な応用を提供する。このタイプの配置によ
り、広範囲な応用が提供され、その特定の応用について
は上述の通りである。
The embodiments of the present invention described above provide practical applications to diode laser arrays arranged to generate a continuous pulse output within a pulse cycle common to each diode laser. This type of arrangement provides a wide range of applications, the specific applications of which are described above.

【0124】[0124]

【発明の効果】本発明のダイオードレーザによれば、出
力強度及び出力安定度が高く、広範囲の応用に適したレ
ーザ源を得ることができる。このダイオードレーザを使
用したシステム及び装置により得られる利点を以下に示
す。
According to the diode laser of the present invention, a laser source having high output intensity and output stability and suitable for a wide range of applications can be obtained. The advantages obtained by the system and the apparatus using the diode laser are as follows.

【0125】本発明の光通信システムによれば、約10
0ギガHzの帯域幅を有する光伝送が可能となり、数千
のビデオチャネルを同時に伝送することができるように
なる。これにより、受信者があらゆる番号のチャネルを
検出すること、及び数千の放送から個々の番組を連続し
て選択することが可能となる。
According to the optical communication system of the present invention, about 10
Optical transmission with a bandwidth of 0 giga Hz is possible, and thousands of video channels can be transmitted simultaneously. This allows the receiver to detect any number of channels and to continuously select individual programs from thousands of broadcasts.

【0126】本発明のサンプリングプローブによれば、
サンプリングプローブの光ビームを捕らえる波形の周波
数に同期させる必要がないため、及び波形が多数のサン
プリングサイクルにわたって捕らえられる必要もないた
め、サンプリングサイクルにおける必要な電子を減少さ
せることができる。
According to the sampling probe of the present invention,
The number of electrons required in a sampling cycle can be reduced because the light beam of the sampling probe does not need to be synchronized to the frequency of the captured waveform and the waveform need not be captured over multiple sampling cycles.

【0127】本発明の光プローブによれば、従来と同じ
数のサンプルを取り出す場合、サンプルを取り出す時間
は反復サイクル内に割り付けられるタイムスロット数だ
け減少する。このため、サイクル数が少ない場合には、
分解能が向上する。また、サンプルを従来と同じ時間の
間に取り出す場合は、分解能及び信号対騒音比率が向上
する。
According to the optical probe of the present invention, when the same number of samples are taken as before, the time for taking out samples is reduced by the number of time slots allocated within the repetition cycle. Therefore, when the number of cycles is small,
Resolution is improved. Also, if samples are taken during the same time as before, resolution and signal-to-noise ratio are improved.

【0128】本発明の電子ビーム放出装置によれば、電
子顕微鏡に使用される高強度の電子ビームを得ることが
できる。
According to the electron beam emitting device of the present invention, a high-intensity electron beam used for an electron microscope can be obtained.

【0129】本発明の電気光学式又は光学式プロセッサ
によれば、多数のデータ素子における動作が、1つのク
ロックサイクル内で行われ、時分割多重化ダイオードレ
ーザによる処理速度が向上する。
According to the electro-optical or optical processor of the present invention, operations on a large number of data elements are performed within one clock cycle, and the processing speed of the time division multiplexed diode laser is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ダイオードキャビティ長さ約4mmのダイオー
ドレーザの周波数応答の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of the frequency response of a diode laser with a diode cavity length of about 4 mm.

【図2】アクティブモードロック型モノリシックダイオ
ードレーザアレイの概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an active mode-locked monolithic diode laser array.

【図3】図2のアレイの複数のダイオードレーザの各々
に無線周波数信号を供給するのに適したマイクロストリ
ップラインの断面図である。
3 is a cross-sectional view of a microstrip line suitable for providing a radio frequency signal to each of a plurality of diode lasers of the array of FIG.

【図4】複数のダイオードレーザにr.f.信号を搬送
する複数のマイクロストリップラインの概略平面図であ
る。
FIG. 4 shows a plurality of diode lasers having r. f. FIG. 3 is a schematic plan view of a plurality of microstrip lines that carry signals.

【図5】ダイオードレーザの1つの型の断面および側面
透視図である。
FIG. 5 is a cross-sectional and side perspective view of one type of diode laser.

【図6】光通信システムの基本構成要素の概略図であ
る。
FIG. 6 is a schematic diagram of basic components of an optical communication system.

【図7】本発明の第2の局面の光通信システムの概略図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram of an optical communication system according to a second aspect of the present invention.

【図8】図7のシステムにより搬送され得るデジタル信
号の概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a digital signal that can be carried by the system of FIG. 7;

【図9】周知の光サンプラの概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram of a known optical sampler.

【図10】周知の電子ビームリソグラフィ装置の概略図
である。
FIG. 10 is a schematic view of a known electron beam lithography apparatus.

【図11】本発明の第3の局面による光サンプラの概略
図である。
FIG. 11 is a schematic diagram of an optical sampler according to a third aspect of the present invention.

【図12】本発明の第4の局面による電子ビームリソグ
ラフィ装置の概略図である。
FIG. 12 is a schematic diagram of an electron beam lithography apparatus according to a fourth aspect of the present invention.

【図13】本発明の第5の局面による光並列プロセッサ
の概略図である。
FIG. 13 is a schematic diagram of an optical parallel processor according to a fifth aspect of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ダイオードレーザ 12 アレイ 14 分割コンタクト 16 分割コンタクト 18 分割コンタクト 20 マイクロストリップライン 22 金属バックプレーン 24 基板 26 レーザ領域 28 誘電体 30 金属ライン 32 RF入力ライン 34 副枝路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Diode laser 12 Array 14 Split contact 16 Split contact 18 Split contact 20 Microstrip line 22 Metal backplane 24 Substrate 26 Laser area 28 Dielectric 30 Metal line 32 RF input line 34 Sub branch

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ほぼ同じ周波数を有する第1入力信号に
反応して、これとほぼ同じ周波数のパルス出力を発生す
る複数のダイオードレーザと、 該複数のダイオードレーザの各々に第2入力信号を供給
する手段と、 該パルス出力のパルス周波数サイクル内で、該ダイオー
ドレーザの各々からの出力パルスに各タイムスロット
を割り付けるために、該第2入力信号を供給する手段
複数のダイオードレーザの各々との間を該第2入力信
号の進む距離が異なるように、該第2入力信号を供給す
る手段を該複数のダイオードレーザの各々に接続する手
段と、 を備えたレーザアレイ。
1. A plurality of diode lasers for generating a pulse output having substantially the same frequency in response to a first input signal having substantially the same frequency, and supplying a second input signal to each of the plurality of diode lasers. means for, in a pulse frequency cycles of the pulse output, in order to allocate each time slot to the output pulses from each of the diode laser, means for supplying said second input signal
Between each of the plurality of diode lasers such that the distance traveled by the said second input signal are different, comprising: means for connecting the means for supplying the second input signal to each of the plurality of diode lasers, the Laser array.
【請求項2】 前記複数のダイオードレーザが、複数の
モードロック型ダイオードレーザを備えている、請求項
1に記載のレーザアレイ。
2. The laser array according to claim 1, wherein said plurality of diode lasers comprises a plurality of mode-locked diode lasers.
【請求項3】 前記複数のダイオードレーザが、複数の
利得スイッチダイオードレーザを備えている、請求項1
に記載のレーザアレイ。
3. The method according to claim 1, wherein the plurality of diode lasers includes a plurality of
2. A gain switched diode laser.
3. The laser array according to claim 1.
【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載のダイ
オードアレイを備えている光通信システムであって、該
光通信システム内で伝送のために情報を搬送するために
前記複数のダイオードレーザの各々の出力パルスを変調
する、手段をさらに備えている、光通信システム。
4. A die according to claim 1, wherein
An optical communication system including an auto-array,
To carry information for transmission in optical communication systems
Modulating the output pulse of each of the plurality of diode lasers
An optical communication system further comprising:
【請求項5】 請求項1から3のいずれかに記載のダイ
オードレーザアレイと、探測された現象の特性に反応し
て、レーザビームの各々の特性の変化を検出する手段と
を備えており、これによって、該ダイオードレーザの各
々に割り付けられた前記タイムスロットの各々におい
て、探測された現象に関する情報を得る、光サンプリン
グプローブ。
5. A die according to claim 1, wherein
Reacts to the characteristics of the auto laser array and the probed phenomena.
Means for detecting a change in each characteristic of the laser beam;
And thereby each of the diode lasers
In each of the individually allocated time slots
To get information about the phenomena detected
Gprobe.
【請求項6】 光電陰極と、該光電陰極からの電子ビー
ム放出を刺激する、請求項1から3のいずれかに記載の
レーザアレイとを備えている、電子ビーム放出を誘導す
る装置。
6. A photocathode and an electron beam from the photocathode.
4. A method according to claim 1, which stimulates the release of the drug.
A laser array for inducing electron beam emission
Device.
【請求項7】 電子ビームリソグラフィー装置に含まれ
る所望のパターンに従って、前記光電陰極からの電子放
出を選択的に阻止する手段をさらに備えている、請求項
6に記載の電子ビーム放出を誘導する装置。
7. An electron beam lithography apparatus, comprising :
Electron emission from the photocathode according to a desired pattern
Claims further comprising means for selectively blocking exit.
An apparatus for inducing electron beam emission according to claim 6.
【請求項8】 前記電子の放出を選択的に阻止する手段
が、前記光電陰極 からの電子ビーム放出を誘導すること
により、前記レーザから放出される光の通過を選択的に
遮断するためにマスクを備える、請求項7に記載の装
置。
8. A means for selectively blocking emission of said electrons.
Induces electron beam emission from the photocathode
Selectively passes the light emitted from the laser.
The device of claim 7, comprising a mask for blocking.
Place.
【請求項9】 前記電子の放出を選択的に阻止する手段
が、所望のパターンに従って、前記レーザアレイからの
光の放出を選択的に阻止する手段を備えている、請求項
7に記載の装置。
9. A means for selectively blocking emission of said electrons.
According to the desired pattern,
Claims: Means for selectively blocking light emission
An apparatus according to claim 7.
【請求項10】 レーザアレイを備えている電気光学式
または光学式プロセッサであって、変調のための信号を
供給するために配列されている、請求項1から3のいず
れかに記載のレーザアレイを備えている電気光学式又は
光学式プロセッサ。
10. An electro-optical type having a laser array.
Or an optical processor that converts the signal for modulation
4. A method as claimed in claim 1, wherein the means is arranged for supplying.
An electro-optic or a laser array comprising
Optical processor.
【請求項11】 複数のアクティブモードロック型ダイ
オードレーザであって、該レーザの各々が、該ダイオー
ドレーザの各々のキャビティの寸法によって決定される
ほぼ同じ共振周波数でパルス出力を発生する複数のア
クティブモードロック型ダイオードレーザと、 共振周波数サイクル内で、伝送のための該ダイオードレ
ーザの各々からの該パルス出力に、各々のタイムスロッ
トを割り付ける手段と を備え、 該タイムスロットを割り付ける手段は、 該複数のダイオードレーザの各々に入力信号を供給する
手段と、 該パルス出力のパルス周波数サイクル内で、該ダイオー
ドレーザの各々からの該出力パルスに該タイムスロット
の各々を割り付けるために、該入力信号を供給する手段
と該複数のダイオードレーザの各々との間を該入力信号
の進む距離が異なるように、該入力信号を供給する手段
を該複数のダイオードレーザの各々に接続する手段と、 を備えている、光伝送システム。
11. A plurality of active mode-locked diode laser, each of the laser, at approximately the same resonant frequency determined by the dimensions of each cavity of the diode laser for generating a pulse output, a plurality of and an active mode-locked diode laser at the resonant frequency cycle in the pulse output from each of the diode laser for transmission, and means for allocating each time slot, the means for allocating said time slots, Supplying an input signal to each of the plurality of diode lasers;
Means and the diode within a pulse frequency cycle of the pulse output.
The output pulse from each of the lasers to the time slot
Means for providing the input signal for allocating each of the
And the input signal between the plurality of diode lasers and
Means for supplying the input signal so that the distance traveled by the
Connecting to each of the plurality of diode lasers .
【請求項12】 伝送のために情報を搬送するために、
前記複数のダイオードレーザの各々からの前記出力パル
スを変調する手段をさらに備えている、請求項11に記
載の光伝送システム。
12. To carry information for transmission,
The output pulse from each of the plurality of diode lasers;
12. The apparatus according to claim 11, further comprising: means for modulating a signal.
Optical transmission system.
【請求項13】 前記タイムスロットの各々を割り付け
る手段が、前記ダイオードレーザの前記共振周波数とほ
ぼ同じ周波数を有する信号を、前記複数のモードロック
型ダイオードレーザの各コンタクトに供給する手段を備
えている、該入力信号の位相が、該ダイオードレーザの
各々において異なる、請求項11または12に記載の光
伝送システム。
13. Allocating each of said time slots
Means for controlling the resonance frequency of the diode laser.
A plurality of mode-locked signals having substantially the same frequency.
Means to supply each contact of the diode laser
The phase of the input signal is
13. The light according to claim 11 or 12, wherein each is different.
Transmission system.
【請求項14】 無線周波数源(r.f.)から前記ダ
イオードレーザアレイまでの各々の長さが、前記複数の
アクティブモードロック型ダイオードレーザの各々にお
いて、前記入力信号の異なる位相を供給するために異な
る、請求項13に記載の光伝送システム。
14. A radio frequency source (rf) from said radio frequency source (rf).
Each length up to the laser diode array is
Active mode-locked diode lasers
To provide different phases of the input signal.
The optical transmission system according to claim 13, wherein:
【請求項15】 ほぼ同じ周波数を有する入力信号に反
応して、これとほぼ同じ周波数のパルス出力を発生する
複数のダイオードレーザと、該複数のダイ オードレーザ
から出力される各レーザビームが、試験中の現象を探索
するために方向付けられ、該複数のダイオードレーザの
各々に入力信号を供給する手段と、異なるタイムスロッ
トが、該パルス出力のパルス周波数サイクル内で、該ダ
イオードレーザの各々からの該出力パルスに割り付けら
れ、探測された現象の特性に反応して該レーザビームの
各々の特性の変化を検出する手段とを備え、これによ
り、該ダイオードレーザの各々に割り付けられた該タイ
ムスロットの各々における該現象に関する情報を得る、
光サンプリング装置。
15. An input signal having substantially the same frequency.
In response, a pulse output of approximately the same frequency is generated.
A plurality of diode lasers, diode lasers of the plurality of
Search for phenomena under test with each laser beam output from
Of the plurality of diode lasers
Means for supplying input signals to each, and different time slots
Within the pulse frequency cycle of the pulse output.
Assigned to the output pulse from each of the diode lasers
Of the laser beam in response to the properties of the probed phenomenon.
Means for detecting a change in each characteristic.
And the tie assigned to each of the diode lasers
Get information about the phenomenon in each of the slots
Optical sampling device.
【請求項16】 信号源と前記ダイオードレーザの各々
との間における、前記入力信号が進む距離が異なるよう
に、前記複数のダイオードレーザの各々に該信号源を接
続する手段をさらに備えている、請求項15に記載の光
サンプリング装置。
16. A signal source and each of said diode lasers.
And the distance traveled by the input signal is different between
Connecting the signal source to each of the plurality of diode lasers.
16. The light of claim 15, further comprising means for connecting.
Sampling device.
【請求項17】 陰極とクーロン相互作用を受けるのに
十分近接した、該陰極の複数の領域の各々からのパルス
電子放出が、異なる各タイムスロットを占めるように、
陰極の複数の領域からのパルス電子放出を誘導する、少
なくとも1つのパルスレーザ源からなる手段とを備え、
前記少なくとも1つのパルスレーザ源が、ほぼ同じ周波
数を有する入力信号に反応してこれとほぼ同じ周波数
で、パルス出力を発生する複数のダイオードレーザを備
えており、さらに該複数のダイオードレーザの各々に入
力信号を供給する手段と、該パルス出力のパルス周波数
サイクル内で、該ダイオードレーザの各々からの出力パ
ルスに各タイムスロットを割り付けるために、該信号供
給手段と該複数のダイオードレーザの各々との間におい
て、入力信号が進む距離が異なるように、該複数のダイ
オードレーザの各々に、該信号供給手段を接続する手段
とを備えている、電子ビーム放出装置。
17. Receiving Coulomb interaction with the cathode
Pulses from each of the plurality of regions of the cathode in sufficiently close proximity
So that the electron emission occupies each different time slot,
A small amount to induce pulsed electron emission from multiple regions of the cathode
Means comprising at least one pulsed laser source,
The at least one pulsed laser source has substantially the same frequency;
About the same frequency in response to an input signal with a number
Have multiple diode lasers that generate pulse output
Into each of the plurality of diode lasers.
Means for supplying a force signal and a pulse frequency of the pulse output
Within a cycle, the output power from each of the diode lasers
To assign each time slot to
Between the supply means and each of the plurality of diode lasers.
So that the distance traveled by the input signal is different.
Means for connecting the signal supply means to each of the laser diodes
An electron beam emission device comprising:
【請求項18】 プロセッサのクロックサイクルでパル
ス出力を供給する複数のダイオードレーザと、該プロセ
ッサの該クロックサイクル内で、該ダイオードレーザの
各々からの該出力パルスに、各タイムスロットを割り付
ける手段と、第1データ信号に応じて、該ダイオードレ
ーザアレイの各々からのパルス出力を変調する手段と、
該複数のダイオードレーザの該変調出力を変調器に連続
して供給する手段と、変調信号を供給するために、第2
データ信号に応じて、該ダイオードレーザの該変調出力
を変調する手段とを備え、該変調が、該ダイオードレ
ザの各々からの該出力の帯域幅よりも大きい帯域幅を有
する、光学/電気光学式プロセッサ。
18. The method according to claim 17 , wherein
A plurality of diode lasers for providing a laser output;
Within the clock cycle of the diode laser,
Assign each time slot to the output pulse from each
And a diode circuit according to the first data signal.
Means for modulating the pulse output from each of the user arrays;
Continuously output the modulated outputs of the plurality of diode lasers to a modulator
Means for supplying the modulated signal and a second
The modulated output of the diode laser in response to a data signal
And means for modulating, modulation is the diode Les chromatography
Have a bandwidth greater than the bandwidth of the output from each of the
Optical / electro-optical processor.
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