JP3137720B2

JP3137720B2 - 光電変換デバイスおよびそれを用いた光論理演算デバイス

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Publication number: JP3137720B2
Application number: JP04084761A
Authority: JP
Inventors: 誠田辺; 田中　　誠
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 2001-02-26
Anticipated expiration: 2016-02-26
Also published as: JPH05251729A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光信号を検出しこれを
電気信号に変換する光電変換デバイスおよびそれを用い
た光論理演算デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光電変換素子として、アバランシ
ェフォトダイオード（ＡＰＤ）やＳ_i−ＰＩＮ型フォト
ダイオード（Ｓ_i−ＰＩＮ型ＰＤ）が知られている。Ａ
ＰＤは、電子なだれによる光電流の増倍作用があり、こ
れによって、一般に良好な受光感度を有している。一
方、Ｓ_i−ＰＩＮ型ＰＤは、通常のフォトダイオード
（ＰＤ）のｐ層とｎ層との間に高抵抗層（ｉ層）を設
け、ＰＩＮ型にして受光感度の向上を図っているが、Ａ
ＰＤと比べると受光感度は低い。従って、高い受光感度
の必要な用途では、ＡＰＤが使われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＡＰＤ
は、Ｇａ等を用いており作成が難かしく、また温度依存
性が高いので、量産に適しないという欠点があった。ま
た、従来の光電変換素子では、光論理演算デバイス等の
設計を行なう際、小型集積化が困難であった。

【０００４】本発明は、光信号を効率良く電気信号に変
換することができ、かつ量産に適し小型集積化の可能な
光電変換デバイスおよびそれを用いた光論理演算デバイ
スを提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、円筒状の外周面が受光面と
して機能するように形成された光信号検出部と、光信号
検出部の円筒状の外周面に形成された複数の環状光導波
路と、前記各環状光導波路に光信号を入力するための搬
送用光導波路とを備えていることを特徴としている。

【０００６】請求項２記載の光電変換デバイスでは、上
記光信号検出部が、ｐ型半導体層と、真性半導体層と、
ｎ型半導体層とが中心から同心円的に順次に配置され、
受光面の屈折率が、前記環状光導波路の屈折率よりも小
さいものとなっていることを特徴としている。

【０００７】また、請求項３記載の光電変換デバイスで
は、上記環状光導波路および搬送用光導波路の外周を覆
う光遮蔽部がさらに設けられており、該光遮蔽部の屈折
率が、前記環状光導波路の屈折率よりも小さいものとな
っていることを特徴としている。

【０００８】また、請求項４記載の光電変換デバイスで
は、上記環状光導波路に入力した光信号が定在波状態と
なるように、環状光導波路の半径が設定されていること
を特徴としている。

【０００９】また、請求項５記載の光電変換デバイスで
は、上記環状光導波路と上記搬送用光導波路との接続部
に、局所的に屈折率の異なる材料で形成されたハーフミ
ラーが設けられていることを特徴としている。

【００１０】また、請求項６記載の光電変換デバイスで
は、請求項１記載の光電変換デバイスが２次元的に複数
配備されて、集積型アレイデバイスとして構成されてい
ることを特徴としている。

【００１１】また、請求項７記載の光電変換デバイスで
は、２次元的に配置された上記光電変換デバイスの光信
号検出部の一方の電極がアレイの片面全体に密着して設
けられていることを特徴としている。

【００１２】また、請求項８記載の発明では、請求項１
記載の光電変換デバイスに加えてさらに演算手段が設け
られており、該演算手段は、光電変換デバイスの光信号
検出部で検知されたレベルに基づき論理和，論理積演算
を行なうようになっていることを特徴としている。

【００１３】

【作用】本発明の光電変換デバイスでは、複数の環状光
導波路に光信号がそれぞれ入力すると、入力した各光信
号は、各環状光導波路を還流し、光信号検出部の円筒形
の対応した受光面にそれぞれ入力し、光信号検出部で加
算された形で検出される。

【００１４】また、本発明の光論理演算デバイスは、上
記光電変換デバイスの光信号検出部で加算されたレベル
を例えば所定の閾値と比較することで、論理和，論理積
演算を行なう。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係る光電変換デバイスの一実施例
の構成図である。図１の光電変換デバイス１は、受光感
度をもつ材料で円筒状に形成された光信号検出部２と、
円筒形状の光信号検出部２の外周面に密着して形成され
たＸ信号，Ｙ信号用の２つの円筒環状の環状光導波路
３，４と、各環状光導波路３，４の一部にそれぞれ密接
して形成されたＸ信号，Ｙ信号用の２つの搬送用光導波
路５，６とを有している。

【００１６】図２（ａ）は図１の光電変換デバイス１の
詳細断面図、図２（ｂ）は光電変換デバイス１の光信号
検出部２についての部分詳細断面図である。図２
（ａ），（ｂ）を参照すると、光信号検出部２は、ｐ型
半導体層１０と、真性半導体層（ｉ層）１１と、ｎ型半
導体層１２とが中心から同心円的に順次に配置されて円
筒形状に形成されており、その上面と底面とにはそれぞ
れ電極１３，１４が形成されている。すなわち、光信号
検出部２は、ＰＩＮ型構造をもつ受光体として構成さ
れ、また、円筒状の外周面全てが受光面として機能する
ようになっている。

【００１７】また、環状光導波路３，４および搬送用光
導波路５，６（図２（ａ），（ｂ）では搬送用光導波路
５，６を図示せず）の周りには、これらを外部と光遮蔽
するために光遮蔽部１５が設けられ、また、環状光導波
路３と環状光導波路４との間にもこれらの導波路３，４
間での光信号の漏れを防ぐため、光遮蔽部１６が設けら
れている。

【００１８】より詳しくは、環状光導波路３，４および
搬送用光導波路５，６は、光遮蔽部１５，１６を形成す
る材料の屈折率よりも高い屈折率をもつ材料で形成さ
れ、光導波路と光遮蔽部との境界において光導波路内の
光信号が全反射に近く漏れ光が少ない状態にするのに必
要な材料で形成されている。なお、このかわりに、上記
境界にクラッド層を配置してこの境界での屈折率の変化
を調整することによって、境界で全反射に近い状態にす
ることも可能である。また、光信号検出部２について
は、これを環状光導波路３，４の屈折率よりも小さな屈
折率の材料で形成するのが良く、従って、環状光導波路
３，４と光信号検出部２との境界においても環状光導波
路３，４内の光信号が全反射に近い状態となるようにす
るのが望ましいが、光信号検出部２の受光感度に見合う
小さな割合で光信号検出部２への漏れ光が存在するよう
にする必要がある。

【００１９】具体的には、光導波路３，４，５，６の材
料には屈折率が約２程度のＳ_iＯが用いられ、また光遮
蔽部１５，１６には、Ｓ_iＯの屈折率（〜２）に比べて
低い屈折率（〜１．５）をもつＳ_iＯ₂が用いられる。ま
た、光信号検出部２の材料には、多結晶シリコンが用い
られる。

【００２０】また、各環状光導波路３，４は、環状光導
波路３，４の各円周が各光信号の中心波長の整数倍とな
るように、各半径が設定される。例えば光信号の中心波
長が６５０ｎｍの場合には、半径は１μｍに設定され
る。この場合には、各環状光導波路３，４内を還流する
光信号を定在波状態にすることができる。

【００２１】図３Ａ（ａ）乃至（ｆ），図３Ｂ（ｇ）乃
至（ｋ）は図１，図２（ａ），（ｂ）の光電変換デバイ
ス１の作成工程の一例を示す図である。この作成例で
は、先づ、図３Ａ（ａ）に示すように、Ｓ_i基板２０上
にＡｌを蒸着し、下部電極１４を形成する。なお、電極
１４の材料としてはＡｌの他に、融点の高いＷ等を用い
ることもできる。次いで、下部電極１４上にＣＶＤ法等
でｐ型多結晶シリコン層２１を堆積する。このとき、Ｃ
ＶＤ反応器には、例えばジボランガスＢ₂Ｈ₆／Ｓ_iＨ₄を
原料として、基板２０を例えば２５０℃で加熱する。

【００２２】このようにして、ｐ型多結晶シリコン層２
１を形成した後、図３Ａ（ｂ）に示すように、ｐ型多結
晶シリコンを光信号検出部２のｐ型半導体層１０として
中心に残すよう、ｐ型多結晶シリコン層２１に対しエネ
ルギーが１５０ＫｅＶで、ドーズ量１×１０¹⁵個の／cm
²の条件で、燐Ｐ⁺イオン注入を円筒状に行なう。これに
より、光信号検出部２の真性半導体層１１となる真性半
導体層部分２２を形成する。また、この工程で、光遮蔽
部１５が同時に形成される。この場合には、光遮蔽部１
５は光信号検出部２の真性半導体層１１と同じ材料で形
成されることになる。

【００２３】次いで、図３Ａ（ｃ）に示すように、注入
エネルギーを１２０ＫｅＶに下げドーズ量を１×１０¹⁶
個／cm²に上げた条件で上記真性半導体層部分２２に対
し燐Ｐ⁺イオン注入を引き続き行ない、円筒島状の真性
半導体層１１が内側に形成されるようにｎ型半導体層１
２となるべき円筒状のｎ型層部分２３を作成する。次に
図３Ａ（ｄ）に示すように、光信号検出部２となるべき
部分の上部と光遮蔽部１５となるべき部分の上部とにマ
スク２４を付し、エッチングを施すことによって、Ｙ信
号に対応した光信号検出部２の部分と光遮蔽部１５の部
分とを画定し、これらの間にＹ信号用の光導波路４，６
を形成するための溝２５を作る。次いで、図３Ａ（ｅ）
に示すように、マスク２４をそのまま残した状態で、溝
２５内にＳ_iＯをスパッタ法で堆積し、Ｙ信号用の環状
光導波路４と搬送用光導波路６とを形成する。しかる
後、図３Ａ（ｆ）に示すように、図３Ａ（ｅ）の工程で
堆積されたＳ_iＯ上部に、Ｓ_iＯの屈折率（〜２）に比べ
て低い屈折率（〜１．５）をもつＳ_iＯ₂をスパッタ法で
堆積して光遮蔽部１６を形成する。

【００２４】このようにしてＹ信号用の部分を形成した
後、マスク２４を取り除き、次いで、図３Ｂ（ｇ），
（ｈ）に示すように、Ｘ信号用の部分をＹ信号用の部分
の作成と同様の手順で形成する。なお、この際に、Ｘ信
号に対応した光信号検出部２の部分は、Ｙ信号に対応し
た光信号検出部２の部分と連続体となるように形成さ
れ、また、Ｘ信号に対応した光遮蔽部１５の部分は、Ｙ
信号に対応した光遮蔽部１５の部分と連続体となるよう
に形成される。すなわち、図３Ｂ（ｇ），（ｈ）の工程
を行なうことにより、光信号検出部２，光遮蔽部１５の
基本構造が最終的に形成される。

【００２５】しかる後、島状の光信号検出部２の最上部
に、そのｎ型半導体層１２と真性半導体層１１とにまた
がるようにマスク材２７を堆積し（図３Ｂ（ｈ）参
照）、この状態において図３Ｂ（ｉ）に示すようにＳ_i
Ｏ₂層２８をスパッタ法で堆積する。次いで、図３Ｂ
（ｊ）に示すように、上記マスク材２７を除去し、光信
号検出部２の最上部においてｎ型半導体層１２と真性半
導体層１１とを露出させ、新たなマスク材２９をＳ_iＯ₂
層２８上に形成する。この状態において、図３Ｂ（ｋ）
に示すように、露出したｎ型半導体層１２と真性半導体
層１１の最上部にＡｌを蒸着法で堆積して上部電極１３
を形成し、マスク材２９を取り除く。これにより、図
１，図２（ａ），（ｂ）の光電変換デバイスを完成させ
ることができる。なお、上記例では、光導波路３，４，
５，６をＳ_iＯで形成するとしたが、これを無定形Ｃ膜
（屈折率〜２）で形成することもできる。

【００２６】次にこのような構成の光電変換デバイスの
動作について説明する。Ｘ信号，Ｙ信号用の搬送用光導
波路５，６にそれぞれＸ，Ｙの光信号を導波させると、
これらの光信号Ｘ，Ｙの一部は、搬送用光導波路５，６
から対応した環状光導波路３，４にそれぞれ移行する。
なお、この際、光導波路３，４，５，６の外周には光遮
蔽部１５が設けられており、光遮蔽部１５は光導波路
３，４，５，６よりも屈折率の低い材料で形成されてい
るので、光導波路３，４，５，６を導波中、Ｘ信号，Ｙ
信号は光導波路３，４，５，６と光遮蔽部１５との境界
でほぼ全反射し、外部にはほとんど漏れずに環状光導波
路３，４を還流する。また、このときに、光信号検出部
２も上記光遮蔽部１５と同様に、環状光導波路３，４よ
りも屈折率の低い材料で形成されているので、環状光導
波路３，４を還流するＸ信号，Ｙ信号は、環状光導波路
３，４と光信号検出部２との境界においても全反射に近
い状態で反射するが、その一部は、光信号検出部２の受
光感度に見合う程度に光信号検出部２に漏れ光として入
射する。光信号検出部２に漏れ光が入射すると、光信号
検出部２ではこれを光電変換し、漏れ光の光強度に応じ
たレベルの電気信号に変換する。変換された電気信号
は、電極１３，１４から電圧レベルとして取り出すこと
ができる。

【００２７】ところで、本実施例の光信号検出部２は、
ＰＩＮ型構造をもつ多結晶シリコンの受光体として構成
されているが、円筒形状の外周面全てが受光面として機
能するので、漏れ光が少ない場合であっても、これを高
感度に検知することができる。すなわち、本実施例の光
信号検出部２は基本的にＰＩＮ型のものであって、従来
のＡＰＤに比べて容易に作成可能であり（量産可能であ
り）、また小型な構造のものであるが、これにもかかわ
らず、従来のＳ_i−ＰＩＮ型フォトダイオードに比べは
るかに広い受光面をもっていることにより、高い受光感
度のものとなっており、光導波路３，４からの光信号
Ｘ，Ｙの漏れ光を高感度に検知することができる。

【００２８】また、円筒状の広い受光面を有しているこ
とによって、２種類以上の光信号を光導波路において互
いに交差させることなく受光面に同時に入射させること
ができ、これらの光信号を同時に検知することができ
る。すなわち、従来の小型な構造の受光素子では、受光
面が小面積であるので、これを用いて２種類以上の光信
号を受光面に同時に入射させようとする場合には、２種
類以上の光信号を互いに交差させずに導波させるよう各
光導波路を設計するのが極めて困難であり、各光導波路
間で光信号が交差するという問題があったが、本実施例
では、光信号検出部２の受光面が円筒状の広い面積のも
のとなっているので、この広い受光面に複数の光導波路
を互いに所定の間隔を隔てて接続することができ、これ
によって複数の光導波路間での光信号の交差を回避する
ことができる。

【００２９】このように、本実施例の光信号検出部２
は、小型にもかかわらず光信号を効率良く電気信号に変
換することができ、またこれに複数の光導波路を容易に
接続することができて、これにより、量産可能な小型集
積設計された高性能の光電変換デバイスを提供すること
ができる。

【００３０】また、本実施例の光電変換デバイスは、光
演算デバイス（より具体的には光加算演算デバイス）と
して動作する。すなわち、環状光導波路３，４に光信号
Ｘ，Ｙのいずれもが存在しないときには、光信号検出部
２の受光面に入射する光信号の強度は“０”であるの
で、光信号検出部２からは“０”レベルの電気信号が出
力される。これに対し、環状光導波路３，４に光信号
Ｘ，Ｙのいずれか１つが存在するときには、光信号検出
部２の受光面に入射する光信号の強度は、例えば相対的
強度で“１”であるので、光信号検出部２からは“１”
レベルの電気信号が出力される。また、環状光導波路
３，４に光信号Ｘ，Ｙの両方が存在するときには、光信
号検出部２の受光面に入射する光信号の強度は、光信号
Ｘ，Ｙの各強度を加算したものとなり相対的強度で
“２”となって光信号検出部２からは“２”レベルの電
気信号が出力される。このように、図１，図２（ａ），
（ｂ）の光電変換デバイスは、２つの光信号Ｘ，Ｙを加
算して電気信号に変換する光加算演算素子として機能す
る。

【００３１】なお、図１，図２（ａ），（ｂ）の構成に
おいて、Ｘ信号，Ｙ信号用の環状光導波路３，４の各円
周が光信号の中心波長の整数倍に設定されているときに
は、光導波路３，４を還流するＸ信号，Ｙ信号は定在波
状態となり、これにより、光導波路３，４内においてこ
れらの光信号が減衰することを低減できて、光信号を効
率良く光信号検出部２に入射させることができ、光電変
換デバイスをより良好に動作させることができる。

【００３２】また、図４に示すように、環状光導波路
３，４と搬送用光導波路５，６との各接続部に、ハーフ
ミラー４０を形成することもできる。なお、このハーフ
ミラー４０は、Ｓ_iＯからなる環状光導波路３，４と搬
送用光導波路５，６との各接続部に拡散法によりＡｌを
注入することによって作成することができる。このよう
なハーフミラー４０を形成することによって、環状導波
路３，４への信号光の入力強度をより高めることがで
き、光信号を一層効率良く光信号検出部２に入射させる
ことができる。

【００３３】また、図５に示すように、図１，図２
（ａ）（ｂ）の構成の光電変換デバイスを２次元的な配
列に拡張し、集積型アレイデバイスとして構成すること
もできる。すなわち、図５では、複数のＸ信号，Ｙ信号
用の搬送用光導波路５−１乃至５−ｎ，６−１乃至６−
ｎを２次元的に配置し、これらの各交点に環状光導波
路，光信号検出部２を一体形成している。この場合、各
交点に形成された各光信号検出部では、図１と同様に、
２つの光信号Ｘ_i，Ｙ_iの光加算演算がなされ、これによ
り、２次元的な複数の光信号を使った演算が可能とな
る。なお、図５の構成では、２次元的に配置された光信
号検出部の一方の電極がアレイの片面に密着して設けら
れている。

【００３４】また、図１，図２（ａ），（ｂ）の構成で
は、光信号検出部２の受光面を上下２つの領域に機能的
に分割し、それぞれに光導波路３，４；５，６を割り当
てて、２つの光信号Ｘ，Ｙを入射させるようにしている
が、図６に示すように、光信号検出部２の受光面をｎ
（＞２）個に機能的に分割し、ｎ個に機能的に分割され
た各受光面にｎ本の光導波路３０−１，３０−２，…，
３０−ｎをそれぞれ割り当てて、ｎ種の光信号を光信号
検出部２に入射させるように構成することもできる。こ
の場合には、ｎ種の光信号に対する光加算演算素子とし
て機能させることができる。

【００３５】図７は本発明に係る光論理演算デバイスの
構成例を示す図であり、図７の光論理演算デバイスは、
図１，図２（ａ），（ｂ）に示した光電変換デバイス１
を用い、光信号の論理和，論理積演算を行なうようにな
っている。すなわち、この光論理演算デバイスは、光電
変換デバイス１の光信号検出部２で検知された電圧レベ
ルを判定し論理演算を行なう電圧レベル判定回路４２を
さらに有している。図７の例では、電圧レベル判定回路
４２は、論理和，論理積のレベルを設定するレベル設定
部４３と、光信号検出部２で検知された電圧レベルをレ
ベル設定部４３で設定されたレベルと比較し、検知され
た電圧レベルがレベル設定部４３で設定されたレベルに
等しいかこれよりも大きければ“１”を出力し、小さけ
れば“０”を出力する比較判別部４４とを備えている。

【００３６】このような構成において、レベル設定部４
３でレベルが“１”に設定されると、光信号検出部２に
おいてＸ信号，Ｙ信号が共に検出されず電圧レベルが
“０”のときには、電圧レベル判定回路４２からは
“０”が出力され、Ｘ信号，Ｙ信号のいずれかが検出さ
れ、電圧レベルが“１”あるいは“１”以上のときに
は、電圧レベル判定回路４２からは“１”が出力され
る。これにより、論理和光演算がなされる。

【００３７】これに対し、レベル設定部４３でレベルが
“２”に設定されると、光信号検出部２において、Ｘ信
号，Ｙ信号のいずれかが検出されず、電圧レベルが
“１”あるいは“１”以下のときには、電圧レベル判定
回路４２からは“０”が出力され、Ｘ信号，Ｙ信号が共
に検出され、電圧レベルが“２”となるときには、電圧
レベルが判定回路４２からは“１”が出力される。これ
により、論理積光演算がなされる。

【００３８】このように、図７の光論理演算デバイスで
は、小型集積設計されたものであるにもかかわらず、光
信号の論理和演算と論理積演算との両方を行なうことが
できる。

【００３９】また、図５，あるいは図６に示した光電変
換デバイスを用いて上述したと同様の原理で光論理演算
デバイスを構成するときには、より高度かつ複雑な演算
処理を行なわせることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上に説明したように請求項１記載の発
明によれば、光信号検出部を円筒状のものにし、その外
周面を受光面として機能させるように形成しており、光
信号検出部の円筒状の外周面に複数の環状光導波路を形
成し、光信号を入力するための搬送用光導波路を各環状
光導波路に接続しているので、量産かつ小型集積化が可
能であって、量産かつ小型集積化が可能であるにもかか
わらず、その広い面積の受光面によって高性能，高機能
のデバイスを提供することができ、複数種類の光信号を
効率良く電気信号に変換することができる。

【００４１】また、請求項２記載の発明によれば、上記
光信号検出部が、ｐ型半導体層と、真性半導体層と、ｎ
型半導体層とが中心から同心円的に順次に配置され、受
光面の屈折率が、前記環状光導波路の屈折率よりも小さ
いものとなっているので、環状光導波路と光信号検出部
との境界面において環状光導波路内の光信号を全反射に
近い状態にする一方で、光信号検出部の受光面感度にか
なう小さな割合で受光面への漏れ光が存在するようにす
ることができる。

【００４２】また、請求項３記載の発明によれば、上記
環状光導波路および搬送用光導波路の外周を覆う光遮蔽
部がさらに設けられており、該光遮蔽部の屈折率が、前
記環状光導波路の屈折率よりも小さいものとなっている
ので、光導波路からの光信号の外部への漏れを低減する
ことができる。

【００４３】また、請求項４記載の発明によれば、上記
環状光導波路に入力した光信号が定在波状態となるよう
に、環状光導波路の半径が設定されているので、環状光
導波路内において光信号の減衰を防止し、光信号を効率
良く光信号検出部の受光面に入射させることができる。

【００４４】また、請求項５記載の発明によれば、上記
環状光導波路と上記搬送用光導波路との接続部に、局所
的に屈折率の異なる材料で形成されたハーフミラーが設
けられているので、ハーフミラーにより環状光導波路内
に光信号を効率良く入力することができ、これによっ
て、光信号をより効率良く受光面に入射させることがで
きる。

【００４５】また、請求項６，７記載の発明によれば、
請求項１記載の光電変換デバイスが２次元的に複数配備
されて、集積型アレイデバイスとして構成されているの
で、複数の光信号を使った演算が可能になる。

【００４６】また、請求項８記載の発明によれば、請求
項１記載の光電変換デバイスに加えてさらに演算手段が
設けられており、該演算手段は、光電変換デバイスの光
信号検出部で検知されたレベルに基づき論理和，論理積
演算を行なうようになっているので、小型集積化された
デバイスであるにもかかわらず、光信号の論理和，論理
積の演算を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光電変換デバイスの一実施例の構
成図である。

【図２】（ａ），（ｂ）は図１の光電変換デバイスの詳
細断面図である。

【図３Ａ】（ａ）乃至（ｆ）は図１，図２（ａ），
（ｂ）の光電変換デバイスの作成工程の一例を示す図で
ある。

【図３Ｂ】（ｇ）乃至（ｋ）は図１，図２（ａ），
（ｂ）の光電変換デバイスの作成工程の一例を示す図で
ある。

【図４】図１，図２（ａ），（ｂ）の光電変換デバイス
の変形例を示す図である。

【図５】図１，図２（ａ），（ｂ）の光電変換デバイス
を２次元的な配列に拡張した光電変換デバイスの構成例
を示す図である。

【図６】図１，図２（ａ），（ｂ）の光電変換デバイス
の他の変形例を示す図である。

【図７】本発明に係る光論理演算デバイスの構成例を示
す図である。

【符号の説明】

１光電変換デバイス２光信号検出部３，４環状光導波路５，６搬送光導波路１０ｐ型半導体層１１真性半導体層１２ｎ型半導体層１３，１４電極１５，１６光遮蔽部４０ハーフミラー４２電圧レベル判定回路４３レベル設定部４４比較判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭53−96784（ＪＰ，Ａ) 特開平２−10667（ＪＰ，Ａ) 特開平２−276285（ＪＰ，Ａ) 特開平５−175521（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31/00 - 31/119 G02B 6/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の外周面が受光面として機能する
ように形成された光信号検出部と、光信号検出部の円筒
状の外周面に形成された複数の環状光導波路と、前記各
環状光導波路に光信号を入力するための搬送用光導波路
とを備えていることを特徴とする光電変換デバイス。
【請求項２】請求項１記載の光電変換デバイスにおい
て、前記光信号検出部は、ｐ型半導体層と、真性半導体
層と、ｎ型半導体層とが、中心から同心円的に順次に配
置されたものであり、光信号検出部の受光面の屈折率
は、前記環状光導波路の屈折率よりも小さいものとなっ
ていることを特徴とする光電変換デバイス。
【請求項３】請求項１記載の光電変換デバイスにおい
て、前記環状光導波路および搬送用光導波路の外周を覆
う光遮蔽部がさらに設けられており、該光遮蔽部の屈折
率は、前記環状光導波路の屈折率よりも小さいものとな
っていることを特徴とする光電変換デバイス。
【請求項４】請求項１記載の光電変換デバイスにおい
て、前記環状光導波路は、これに入力した光信号が環状
光導波路内で定在波状態となるように、半径が設定され
ていることを特徴とする光電変換デバイス。
【請求項５】請求項１記載の光電変換デバイスにおい
て、前記環状光導波路と前記搬送用光導波路との接続部
には、局所的に屈折率の異なる材料で形成されたハーフ
ミラーが設けられていることを特徴とする光電変換デバ
イス。
【請求項６】請求項１記載の光電変換デバイスが２次
元的に複数配備されて、集積型アレイデバイスとして構
成されていることを特徴とする光電変換デバイス。
【請求項７】請求項６記載の光電変換デバイスにおい
て、２次元的に配置された光電変換デバイスの光信号検
出部の一方の電極がアレイの片面全体に密着して設けら
れていることを特徴とする光電変換デバイス。
【請求項８】請求項１記載の光電変換デバイスに加え
てさらに演算手段が設けられ、該演算手段は、光電変換
デバイスの光信号検出部で検知されたレベルに基づき論
理和，論理積演算を行なうようになっていることを特徴
とする光論理演算デバイス。