JP3178570B2 - 偏波応用光機能素子 - Google Patents
偏波応用光機能素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入力信号光により出力
光の偏波面を切り替えることによって、信号光の全光論
理演算を行うことができる偏波応用光機能素子に関する
ものである。
光の偏波面を切り替えることによって、信号光の全光論
理演算を行うことができる偏波応用光機能素子に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】全光論理演算素子は、将来実現が期待さ
れる全光システムにおいて、光信号の制御のために必要
不可欠なものである。
れる全光システムにおいて、光信号の制御のために必要
不可欠なものである。
【０００３】図１６に従来の全光論理素子の一例を示
す。この素子は、ｎ−ＩｎＰ基板２、ｎ−ＩｎＰ層３、
活性層５、ｐ−ＩｎＰ層７およびキャップ層８が順次積
層され、基板側にｎ側電極１が形成されてなる半導体レ
ーザの上面に、二つのｐ側電極１１，１２を取り付けた
もので、それぞれに注入する電流を調整することで、図
１７，１８，１９にそれぞれ示したような光入出力特性
を得ることができる。図１７の点Ａの位置に系を保持
し、これに光入力パルス９１を加えると、光出力は点Ｂ
となり、これが保持される。すなわち、図２０に示すよ
うにメモリ動作が可能である。図１８の点Ａの位置に系
を保持し、これに二つの光入力９２，９３を加えると、
光出力は図２１に示すようになる。すなわちＡＮＤ動作
である。図１９の点Ａの位置に系を保持し、これに二つ
の光入力９４，９５を加えると、光信号は図２２のよう
になる。すなわち、ＯＲ動作である。
す。この素子は、ｎ−ＩｎＰ基板２、ｎ−ＩｎＰ層３、
活性層５、ｐ−ＩｎＰ層７およびキャップ層８が順次積
層され、基板側にｎ側電極１が形成されてなる半導体レ
ーザの上面に、二つのｐ側電極１１，１２を取り付けた
もので、それぞれに注入する電流を調整することで、図
１７，１８，１９にそれぞれ示したような光入出力特性
を得ることができる。図１７の点Ａの位置に系を保持
し、これに光入力パルス９１を加えると、光出力は点Ｂ
となり、これが保持される。すなわち、図２０に示すよ
うにメモリ動作が可能である。図１８の点Ａの位置に系
を保持し、これに二つの光入力９２，９３を加えると、
光出力は図２１に示すようになる。すなわちＡＮＤ動作
である。図１９の点Ａの位置に系を保持し、これに二つ
の光入力９４，９５を加えると、光信号は図２２のよう
になる。すなわち、ＯＲ動作である。
【０００４】上記のように、この全光論理素子は、注入
する電流を調整するメモリ、ＡＮＤ、ＯＲといった論理
動作が可能である。
する電流を調整するメモリ、ＡＮＤ、ＯＲといった論理
動作が可能である。
【０００５】しかしながら、この全光論理素子は、光出
力のオン／オフの動作速度が、注入電流が光に変換され
る際の半導体レーザのキャリア寿命に律速されてしま
う、また、メモリ動作のリセットを光信号で行うことが
できず、電気パルスで行わなければならない、といった
欠点を有していた。また、ＮＯＴ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲと
いった負論理の実現が不可能であった。
力のオン／オフの動作速度が、注入電流が光に変換され
る際の半導体レーザのキャリア寿命に律速されてしま
う、また、メモリ動作のリセットを光信号で行うことが
できず、電気パルスで行わなければならない、といった
欠点を有していた。また、ＮＯＴ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲと
いった負論理の実現が不可能であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の全光論
理素子には、次のような問題がある。
理素子には、次のような問題がある。
【０００７】図１６に示す全光論理素子は、出力光のオ
ン／オフの動作速度がデバイス内部のキャリア寿命に律
速されてしまうこと、また、メモリのリセットを光信号
で行うことができず、電気パルスで行わなければならな
いこと、といった欠点を有していた。また、ＮＯＴ、Ｎ
ＡＮＤ、ＮＯＲといった負論理の実現が不可能であっ
た。
ン／オフの動作速度がデバイス内部のキャリア寿命に律
速されてしまうこと、また、メモリのリセットを光信号
で行うことができず、電気パルスで行わなければならな
いこと、といった欠点を有していた。また、ＮＯＴ、Ｎ
ＡＮＤ、ＮＯＲといった負論理の実現が不可能であっ
た。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑み、全光論
理演算を行う際、動作速度がキャリア寿命に律速されな
いＴＥ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ）モ
ードとＴＭ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｍａｇｎｅｔｉ
ｃ）モード間のモード競合を利用し、メモリのリセット
も光信号で行うことができ、かつ負論理を容易に得るこ
とができる偏波応用光機能素子を提供することを課題と
する。
理演算を行う際、動作速度がキャリア寿命に律速されな
いＴＥ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ）モ
ードとＴＭ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｍａｇｎｅｔｉ
ｃ）モード間のモード競合を利用し、メモリのリセット
も光信号で行うことができ、かつ負論理を容易に得るこ
とができる偏波応用光機能素子を提供することを課題と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１の発明は、半導体基板上に、少なくと
もＴＥ方向の偏波光Ｘを増幅する機能を持つ活性層Ａと
該活性層Ａに電流を注入する電極Ｃとを有するＴＥ増幅
領域と、少なくとも前記偏波光Ｘに対して波長選択性を
持たせるためのグレーティングを有するＴＥ波長選択領
域と、少なくとも前記偏波光Ｘに直交するＴＭ偏波光Ｙ
を増幅する機能を持つ活性層Ｂと該活性層Ｂに電流を注
入する電極Ｄとを有するＴＭ増幅領域とが形成されてな
る偏波応用光機能素子であって、前記ＴＥ増幅領域と前
記ＴＭ増幅領域とが光の進行方向に対して直列に並んで
いることを特徴とする。
に、本発明の第１の発明は、半導体基板上に、少なくと
もＴＥ方向の偏波光Ｘを増幅する機能を持つ活性層Ａと
該活性層Ａに電流を注入する電極Ｃとを有するＴＥ増幅
領域と、少なくとも前記偏波光Ｘに対して波長選択性を
持たせるためのグレーティングを有するＴＥ波長選択領
域と、少なくとも前記偏波光Ｘに直交するＴＭ偏波光Ｙ
を増幅する機能を持つ活性層Ｂと該活性層Ｂに電流を注
入する電極Ｄとを有するＴＭ増幅領域とが形成されてな
る偏波応用光機能素子であって、前記ＴＥ増幅領域と前
記ＴＭ増幅領域とが光の進行方向に対して直列に並んで
いることを特徴とする。
【００１０】本発明の第２の発明は、半導体基板上に、
少なくともＴＥ方向の偏波光Ｘを増幅する機能を持つ活
性層Ａと該活性層Ａに電流を注入する電極Ｃとを有する
ＴＥ増幅領域と、少なくとも前記偏波光Ｘに対して波長
選択性を持たせるためのグレーティングを有するＴＥ波
長選択領域と、少なくとも前記偏波光Ｘに直交するＴＭ
偏波光Ｙを増幅する機能を持つ活性層Ｂと該活性層Ｂに
電流を注入する電極Ｄとを有するＴＭ増幅領域と、少な
くとも前記ＴＭ偏波光Ｙに対して波長選択性を持たせる
ためのグレーティングを有するＴＭ波長選択領域とが形
成されてなる偏波応用光機能素子であって、前記ＴＥ増
幅領域と前記ＴＭ増幅領域が光の進行方向に対して直列
に並んでいることを特徴とする。
少なくともＴＥ方向の偏波光Ｘを増幅する機能を持つ活
性層Ａと該活性層Ａに電流を注入する電極Ｃとを有する
ＴＥ増幅領域と、少なくとも前記偏波光Ｘに対して波長
選択性を持たせるためのグレーティングを有するＴＥ波
長選択領域と、少なくとも前記偏波光Ｘに直交するＴＭ
偏波光Ｙを増幅する機能を持つ活性層Ｂと該活性層Ｂに
電流を注入する電極Ｄとを有するＴＭ増幅領域と、少な
くとも前記ＴＭ偏波光Ｙに対して波長選択性を持たせる
ためのグレーティングを有するＴＭ波長選択領域とが形
成されてなる偏波応用光機能素子であって、前記ＴＥ増
幅領域と前記ＴＭ増幅領域が光の進行方向に対して直列
に並んでいることを特徴とする。
【００１１】本発明の第３の発明は、前記第１または第
２の発明において、活性層ＢまたはＡの少なくとも一方
が圧縮歪み多重量子井戸構造をとることを特徴とする。
２の発明において、活性層ＢまたはＡの少なくとも一方
が圧縮歪み多重量子井戸構造をとることを特徴とする。
【００１２】本発明の第４の発明は、前記第１ないし第
３の発明のいずれかにおいて、活性層ＡまたはＢの少な
くとも一方が伸張歪み多重量子井戸構造をとることを特
徴とする。
３の発明のいずれかにおいて、活性層ＡまたはＢの少な
くとも一方が伸張歪み多重量子井戸構造をとることを特
徴とする。
【００１３】本発明の第５の発明は、前記第１ないし第
４の発明のいずれかにおいて、活性層Ａと活性層Ｂが突
き合わされて、バットジョイント構造をとることを特徴
とする。
４の発明のいずれかにおいて、活性層Ａと活性層Ｂが突
き合わされて、バットジョイント構造をとることを特徴
とする。
【００１４】本発明の第６の発明は、第１ないし第４の
発明のいずれかにおいて、活性層Ａまたは活性層Ｂのど
ちらか一方が他方の上に乗り上げていることを特徴とす
る。
発明のいずれかにおいて、活性層Ａまたは活性層Ｂのど
ちらか一方が他方の上に乗り上げていることを特徴とす
る。
【００１５】本発明の第７の発明は、第１ないし第４の
発明のいずれかにおいて、活性層Ａと活性層Ｂが共通導
波路の上に装荷されていることを特徴とする。
発明のいずれかにおいて、活性層Ａと活性層Ｂが共通導
波路の上に装荷されていることを特徴とする。
【００１６】
【作用】前記構成の本発明の偏波応用光論理素子は、Ｔ
Ｅ光とＴＭ光の両方でレーザ発振することができる。ま
た、ＴＥ光あるいはＴＭ光のどちらか一方が発振を始め
ると、他方が抑制されるモード競合を起こす。そこで、
外部からＴＥ光またはＴＭ光を入射することで、偏波応
用光論理素子の発振光の偏波をコントロールして、これ
を利用して、メモリ、ＡＮＤ、ＯＲといった全光論理演
算を行うことができ、また、メモリ動作のリセットも光
信号を用いて行うことができる。また、ＮＯＴ、ＮＡＮ
Ｄ、ＮＯＴといった負論理の全光論理演算を行うことが
できる。さらに、ＴＥ偏波とＴＭ偏波との間のモード競
合は、キャリア寿命に律速されないので、例えば、１０
ＧＨｚを越えるような超高速な論理演算が可能になる。
Ｅ光とＴＭ光の両方でレーザ発振することができる。ま
た、ＴＥ光あるいはＴＭ光のどちらか一方が発振を始め
ると、他方が抑制されるモード競合を起こす。そこで、
外部からＴＥ光またはＴＭ光を入射することで、偏波応
用光論理素子の発振光の偏波をコントロールして、これ
を利用して、メモリ、ＡＮＤ、ＯＲといった全光論理演
算を行うことができ、また、メモリ動作のリセットも光
信号を用いて行うことができる。また、ＮＯＴ、ＮＡＮ
Ｄ、ＮＯＴといった負論理の全光論理演算を行うことが
できる。さらに、ＴＥ偏波とＴＭ偏波との間のモード競
合は、キャリア寿命に律速されないので、例えば、１０
ＧＨｚを越えるような超高速な論理演算が可能になる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００１８】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例に係る偏波応用光機能素子の模式的な断面図である。
同図において、１００１はｎ側電極、１００２はｎ−Ｉ
ｎＰ基板、１００３はｎ−ＩｎＰ層、１００４は波長を
選択するためのグレーティング、１００５はＴＥ光を増
幅する機能を持つ活性層、１００６はＴＭ光を増幅する
機能を持つ活性層、１００７はｐ−ＩｎＰ層、１００８
はキャップ層、１００９はグレーティング１００４に電
流注入するための電極、１０１０はＴＥ用活性層１００
５に電流注入するための電極、１０１１はＴＭ用活性層
１００６に電流注入するための電極であり、１０１２は
波長調整領域のコアである。
例に係る偏波応用光機能素子の模式的な断面図である。
同図において、１００１はｎ側電極、１００２はｎ−Ｉ
ｎＰ基板、１００３はｎ−ＩｎＰ層、１００４は波長を
選択するためのグレーティング、１００５はＴＥ光を増
幅する機能を持つ活性層、１００６はＴＭ光を増幅する
機能を持つ活性層、１００７はｐ−ＩｎＰ層、１００８
はキャップ層、１００９はグレーティング１００４に電
流注入するための電極、１０１０はＴＥ用活性層１００
５に電流注入するための電極、１０１１はＴＭ用活性層
１００６に電流注入するための電極であり、１０１２は
波長調整領域のコアである。
【００１９】一般に、ＴＥ光とＴＭ光とは、お互いに競
合し合うので、ＴＥ波が出力されると、ＴＭ波が抑えら
れ、逆にＴＭ波が出力されると、ＴＥ波が抑制される特
徴を持つ。この偏波間のモード競合は、光強度一定のま
まで行われるので、注入電流が光出力に変換される必要
がなく、デバイス内部のキャリア寿命に動作速度が律速
されることがない。
合し合うので、ＴＥ波が出力されると、ＴＭ波が抑えら
れ、逆にＴＭ波が出力されると、ＴＥ波が抑制される特
徴を持つ。この偏波間のモード競合は、光強度一定のま
まで行われるので、注入電流が光出力に変換される必要
がなく、デバイス内部のキャリア寿命に動作速度が律速
されることがない。
【００２０】図１において、ＴＥ光は活性層１００５で
増幅され、ＴＭ光は活性層１００６で増幅される。さら
に、ＴＥ光の波長をグレーティング１００４を用いて調
整することができる。これらの増幅されるゲインや波長
を注入電流によって制御し、例えばＴＥ光とＴＭ光の間
の波長間隔１０ｎｍ、ＴＥ光とＴＭ光のゲイン差０．６
ｄＢ（ＴＥ＜ＴＭ）にすることで、図２に示すような特
性を得ることができる。さらに、波長間隔３ｎｍ、ゲイ
ン差１．０ｄＢにすることで図４の特性を得て、波長間
隔３ｎｍ、ゲイン差０．１ｄＢで図６の特性を得る。
増幅され、ＴＭ光は活性層１００６で増幅される。さら
に、ＴＥ光の波長をグレーティング１００４を用いて調
整することができる。これらの増幅されるゲインや波長
を注入電流によって制御し、例えばＴＥ光とＴＭ光の間
の波長間隔１０ｎｍ、ＴＥ光とＴＭ光のゲイン差０．６
ｄＢ（ＴＥ＜ＴＭ）にすることで、図２に示すような特
性を得ることができる。さらに、波長間隔３ｎｍ、ゲイ
ン差１．０ｄＢにすることで図４の特性を得て、波長間
隔３ｎｍ、ゲイン差０．１ｄＢで図６の特性を得る。
【００２１】図２の点Ａの位置に系を保持し、これにＴ
Ｅ光入力パルス１０２１を加えると、ＴＥ光の出力は点
Ｂとなり、これが保持される。すなわち、メモリ動作が
可能である。ＴＥ波とＴＭ波とは互いに競合し合うた
め、図３に示すように、リセットにはＴＭ波を用いれば
良い。
Ｅ光入力パルス１０２１を加えると、ＴＥ光の出力は点
Ｂとなり、これが保持される。すなわち、メモリ動作が
可能である。ＴＥ波とＴＭ波とは互いに競合し合うた
め、図３に示すように、リセットにはＴＭ波を用いれば
良い。
【００２２】図４の点Ａの位置に系を保持し、これに二
つのＴＥ光入力１０２２および１０２３を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図５に示すようになる。すなわち、ＡＮＤ動
作である。この時、ＴＭ光出力はＮＡＮＤとなる。
つのＴＥ光入力１０２２および１０２３を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図５に示すようになる。すなわち、ＡＮＤ動
作である。この時、ＴＭ光出力はＮＡＮＤとなる。
【００２３】図６の点Ａの位置に系を保持し、これに二
つのＴＥ光入力１０２４および１０２５を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図７のようになる。すなわち、ＯＲ動作であ
る。ＴＭ光出力はＮＯＲ動作（単一入力の時にはＮＯＴ
動作）となる。
つのＴＥ光入力１０２４および１０２５を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図７のようになる。すなわち、ＯＲ動作であ
る。ＴＭ光出力はＮＯＲ動作（単一入力の時にはＮＯＴ
動作）となる。
【００２４】上述のように、本発明の偏波応用光機能素
子を用いることで、高速な全光演算を行うことができ
る。
子を用いることで、高速な全光演算を行うことができ
る。
【００２５】（実施例２）図８は本発明の第２の実施例
に係る偏波応用光機能素子の模式的な断面図である。同
図において、２００１はｎ側電極、２００２はｎ−Ｉｎ
Ｐ基板、２００３はｎ−ＩｎＰ層、２００４はＴＥ光の
波長を選択するためのグレーティング、２０１４はＴＭ
光の波長を選択するためのグレーティング、２００５は
ＴＥ光を増幅する機能を持つ活性層、２００６はＴＭ光
を増幅する機能を持つ活性層、２００７はｐ−ＩｎＰ
層、２００８はキャップ層、２００９および２０１９は
それぞれグレーティング２００４および２０１４に電流
を注入するための電極、２０１０はＴＥ用活性層２００
５に電流注入するための電極、２０１１はＴＭ用活性層
２００６に電流注入するための電極であり、２０１２は
グレーティング２００４および２０１４上のコアであ
る。
に係る偏波応用光機能素子の模式的な断面図である。同
図において、２００１はｎ側電極、２００２はｎ−Ｉｎ
Ｐ基板、２００３はｎ−ＩｎＰ層、２００４はＴＥ光の
波長を選択するためのグレーティング、２０１４はＴＭ
光の波長を選択するためのグレーティング、２００５は
ＴＥ光を増幅する機能を持つ活性層、２００６はＴＭ光
を増幅する機能を持つ活性層、２００７はｐ−ＩｎＰ
層、２００８はキャップ層、２００９および２０１９は
それぞれグレーティング２００４および２０１４に電流
を注入するための電極、２０１０はＴＥ用活性層２００
５に電流注入するための電極、２０１１はＴＭ用活性層
２００６に電流注入するための電極であり、２０１２は
グレーティング２００４および２０１４上のコアであ
る。
【００２６】前記したように、一般に、ＴＥ光とＴＭ光
とは、お互いに競合し合うので、ＴＥ波が出力される
と、ＴＭ波が抑えられ、逆にＴＭ波が出力されると、Ｔ
Ｅ波が抑制される特徴を持つ。この偏波間のモード競合
は、光強度一定のままで行われるので、注入電流が光出
力に変換される必要がなく、デバイス内部のキャリア寿
命に動作速度が律速されることがない。
とは、お互いに競合し合うので、ＴＥ波が出力される
と、ＴＭ波が抑えられ、逆にＴＭ波が出力されると、Ｔ
Ｅ波が抑制される特徴を持つ。この偏波間のモード競合
は、光強度一定のままで行われるので、注入電流が光出
力に変換される必要がなく、デバイス内部のキャリア寿
命に動作速度が律速されることがない。
【００２７】図８において、ＴＥ光は活性層２００５で
増幅され、ＴＭ光は活性層２００６で増幅される。さら
に、ＴＥ光の波長をグレーティング２００４を用いて調
整し、ＴＭ光の波長をグレーティング２０１４を用いて
調整することができる。これらの増幅されるゲインや波
長を注入電流によって制御し、例えば、ＴＥ光とＴＭ光
の間の波長間隔を１０ｎｍに、ＴＥ光とＴＭ光のゲイン
差を０．６ｄＢ（ＴＥ＜ＴＭ）にすることで、図２に示
すような特性を得ることができる。さらに、波長間隔を
３ｎｍ、ゲイン差を１．０ｄＢにすることで図４に示す
ような特性を得て、波長間隔を３ｎｍ、ゲイン差を０．
１ｄＢで図６に示すような特性を得る。
増幅され、ＴＭ光は活性層２００６で増幅される。さら
に、ＴＥ光の波長をグレーティング２００４を用いて調
整し、ＴＭ光の波長をグレーティング２０１４を用いて
調整することができる。これらの増幅されるゲインや波
長を注入電流によって制御し、例えば、ＴＥ光とＴＭ光
の間の波長間隔を１０ｎｍに、ＴＥ光とＴＭ光のゲイン
差を０．６ｄＢ（ＴＥ＜ＴＭ）にすることで、図２に示
すような特性を得ることができる。さらに、波長間隔を
３ｎｍ、ゲイン差を１．０ｄＢにすることで図４に示す
ような特性を得て、波長間隔を３ｎｍ、ゲイン差を０．
１ｄＢで図６に示すような特性を得る。
【００２８】図２の点Ａの位置に系を保持し、これにＴ
Ｅ光入力パルス１０２１を加えると、ＴＥ光の出力は点
Ｂとなり、これが保持される。すなわち、メモリ動作が
可能である。ＴＥ波とＴＭ波とは互いに競合し合うた
め、図３に示すようにリセットにはＴＭ波を用いれば良
い。
Ｅ光入力パルス１０２１を加えると、ＴＥ光の出力は点
Ｂとなり、これが保持される。すなわち、メモリ動作が
可能である。ＴＥ波とＴＭ波とは互いに競合し合うた
め、図３に示すようにリセットにはＴＭ波を用いれば良
い。
【００２９】図４の点Ａの位置に系を保持し、これに二
つのＴＥ光入力１０２２および１０２３を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図５のようになる。すなわち、ＡＮＤ動作で
ある。この時、ＴＭ光出力はＮＡＮＤとなる。
つのＴＥ光入力１０２２および１０２３を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図５のようになる。すなわち、ＡＮＤ動作で
ある。この時、ＴＭ光出力はＮＡＮＤとなる。
【００３０】図６の点Ａの位置に系を保持し、これに二
つのＴＥ光入力１０２４および１０２５を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図７のようになる。すなわち、ＯＲ動作であ
る。ＴＭ光出力はＮＯＲ動作となる（単一入力の時には
ＮＯＴ動作）。
つのＴＥ光入力１０２４および１０２５を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図７のようになる。すなわち、ＯＲ動作であ
る。ＴＭ光出力はＮＯＲ動作となる（単一入力の時には
ＮＯＴ動作）。
【００３１】上述したように、本発明を用いることで、
高速な全光演算を行うことができる。
高速な全光演算を行うことができる。
【００３２】（実施例３，４）図９ないし図１２は、本
発明の第３および第４の実施例を説明する図である。図
９ないし１１に示すように、基板に比べて格子定数の小
さい材料を使うと、伸張歪み（図９）、基板に比べて格
子定数の大きい材料を使うと、圧縮歪み（図１１）とな
る。なお、図中に示したεは歪み量を表すもので、基板
の格子定数をａsub で表し、歪み材料の格子定数をａ
strainで表すと、以下に示す式により求められる量であ
る。
発明の第３および第４の実施例を説明する図である。図
９ないし１１に示すように、基板に比べて格子定数の小
さい材料を使うと、伸張歪み（図９）、基板に比べて格
子定数の大きい材料を使うと、圧縮歪み（図１１）とな
る。なお、図中に示したεは歪み量を表すもので、基板
の格子定数をａsub で表し、歪み材料の格子定数をａ
strainで表すと、以下に示す式により求められる量であ
る。
【００３３】
【数１】ε＝（ａstrain−ａsub ）／ａｓｕｂ 図１２に示すように、伸張歪み系（ε＜０）では、面内
方向Ｋｆ および膜厚方向Ｋz ともに、ヘビーホールの
エネルギーＥhhがライトホールのエネルギーＥ1hよりも
上に来るために、格子整合系（ε＝０）に比べてよりＴ
Ｅ光で発振しやすくなる。逆に圧縮歪み系（ε＞０）で
は、面内方向Ｋf および膜厚方向Ｋz ともに、ヘビーホ
ールのエネルギーＥhhがライトホールのエネルギーＥ1h
よりも下に来るために、格子整合系（ε＝０）に比べて
よりＴＭ光で発振しやすくなる。
方向Ｋｆ および膜厚方向Ｋz ともに、ヘビーホールの
エネルギーＥhhがライトホールのエネルギーＥ1hよりも
上に来るために、格子整合系（ε＝０）に比べてよりＴ
Ｅ光で発振しやすくなる。逆に圧縮歪み系（ε＞０）で
は、面内方向Ｋf および膜厚方向Ｋz ともに、ヘビーホ
ールのエネルギーＥhhがライトホールのエネルギーＥ1h
よりも下に来るために、格子整合系（ε＝０）に比べて
よりＴＭ光で発振しやすくなる。
【００３４】例えば、ウェルがＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ、バ
リアがＩｎＰの多重量子井戸構造においては、ｘ＝０．
５３の時には格子整合となり、ｘ＞０．５３では圧縮歪
みとなり、ｘ＞０．５３では伸張歪みとなる。
リアがＩｎＰの多重量子井戸構造においては、ｘ＝０．
５３の時には格子整合となり、ｘ＞０．５３では圧縮歪
みとなり、ｘ＞０．５３では伸張歪みとなる。
【００３５】上述したように、図１および図８のＴＥ用
活性層として伸張歪みを用い、ＴＭ用活性層として圧縮
歪みを用いることで、高速な全光演算を行うことができ
る。
活性層として伸張歪みを用い、ＴＭ用活性層として圧縮
歪みを用いることで、高速な全光演算を行うことができ
る。
【００３６】（実施例５）図１３は、本発明の第５の実
施例に係る偏波応用光機能素子の模式的な断面図であ
る。同図において、５００１はｎ側電極、５００２はｎ
−ＩｎＰ基板、５００３はｎ−ＩｎＰ層、５００４はＴ
Ｅ光の波長を選択するためのグレーティング、５０１４
はＴＭ光の波長を選択するためのグレーティング、５０
０５はＴＥ光を増幅する機能を持つ活性層、５００６は
ＴＭ光を増幅する機能を持つ活性層、５００７はｐ−Ｉ
ｎＰ層、５００８はキャップ層、５００９および５０１
９はそれぞれグレーティング５００４および５０１４に
電流注入するための電極であり、５０１０はＴＥ用活性
層５００５に電流注入するための電極、５０１１はＴＭ
用活性層５００６に電流注入するための電極であり、５
０１２は前記グレーティング５００４および５０１４上
のコアである。
施例に係る偏波応用光機能素子の模式的な断面図であ
る。同図において、５００１はｎ側電極、５００２はｎ
−ＩｎＰ基板、５００３はｎ−ＩｎＰ層、５００４はＴ
Ｅ光の波長を選択するためのグレーティング、５０１４
はＴＭ光の波長を選択するためのグレーティング、５０
０５はＴＥ光を増幅する機能を持つ活性層、５００６は
ＴＭ光を増幅する機能を持つ活性層、５００７はｐ−Ｉ
ｎＰ層、５００８はキャップ層、５００９および５０１
９はそれぞれグレーティング５００４および５０１４に
電流注入するための電極であり、５０１０はＴＥ用活性
層５００５に電流注入するための電極、５０１１はＴＭ
用活性層５００６に電流注入するための電極であり、５
０１２は前記グレーティング５００４および５０１４上
のコアである。
【００３７】ここで、ＴＥ用活性層５００５とＴＭ用活
性層５００６は、突き合わされ、いわゆるバットジョイ
ント構造を採っている。
性層５００６は、突き合わされ、いわゆるバットジョイ
ント構造を採っている。
【００３８】一般に、ＴＥ光とＴＭ光とは、互いに競合
し合うので、ＴＥ波が出力されると、ＴＭ波が抑えら
れ、逆にＴＭ波が出力されると、ＴＥ波が抑制される特
徴を持つ。この偏波間のモード競合は、光強度一定のま
まで行われるので、注入電流が光出力に変換される必要
がなく、デバイス内部のキャリア寿命に動作速度が律速
されることがない。
し合うので、ＴＥ波が出力されると、ＴＭ波が抑えら
れ、逆にＴＭ波が出力されると、ＴＥ波が抑制される特
徴を持つ。この偏波間のモード競合は、光強度一定のま
まで行われるので、注入電流が光出力に変換される必要
がなく、デバイス内部のキャリア寿命に動作速度が律速
されることがない。
【００３９】図１３において、ＴＥ光は活性層５００５
で増幅され、ＴＭ光は活性層５００６で増幅される。さ
らに、ＴＥ光の波長をグレーティング５００４、ＴＭ光
の波長をグレーティング５０１４を用いて調整すること
ができる。これらの増幅されるゲインや波長を注入電流
によって制御し、例えば、ＴＥ光とＴＭ光の間の波長間
隔を１０ｎｍ、ＴＥ光とＴＭ光とのゲイン差を０．６ｄ
Ｂ（ＴＥ＜ＴＭ）にすることで、図２に示すような特性
を得ることができる。さらに、波長間隔を３ｎｍ、ゲイ
ン差を１．０ｄＢにすることで図４に示すような特性を
得て、波長間隔を３ｎｍ、ゲイン差を０．１ｄＢにする
ことで図６に示すような特性を得る。
で増幅され、ＴＭ光は活性層５００６で増幅される。さ
らに、ＴＥ光の波長をグレーティング５００４、ＴＭ光
の波長をグレーティング５０１４を用いて調整すること
ができる。これらの増幅されるゲインや波長を注入電流
によって制御し、例えば、ＴＥ光とＴＭ光の間の波長間
隔を１０ｎｍ、ＴＥ光とＴＭ光とのゲイン差を０．６ｄ
Ｂ（ＴＥ＜ＴＭ）にすることで、図２に示すような特性
を得ることができる。さらに、波長間隔を３ｎｍ、ゲイ
ン差を１．０ｄＢにすることで図４に示すような特性を
得て、波長間隔を３ｎｍ、ゲイン差を０．１ｄＢにする
ことで図６に示すような特性を得る。
【００４０】図２の点Ａの位置に系を保持し、これにＴ
Ｅ光入力パルス１０２１を加えると、ＴＥ光の出力は点
Ｂとなり、これが保持される。すなわち、メモリ動作が
可能である。ＴＥ波とＴＭ波とは互いに競合し合うた
め、図３に示すようにリセットにはＴＭ波を用いれば良
い。
Ｅ光入力パルス１０２１を加えると、ＴＥ光の出力は点
Ｂとなり、これが保持される。すなわち、メモリ動作が
可能である。ＴＥ波とＴＭ波とは互いに競合し合うた
め、図３に示すようにリセットにはＴＭ波を用いれば良
い。
【００４１】図４の点Ａの位置に系を保持し、これに二
つのＴＥ光入力１０２２および１０２３を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図５に示すようになる。すなわち、ＡＮＤ動
作である。この時、ＴＭ光出力はＮＡＮＤとなる。
つのＴＥ光入力１０２２および１０２３を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図５に示すようになる。すなわち、ＡＮＤ動
作である。この時、ＴＭ光出力はＮＡＮＤとなる。
【００４２】図６の点Ａの位置に系を保持し、これに二
つのＴＥ光入力１０２４および１０２５を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図７に示すようになる。すなわち、ＯＲ動作
である。ＴＭ光出力はＮＯＲ動作となる（単一入力の時
にはＮＯＴ動作）。
つのＴＥ光入力１０２４および１０２５を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図７に示すようになる。すなわち、ＯＲ動作
である。ＴＭ光出力はＮＯＲ動作となる（単一入力の時
にはＮＯＴ動作）。
【００４３】上述したように、本発明に係る偏波応用光
機能素子を用いることで、高速な全光演算を行うことが
できる。
機能素子を用いることで、高速な全光演算を行うことが
できる。
【００４４】（実施例６）図１４は、本発明の第６の実
施例に係る偏波応用光機能素子の模式的な断面図であ
る。同図において、６００１はｎ側電極、６００２はｎ
−ＩｎＰ基板、６００３はｎ−ＩｎＰ層、６００４はＴ
Ｅ光の波長を選択するためのグレーティング、６０１４
はＴＭ光の波長を選択するためのグレーティング、６０
０５はＴＥ光を増幅する機能を持つ活性層、６００６は
ＴＭ光を増幅する機能を持つ活性層、６００７はｎ−Ｉ
ｎＰ層、６００８はキャップ層、６００９および６０１
９はそれぞれグレーティング６００４および６０１４に
電流注入するための電極、６０１０はＴＥ用活性層６０
０５に電流注入するための電極、６０１１はＴＭ用活性
層６００６に電流注入するための電極であり、６０１２
はコアである。
施例に係る偏波応用光機能素子の模式的な断面図であ
る。同図において、６００１はｎ側電極、６００２はｎ
−ＩｎＰ基板、６００３はｎ−ＩｎＰ層、６００４はＴ
Ｅ光の波長を選択するためのグレーティング、６０１４
はＴＭ光の波長を選択するためのグレーティング、６０
０５はＴＥ光を増幅する機能を持つ活性層、６００６は
ＴＭ光を増幅する機能を持つ活性層、６００７はｎ−Ｉ
ｎＰ層、６００８はキャップ層、６００９および６０１
９はそれぞれグレーティング６００４および６０１４に
電流注入するための電極、６０１０はＴＥ用活性層６０
０５に電流注入するための電極、６０１１はＴＭ用活性
層６００６に電流注入するための電極であり、６０１２
はコアである。
【００４５】この素子構造では、ＴＥ用活性層６００５
がＴＭ用活性層６００６の上に乗り上げる形で形成され
ている。なお、逆にＴＭ用活性層６００６がＴＥ用活性
層６００５の上に乗り上げる形で形成してもよいことは
言うまでもない。
がＴＭ用活性層６００６の上に乗り上げる形で形成され
ている。なお、逆にＴＭ用活性層６００６がＴＥ用活性
層６００５の上に乗り上げる形で形成してもよいことは
言うまでもない。
【００４６】前記したように、一般に、ＴＥ光とＴＭ光
とは互いに競合し合うので、ＴＥ波が出力されると、Ｔ
Ｍ波が抑えられ、逆にＴＭ波が出力されると、ＴＥ波が
抑制される特徴を持つ。この偏波間のモード競合は光強
度一定のままで行われるので、注入電流が光出力に変換
される必要がなくデバイス内部のキャリア寿命に動作速
度が律速されることがない。
とは互いに競合し合うので、ＴＥ波が出力されると、Ｔ
Ｍ波が抑えられ、逆にＴＭ波が出力されると、ＴＥ波が
抑制される特徴を持つ。この偏波間のモード競合は光強
度一定のままで行われるので、注入電流が光出力に変換
される必要がなくデバイス内部のキャリア寿命に動作速
度が律速されることがない。
【００４７】図１４において、ＴＥ光は６００５で増幅
され、ＴＭ光は６００６で増幅される。さらに、ＴＥ光
の波長を６００４、ＴＭ光の波長を６０１４を用いて調
整することができる。これらの増幅されるゲインや波長
を注入電流によって制御し、例えば、ＴＥ光とＴＭ光の
間の波長間隔を１０ｎｍ、ＴＥ光とＴＭ光とのゲイン差
を０．６ｄＢ（ＴＥ＜ＴＭ）にすることで、図２に示す
ような特性を得ることができる。さらに、波長間隔を３
ｎｍ、ゲイン差を１．０ｄＢにすることで図４に示すよ
うな特性を、波長間隔を３ｎｍ、ゲイン差を０．１ｄＢ
とすることで図６に示すような特性を得る。
され、ＴＭ光は６００６で増幅される。さらに、ＴＥ光
の波長を６００４、ＴＭ光の波長を６０１４を用いて調
整することができる。これらの増幅されるゲインや波長
を注入電流によって制御し、例えば、ＴＥ光とＴＭ光の
間の波長間隔を１０ｎｍ、ＴＥ光とＴＭ光とのゲイン差
を０．６ｄＢ（ＴＥ＜ＴＭ）にすることで、図２に示す
ような特性を得ることができる。さらに、波長間隔を３
ｎｍ、ゲイン差を１．０ｄＢにすることで図４に示すよ
うな特性を、波長間隔を３ｎｍ、ゲイン差を０．１ｄＢ
とすることで図６に示すような特性を得る。
【００４８】図２の点Ａの位置に系を保持し、これにＴ
Ｅ光入力パルス１０２１を加えると、ＴＥ光の出力は点
Ｂとなり、これが保持される。すなわち、メモリ動作が
可能である。ＴＥ波とＴＭ波は互いに競合し合うため、
図３に示すようにリセットにはＴＭ波を用いれば良い。
Ｅ光入力パルス１０２１を加えると、ＴＥ光の出力は点
Ｂとなり、これが保持される。すなわち、メモリ動作が
可能である。ＴＥ波とＴＭ波は互いに競合し合うため、
図３に示すようにリセットにはＴＭ波を用いれば良い。
【００４９】図４の点Ａの位置に系を保持し、これに二
つのＴＥ光入力１０２２および１０２３を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図５に示すようになる。すなわち、ＡＮＤ動
作である。この時、ＴＭ光出力はＮＡＮＤとなる。
つのＴＥ光入力１０２２および１０２３を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図５に示すようになる。すなわち、ＡＮＤ動
作である。この時、ＴＭ光出力はＮＡＮＤとなる。
【００５０】図６の点Ａの位置に系を保持し、これに二
つのＴＥ光入力１０２４および１０２５を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図７に示すようになる。すなわち、ＯＲ動作
である。ＴＭ光出力はＮＯＲ動作となる（単一入力の時
にはＮＯＴ動作）。
つのＴＥ光入力１０２４および１０２５を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図７に示すようになる。すなわち、ＯＲ動作
である。ＴＭ光出力はＮＯＲ動作となる（単一入力の時
にはＮＯＴ動作）。
【００５１】上述したように、本発明の偏波応用光機能
素子を用いることで、高速な全光演算を行うことができ
る。
素子を用いることで、高速な全光演算を行うことができ
る。
【００５２】（実施例７）図１５は、本発明の第７の実
施例に係る偏波応用光機能素子の模式的な断面図であ
る。同図において、７００１はｎ側電極、７００２はｎ
−ＩｎＰ基板、７００３はｎ−ＩｎＰ層、７００４はＴ
Ｅ光の波長を選択するためのグレーティング、７０１４
はＴＭ光の波長を選択するためのグレーティング、７０
０５はＴＥ光を増幅する機能を持つ活性層、７００６は
ＴＭ光を増幅する機能を持つ活性層、７００７はｐ−Ｉ
ｎＰ層、７００８はキャップ層、７００９および７０１
９はグレーティング７００４および７０１４に電流注入
するための電極、７０１０はＴＥ用活性層７００５に電
流注入するための電極、７０１１はＴＭ用活性層７００
６に電流注入するための電極、７０２０は共通導波路
（例えば、動作中心波長を１５５０ｎｍとして場合に
は、例えば、Ｉｎ0.855 Ｇａ0.145 Ａｓ0.317 Ｐ
0.683 ）である。
施例に係る偏波応用光機能素子の模式的な断面図であ
る。同図において、７００１はｎ側電極、７００２はｎ
−ＩｎＰ基板、７００３はｎ−ＩｎＰ層、７００４はＴ
Ｅ光の波長を選択するためのグレーティング、７０１４
はＴＭ光の波長を選択するためのグレーティング、７０
０５はＴＥ光を増幅する機能を持つ活性層、７００６は
ＴＭ光を増幅する機能を持つ活性層、７００７はｐ−Ｉ
ｎＰ層、７００８はキャップ層、７００９および７０１
９はグレーティング７００４および７０１４に電流注入
するための電極、７０１０はＴＥ用活性層７００５に電
流注入するための電極、７０１１はＴＭ用活性層７００
６に電流注入するための電極、７０２０は共通導波路
（例えば、動作中心波長を１５５０ｎｍとして場合に
は、例えば、Ｉｎ0.855 Ｇａ0.145 Ａｓ0.317 Ｐ
0.683 ）である。
【００５３】ここで、ＴＥ用活性層７００５およびＴＭ
用活性層７００６は、共通導波路７０２０に装荷される
形で形成されている。
用活性層７００６は、共通導波路７０２０に装荷される
形で形成されている。
【００５４】前記したように、一般に、ＴＥ光とＴＭ光
とは互いに競合し合うので、ＴＥ波が出力されると、Ｔ
Ｍ波が抑えられ、逆にＴＭ波が出力されると、ＴＥ波が
抑制される特徴を持つ。この偏波間のモード競合は光強
度一定のままで行われるので、注入電流が光出力に変換
される必要がなく、デバイス内部のキャリア寿命に動作
速度が律速されることがない。
とは互いに競合し合うので、ＴＥ波が出力されると、Ｔ
Ｍ波が抑えられ、逆にＴＭ波が出力されると、ＴＥ波が
抑制される特徴を持つ。この偏波間のモード競合は光強
度一定のままで行われるので、注入電流が光出力に変換
される必要がなく、デバイス内部のキャリア寿命に動作
速度が律速されることがない。
【００５５】図１５において、ＴＥ光は活性層７００５
で増幅され、ＴＭ光は活性層７００６で増幅される。さ
らに、ＴＥ光の波長をグレーティング７００４を用いて
調整し、ＴＭ光の波長をグレーティング７０１４を用い
て調整することができる。これらの増幅されるゲインや
波長を注入電流によって制御し、例えば、ＴＥ光とＴＭ
光の間の波長間隔を１０ｎｍ、ＴＥ光とＴＭ光とのゲイ
ン差を０．６ｄＢ（ＴＥ＜ＴＭ）にすることで、図２の
ような特性を得ることができる。さらに、波長間隔を３
ｎｍ、ゲイン差を１．０ｄＢにすることで図４に示すよ
うな特性を、波長間隔を３ｎｍ、ゲイン差を０．１ｄＢ
とすることで図６に示すような特性を得る。
で増幅され、ＴＭ光は活性層７００６で増幅される。さ
らに、ＴＥ光の波長をグレーティング７００４を用いて
調整し、ＴＭ光の波長をグレーティング７０１４を用い
て調整することができる。これらの増幅されるゲインや
波長を注入電流によって制御し、例えば、ＴＥ光とＴＭ
光の間の波長間隔を１０ｎｍ、ＴＥ光とＴＭ光とのゲイ
ン差を０．６ｄＢ（ＴＥ＜ＴＭ）にすることで、図２の
ような特性を得ることができる。さらに、波長間隔を３
ｎｍ、ゲイン差を１．０ｄＢにすることで図４に示すよ
うな特性を、波長間隔を３ｎｍ、ゲイン差を０．１ｄＢ
とすることで図６に示すような特性を得る。
【００５６】図２の点Ａの位置に系を保持し、これにＴ
Ｅ光入力パルス１０２１を加えると、ＴＥ光の出力は点
Ｂとなり、これが保持される。すなわち、メモリ動作が
可能である。前記したようにＴＥ波とＴＭ波とは互いに
競合し合うため、図３に示すようにリセットにはＴＭ波
を用いれば良い。
Ｅ光入力パルス１０２１を加えると、ＴＥ光の出力は点
Ｂとなり、これが保持される。すなわち、メモリ動作が
可能である。前記したようにＴＥ波とＴＭ波とは互いに
競合し合うため、図３に示すようにリセットにはＴＭ波
を用いれば良い。
【００５７】図４の点Ａの位置に系を保持し、これに二
つのＴＥ光入力１０２２および１０２３を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図５に示すようになる。すなわち、ＡＮＤ動
作である。この時、ＴＭ光出力はＮＡＮＤとなる。
つのＴＥ光入力１０２２および１０２３を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図５に示すようになる。すなわち、ＡＮＤ動
作である。この時、ＴＭ光出力はＮＡＮＤとなる。
【００５８】図６の点Ａの位置に系を保持し、これに二
つのＴＥ光入力１０２４および１０２５を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図７に示すようになる。すなわち、ＯＲ動作
である。ＴＭ光出力はＮＯＲ動作となる（単一入力の時
にはＮＯＴ動作）。
つのＴＥ光入力１０２４および１０２５を加えると、Ｔ
Ｅ光出力は図７に示すようになる。すなわち、ＯＲ動作
である。ＴＭ光出力はＮＯＲ動作となる（単一入力の時
にはＮＯＴ動作）。
【００５９】上述したように、本発明の偏波応用光機能
素子を用いることで、高速な全光演算を行うことができ
る。
素子を用いることで、高速な全光演算を行うことができ
る。
【００６０】なお、本発明については、ｎ型のＩｎＰ基
板を例に説明したが、ｐ型の基板や他の半導体基板にお
いても同様な効果を得ることができる。
板を例に説明したが、ｐ型の基板や他の半導体基板にお
いても同様な効果を得ることができる。
【００６１】また、本発明の実施例で説明した偏波応用
機能素子における活性層の代わりに、活性層をパッシブ
な導波路で挟んだいわゆるＬＯＣ構造（文献：Ｓ． Ｃ
ｏｒｅ， Ｄ． Ｍ． Ｃｏｏｐｅｒ， Ｗ． Ｊ．
Ｄｅｖｌｉｎ， Ａ． Ｄ．Ｅｌｌｉｓ， Ｄ． Ｊ．
Ｅｌｔｏｎ， Ｊ． Ｊ． Ｉｓｓａｃ， Ｇ．Ｓｈ
ｅｒｌｏｃｋ， Ｐ． Ｃ． Ｓｐｕｒｄｅｎｓ ａｎ
ｄ Ｗ． Ａ．Ｓｔａｌｌａｒｄ： “Ｐｏｌａｒｉｓ
ａｔｉｏｎ−Ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ，Ｎｅａｒ−Ｔｒ
ａｖｅｌｌｉｎｇ−ｗａｖｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＬａｓｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｔ １．５５
ｍｍ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ， ２ｎｄ Ｍａｒｃｈ １９８９， ｖｏｌ．２
５， Ｎｏ．５， ｐｐ．３１４−３１５）を用いても
同様な効果を得ることができる。
機能素子における活性層の代わりに、活性層をパッシブ
な導波路で挟んだいわゆるＬＯＣ構造（文献：Ｓ． Ｃ
ｏｒｅ， Ｄ． Ｍ． Ｃｏｏｐｅｒ， Ｗ． Ｊ．
Ｄｅｖｌｉｎ， Ａ． Ｄ．Ｅｌｌｉｓ， Ｄ． Ｊ．
Ｅｌｔｏｎ， Ｊ． Ｊ． Ｉｓｓａｃ， Ｇ．Ｓｈ
ｅｒｌｏｃｋ， Ｐ． Ｃ． Ｓｐｕｒｄｅｎｓ ａｎ
ｄ Ｗ． Ａ．Ｓｔａｌｌａｒｄ： “Ｐｏｌａｒｉｓ
ａｔｉｏｎ−Ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ，Ｎｅａｒ−Ｔｒ
ａｖｅｌｌｉｎｇ−ｗａｖｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＬａｓｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｔ １．５５
ｍｍ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ， ２ｎｄ Ｍａｒｃｈ １９８９， ｖｏｌ．２
５， Ｎｏ．５， ｐｐ．３１４−３１５）を用いても
同様な効果を得ることができる。
【００６２】さらに、ＴＥ増幅領域、ＴＥ波長調整領
域、ＴＭ増幅領域、ＴＭ波長調整領域の間に、分離溝あ
るいは絶縁領域を設け、ＴＥ増幅領域、ＴＥ波長調整領
域、ＴＭ増幅領域、ＴＭ波長調整領域の間で電気的絶縁
を行っても良いことは言うまでもない。
域、ＴＭ増幅領域、ＴＭ波長調整領域の間に、分離溝あ
るいは絶縁領域を設け、ＴＥ増幅領域、ＴＥ波長調整領
域、ＴＭ増幅領域、ＴＭ波長調整領域の間で電気的絶縁
を行っても良いことは言うまでもない。
【００６３】また、本発明では、基本的な論理演算につ
いてのみ説明を行っているが、実施例で説明した機能を
利用して、光信号のレベル再生、波形再生、タイミング
再生といった機能を持たせることも同様に可能である。
いてのみ説明を行っているが、実施例で説明した機能を
利用して、光信号のレベル再生、波形再生、タイミング
再生といった機能を持たせることも同様に可能である。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による偏波
応用光論理素子は、外部からＴＥ光またはＴＭ光を入射
することで、偏波応用光論理素子の発振光の偏波をコン
トロールして、これを利用して、メモリ、ＡＮＤ、ＯＲ
といった全光論理演算を行うことができ、また、メモリ
動作のリセットも光信号を用いて行うことができる。ま
た、ＮＯＴ、ＮＡＮＤ、ＮＯＴといった負論理の全光論
理演算を行うこともできる。さらに、ＴＥ偏波とＴＭ偏
波との間のモード競合は、キャリア寿命に律速されない
ので、例えば、１０ＧＨｚを越えるような超高速な論理
演算が可能になる。
応用光論理素子は、外部からＴＥ光またはＴＭ光を入射
することで、偏波応用光論理素子の発振光の偏波をコン
トロールして、これを利用して、メモリ、ＡＮＤ、ＯＲ
といった全光論理演算を行うことができ、また、メモリ
動作のリセットも光信号を用いて行うことができる。ま
た、ＮＯＴ、ＮＡＮＤ、ＮＯＴといった負論理の全光論
理演算を行うこともできる。さらに、ＴＥ偏波とＴＭ偏
波との間のモード競合は、キャリア寿命に律速されない
ので、例えば、１０ＧＨｚを越えるような超高速な論理
演算が可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る偏波応用光論理素
子の断面構成図である。
子の断面構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る偏波応用光論理素
子においてＴＥ光とＴＭ光の波長間隔とゲイン差を変え
た時の光入出力特性の一例を示すグラフである。
子においてＴＥ光とＴＭ光の波長間隔とゲイン差を変え
た時の光入出力特性の一例を示すグラフである。
【図３】図２に示したＴＥ光入力があった時の入出力光
の波形図である。
の波形図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る偏波応用光論理素
子においてＴＥ光とＴＭ光の波長間隔とゲイン差を変え
た時の光入出力特性の他の一例を示すグラフである。
子においてＴＥ光とＴＭ光の波長間隔とゲイン差を変え
た時の光入出力特性の他の一例を示すグラフである。
【図５】図４に示したＴＥ光入力があった時の入出力光
の波形図である。
の波形図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る偏波応用光論理素
子においてＴＥ光とＴＭ光の波長間隔とゲイン差を変え
た時の光入出力特性のさらに他の一例を示すグラフであ
る。
子においてＴＥ光とＴＭ光の波長間隔とゲイン差を変え
た時の光入出力特性のさらに他の一例を示すグラフであ
る。
【図７】図６に示したＴＥ光入力があった時の入出力光
の波形図である。
の波形図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る偏波応用光論理素
子の断面構成図である。
子の断面構成図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係る偏波応用光論理素
子の説明図である。
子の説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係る偏波応用光論理
素子の説明図である。
素子の説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施例に係る偏波応用光論理
素子の説明図である。
素子の説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施例に係る偏波応用光論理
素子を説明するためのもので、素子のバンド構造の説明
図である。
素子を説明するためのもので、素子のバンド構造の説明
図である。
【図１３】本発明の第５の実施例に係る偏波応用光論理
素子の断面構造図である。
素子の断面構造図である。
【図１４】本発明の第６の実施例に係る偏波応用光論理
素子の断面構造図である。
素子の断面構造図である。
【図１５】本発明の第７の実施例に係る偏波応用光論理
素子の断面構造図である。
素子の断面構造図である。
【図１６】従来の光論理素子の断面構造図である。
【図１７】前記従来の光論理素子において注入電流を調
整して得られる光入出力特性の一例を示すグラフであ
る。
整して得られる光入出力特性の一例を示すグラフであ
る。
【図１８】前記従来の光論理素子において注入電流を調
整して得られる光入出力特性の他の一例を示すグラフで
ある。
整して得られる光入出力特性の他の一例を示すグラフで
ある。
【図１９】前記従来の光論理素子において注入電流を調
整して得られる光入出力特性のさらに他の一例を示すグ
ラフである。
整して得られる光入出力特性のさらに他の一例を示すグ
ラフである。
【図２０】図１７に示した光入出力特性があった場合の
入出力光の波形図である。
入出力光の波形図である。
【図２１】図１８に示した光入出力特性があった場合の
入出力光の波形図である。
入出力光の波形図である。
【図２２】図１９に示した光入出力特性があった場合の
入出力光の波形図である。
入出力光の波形図である。
１００１，２００１，５００１，６００１，７００１
ｎ側電極 １００２，２００２，５００２，６００２，７００２
ｎ−ＩｎＰ基板 １００３，２００３，５００３，６００３，７００３
ｎ−ＩｎＰ層 １００４，２００４，２０１４，５００４，５０１４，
６００４，６０１４，７００４，７０１４ グレーティ
ング １００５，２００５，５００５，６００５，７００５
ＴＥ用活性層 １００６，２００６，５００６，６００６，７００６
ＴＭ用活性層 １００７，２００７，５００７，６００７，７００７
ｐ−ＩｎＰ層 １００８，２００８，５００８，６００８，７００８
キャップ層 １００９，２００９，５００９，６００９，７００９
ＴＥ波長調整領域用電極 １０１０，２０１０，５０１０，６０１０，７０１０
ＴＥ増幅領域用電極 １０１１，２０１１，５０１１，６０１１，７０１１
ＴＭ増幅領域用電極 １０１２，２０１２，５０１２，６０１２ コア １０２１，１０２２，１０２３，１０２４，１０２５
ＴＥ入力 ２０１９，５０１９，６０１９，７０１９ ＴＭ波長調
整領域用電極 ７０２０ 共通導波路
ｎ側電極 １００２，２００２，５００２，６００２，７００２
ｎ−ＩｎＰ基板 １００３，２００３，５００３，６００３，７００３
ｎ−ＩｎＰ層 １００４，２００４，２０１４，５００４，５０１４，
６００４，６０１４，７００４，７０１４ グレーティ
ング １００５，２００５，５００５，６００５，７００５
ＴＥ用活性層 １００６，２００６，５００６，６００６，７００６
ＴＭ用活性層 １００７，２００７，５００７，６００７，７００７
ｐ−ＩｎＰ層 １００８，２００８，５００８，６００８，７００８
キャップ層 １００９，２００９，５００９，６００９，７００９
ＴＥ波長調整領域用電極 １０１０，２０１０，５０１０，６０１０，７０１０
ＴＥ増幅領域用電極 １０１１，２０１１，５０１１，６０１１，７０１１
ＴＭ増幅領域用電極 １０１２，２０１２，５０１２，６０１２ コア １０２１，１０２２，１０２３，１０２４，１０２５
ＴＥ入力 ２０１９，５０１９，６０１９，７０１９ ＴＭ波長調
整領域用電極 ７０２０ 共通導波路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 G02F 3/00 - 3/02
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板上に、 少なくともＴＥ方向の偏波光Ｘを増幅する機能を持つ活
性層Ａと、該活性層Ａに電流を注入する電極Ｃとを有す
るＴＥ増幅領域と、 少なくとも前記偏波光Ｘに直交するＴＭ偏波光Ｙを増幅
する機能を持つ活性層Ｂと、該活性層Ｂに電流を注入す
る電極Ｄとを有するＴＭ増幅領域と、 前記偏波光ＸまたはＹの少なくとも一方に対して波長選
択性を持たせるためのグレーティングを有する波長選択
領域とが、形成されてなる偏波応用光機能素子であっ
て、 前記ＴＥ増幅領域と前記ＴＭ増幅領域とが光の進行方向
に対して直列に並んでいることを特徴とする偏波応用光
機能素子。 - 【請求項２】 半導体基板上に、 少なくともＴＥ方向の偏波光Ｘを増幅する機能を持つ活
性層Ａと、該活性層Ａに電流を注入する電極Ｃとを有す
るＴＥ増幅領域と、 少なくとも前記偏波光Ｘに対して波長選択性を持たせる
ためのグレーティングを有するＴＥ波長選択領域と、 少なくとも前記偏波光Ｘに直交するＴＭ偏波光Ｙを増幅
する機能を持つ活性層Ｂと、該活性層Ｂに電流を注入す
る電極Ｄとを有するＴＭ増幅領域と、 少なくとも前記ＴＭ偏波光Ｙに対して波長選択性を持た
せるためのグレーティングを有するＴＭ波長選択領域と
が、形成されてなる偏波応用光機能素子であって、 前記ＴＥ増幅領域と前記ＴＭ増幅領域とが光の進行方向
に対して直列に並んでいることを特徴とする偏波応用光
機能素子。 - 【請求項３】 前記活性層ＢまたはＡの少なくとも一方
が圧縮歪み多重量子井戸構造を有することを特徴とする
請求項１または２に記載の偏波応用光機能素子。 - 【請求項４】 前記活性層ＡまたはＢの少なくとも一方
が伸張歪み多重量子井戸構造を有することを特徴とする
請求項１ないし３のいずれかに記載の偏波応用光機能素
子。 - 【請求項５】 前記活性層Ａと活性層Ｂが突き合わされ
て、バットジョイント構造をとっていることを特徴とす
る請求項１ないし４のいずれかに記載の偏波応用光機能
素子。 - 【請求項６】 前記活性層Ａまたは活性層Ｂのどちらか
一方が他方の上に乗り上げていることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかに記載の偏波応用光機能素子。 - 【請求項７】 前記活性層Ａと活性層Ｂとが共通導波路
の上に装荷されていることを特徴とする請求項１ないし
４のいずれかに記載の偏波応用光機能素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08692694A JP3178570B2 (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | 偏波応用光機能素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08692694A JP3178570B2 (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | 偏波応用光機能素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297490A JPH07297490A (ja) | 1995-11-10 |
| JP3178570B2 true JP3178570B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=13900473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08692694A Expired - Fee Related JP3178570B2 (ja) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | 偏波応用光機能素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3178570B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2007108094A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2009-07-30 | 富士通株式会社 | 光半導体装置の製造方法 |
| JPWO2023017631A1 (ja) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 |
-
1994
- 1994-04-25 JP JP08692694A patent/JP3178570B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07297490A (ja) | 1995-11-10 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |