JPH01179124A - Optical space modulating element - Google Patents

Optical space modulating element

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JPH01179124A
JPH01179124A JP241788A JP241788A JPH01179124A JP H01179124 A JPH01179124 A JP H01179124A JP 241788 A JP241788 A JP 241788A JP 241788 A JP241788 A JP 241788A JP H01179124 A JPH01179124 A JP H01179124A
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JP
Japan
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light
modulated
intensity
semiconductor element
image
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Application number
JP241788A
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Japanese (ja)
Inventor
Chikara Amano
主税 天野
Takashi Kurokawa
隆志 黒川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH01179124A publication Critical patent/JPH01179124A/en
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Abstract

PURPOSE:To execute a conversion processing at high speed and to miniaturize a device by using an element which has laminated a semiconductor element for outputting a voltage corresponding to intensity of light, and a semiconductor element in which transmittivity of light is varied in accordance with its output voltage. CONSTITUTION:As for an optical space modulation element 8, a first semiconductor element 11 for outputting a voltage in accordance with intensity of a modulated light 7, and a second semiconductor element 12 for varying transmittivity of light in accordance with its output voltage are laminated on a semiconductor substrate 10. According to such constitution, an image to be modulated 6 and the modulated light 7 are made incident through a window of the substrate 10, the element 11 outputs a voltage corresponding to intensity of the modulated light 7, the element 12 varies transmittivity in accordance with its voltage, the image to be modulated 6 is modulated by the modulated light 7, and an output image 9 is outputted. In such a way, since an electric field effect of photoabsorption in a semiconductor is utilized, the modulation processing is executed at high speed, and also, the element 8 can be miniaturized.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像のような二次元的な光の強度を、別の
二次元的な光の強度によって変調する光空間変調素子に
関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical spatial modulation element that modulates the intensity of two-dimensional light such as an image by the intensity of another two-dimensional light. be.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、画像のような二次元的な光(以下、被変調画像と
定義する)の強度を別の二次元的な光(以下、変調光と
定義する)の強度によって変調するためには、光の偏光
方向の変化を利用する方法が採られていた。すなわち、
被変調画像の偏光方向を変調光の強度に応じて変化させ
る制御素子を偏光子と検光子との間に置き、偏光子によ
って一様に偏光された被変調光をこの制御素子に照射し
て、その出力光を検光子を介して出力する方法である。
Conventionally, in order to modulate the intensity of two-dimensional light such as an image (hereinafter defined as a modulated image) by the intensity of another two-dimensional light (hereinafter defined as modulated light), it is necessary to A method was adopted that utilized changes in the polarization direction of the light. That is,
A control element that changes the polarization direction of the modulated image according to the intensity of the modulated light is placed between the polarizer and the analyzer, and the control element is irradiated with the modulated light that has been uniformly polarized by the polarizer. , the output light is output through an analyzer.

第10図はその一例であって、(a)は断面図、(b)
は正面図を示している。この素子の動作を1画素分につ
いて説明する。変調光Aは光を透過する電極4を介して
光伝導体1に照射されるので、変調光Aの強度が大きい
ほど光伝導体1の伝導度が大きくなる。このため電極4
から光導電体1および透明電極5を介して液晶3に供給
される電圧が変化する。したがって変調光Aの強度が強
いほど透過性を有する電極4.5で挟まれた液晶3に加
わる電圧が高くなる。
Figure 10 is an example of this, where (a) is a cross-sectional view and (b)
shows a front view. The operation of this element will be explained for one pixel. Since the modulated light A is irradiated onto the photoconductor 1 through the light-transmitting electrode 4, the conductivity of the photoconductor 1 increases as the intensity of the modulated light A increases. For this reason, electrode 4
The voltage supplied to the liquid crystal 3 via the photoconductor 1 and the transparent electrode 5 changes from . Therefore, the stronger the intensity of the modulated light A, the higher the voltage applied to the liquid crystal 3 sandwiched between the transparent electrodes 4.5.

この場合、透明物質2を介して入力された被変調画像B
は液晶3を通過すると偏光方向が九十度回転され、出力
画像Cとなって出力される。そして偏光子を通る光の偏
光方向と、検光子を通る光の偏光方向を一致させておけ
ば、出力光の強度を変化させることができる。
In this case, the modulated image B input through the transparent material 2
When the light passes through the liquid crystal 3, its polarization direction is rotated by 90 degrees, and an output image C is output. By matching the polarization direction of the light passing through the polarizer and the polarization direction of the light passing through the analyzer, the intensity of the output light can be changed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながらこのような従来の方法では、書き込み時間
(変調光が被変調画像に影響を与えるまでの時間)、消
去時間(変調光をオフにしたとき変調光の影響がなくな
るまでの時間)が共に数十ミリ秒程度要することおよび
、素子が大形になるという問題があった。
However, with this conventional method, both the writing time (the time it takes for the modulated light to affect the modulated image) and the erasing time (the time it takes for the modulated light to have no effect when the modulated light is turned off) are several numbers. There are problems in that it takes about 10 milliseconds and the device becomes large.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

このような問題を解決するためにこの発明は、光の強度
に応じた電圧を出力する第1の半導体素子と、第1の半
導体素子に対してモノリシックに積層され第1の半導体
素子の出力電圧に応じて光の透過率が変化するとともに
pin構造を有する第2の半導体からなる画素を二次元
的に配置したものである。
In order to solve such problems, the present invention includes a first semiconductor element that outputs a voltage according to the intensity of light, and a second semiconductor element that is monolithically stacked on the first semiconductor element and outputs a voltage that corresponds to the intensity of light. Pixels are two-dimensionally arranged, each of which is made of a second semiconductor whose light transmittance changes depending on the change in light transmittance and which has a pin structure.

〔作用〕[Effect]

第1の半導体素子に照射される光の強度に応じじてその
出力電圧が変化し、その電圧変化に応じて第2の半導体
素子の透過率が変化することによって、被変調画像が変
調光によって変調される。
The output voltage of the first semiconductor element changes according to the intensity of the light irradiated to the first semiconductor element, and the transmittance of the second semiconductor element changes according to the voltage change, so that the modulated image is changed by the modulated light. Modulated.

〔実施例〕〔Example〕

第2図はこの発明の装置を模式的に示した図であり、エ
ネルギがhν1で−様な強度を被変調画像6とエネルギ
がhν2の強度を持つ変調光7とを、光空間変調素子8
の入力面に重ねて入射させる。光空間変調素子8は各画
素毎に被変調画像6の強度を変調光7の強度に応じて変
調して、その結果を出力画像9として出力する。このと
きの出力画像9は、被変調画像6がエネルギhν1の強
度でパターン化されたものとなる。なお、変調光・7も
パターン化されたものとすれば、被変調画像と変調光と
の間で光論理演算を行なうことができる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the apparatus of the present invention, in which a modulated image 6 with an energy hν1 and a -like intensity and a modulated light 7 with an energy hν2 intensity are transmitted to a light spatial modulation element 8.
The input surface is overlapped with the input surface. The light spatial modulation element 8 modulates the intensity of the modulated image 6 for each pixel according to the intensity of the modulated light 7, and outputs the result as an output image 9. The output image 9 at this time is the modulated image 6 patterned with an intensity of energy hv1. Note that if the modulated light 7 is also patterned, optical logic operations can be performed between the modulated image and the modulated light.

第1図(a)は第2図に示す光空間変調素子8の構造を
示す図である。これは半導体基板10の上に変調光の強
度に応じた電圧を出力する半導体素子11および、印加
電圧により被変調画像の透過率を変化させる半導体素子
12を順に積み重ねて構成したものである。被変調画像
6と変調光7は半導体基板10に開けられた窓10aを
通して入射されるが、半導体素子11は変調光の強度に
応じた電圧を出力するので、半導体素子12はその電圧
に応じて透過率が変化し、この結果、被変調画像6は変
調光によって変調され、出力画像9となって出力される
。このとき半導体基板10が被変調画像6と変調光7を
透過するものであるとき窓10aを設ける必要はない、
第1図(b)は半導体素子を積み重ねる順序を逆にした
ときの例であり、この場合、半導体基板lに窓1aが開
けられていると、その窓1aを通して出力画像9が出力
される。
FIG. 1(a) is a diagram showing the structure of the optical spatial modulation element 8 shown in FIG. 2. This is constructed by sequentially stacking on a semiconductor substrate 10 a semiconductor element 11 that outputs a voltage according to the intensity of modulated light, and a semiconductor element 12 that changes the transmittance of a modulated image depending on the applied voltage. The modulated image 6 and the modulated light 7 enter through a window 10a opened in the semiconductor substrate 10, but since the semiconductor element 11 outputs a voltage according to the intensity of the modulated light, the semiconductor element 12 outputs a voltage according to the intensity of the modulated light. The transmittance changes, and as a result, the modulated image 6 is modulated by the modulated light and output as an output image 9. At this time, when the semiconductor substrate 10 transmits the modulated image 6 and the modulated light 7, there is no need to provide the window 10a.
FIG. 1(b) is an example in which the order in which the semiconductor elements are stacked is reversed. In this case, if a window 1a is opened in the semiconductor substrate 1, an output image 9 is outputted through the window 1a.

第3図は光空間変調素子の等価回路を示した回路図であ
り、変調光の強度の応じた電圧を出力する半導体素子と
して光導電セル13、印加電圧により被変調画像の透過
率を変化させる半導体素子として多重量子井戸層を1層
として含むpin構造半導体素子14を用いている。第
3図(a)は光導電セル13とpin構造半導体素子1
4を直列に接続し、それらを定電圧電源15に接続した
ものである。ここで被変調画像6.変調光7のエネルギ
をhν+、hν2とし1、光導電セル13のエネルギバ
ンドギャップ、 pin構造半導体素子14の励起子吸
収端エネルギをそれぞれEg+ + Eggとし、次の
条件が成立しているものとする。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of an optical spatial modulation element, in which a photoconductive cell 13 is used as a semiconductor element that outputs a voltage according to the intensity of modulated light, and the transmittance of a modulated image is changed by an applied voltage. A pin structure semiconductor element 14 including a multiple quantum well layer as one layer is used as a semiconductor element. FIG. 3(a) shows the photoconductive cell 13 and the pin structure semiconductor element 1.
4 are connected in series, and they are connected to a constant voltage power supply 15. Here, the modulated image 6. It is assumed that the energies of the modulated light 7 are hν+ and hν2, and the energy band gap of the photoconductive cell 13 and the exciton absorption edge energy of the pin structure semiconductor element 14 are respectively Eg+ + Egg, and the following conditions are satisfied. .

hνz >Eg、>Egg >冨h&11このようにす
ると変調光7は光導電セル13の電気伝導度に影響を与
え、また被変調画像光6はpif構造半導体素子14で
強度変調される。すなわち変調光の強度が増加すると、
光導電体13における電気伝導度が増加するため、pi
n構造半導体素子14に加わる逆方向バイアス電圧が増
加することになる。するとpin構造半導体素子14に
おいて、励起子吸収端エネルギが低エネルギ側にシフト
する。その結果、pin構造半導体素子14における被
変調画像6の吸収率が増加するため、出力画像の光強度
が減少する。この場合は変調光7の強度が増加するほど
出力画像の強度が減少することになる。
hvz >Eg, >Egg >Fuh&11 In this way, the modulated light 7 influences the electrical conductivity of the photoconductive cell 13, and the modulated image light 6 is intensity-modulated by the pif structure semiconductor element 14. In other words, when the intensity of modulated light increases,
Since the electrical conductivity in the photoconductor 13 increases, pi
The reverse bias voltage applied to the n-structure semiconductor element 14 will increase. Then, in the pin structure semiconductor element 14, the exciton absorption edge energy shifts to the lower energy side. As a result, the absorption rate of the modulated image 6 in the pin structure semiconductor element 14 increases, so that the light intensity of the output image decreases. In this case, as the intensity of the modulated light 7 increases, the intensity of the output image decreases.

第3図(b)は光導電セル13とpin構造半導体素子
14を並列に接続した例で、この回路では変調光7の強
度が増加するほど光導電セル13における電圧が低くな
るため、pin構造半導体素子14に加わる逆方向バイ
アスが減少する。その結果、pin構造半導体素子14
における被変調光6の透過率が増加する。したがって、
変調光7の強度が増加するほど出力画像の強度を増加さ
せることができる。
FIG. 3(b) shows an example in which a photoconductive cell 13 and a pin structure semiconductor element 14 are connected in parallel. The reverse bias applied to semiconductor device 14 is reduced. As a result, the pin structure semiconductor element 14
The transmittance of the modulated light 6 increases. therefore,
As the intensity of the modulated light 7 increases, the intensity of the output image can be increased.

第4図は他の実施例を示す回路図であり。変調光の強度
に応じた電圧を出力する半導体素子として、フォトダイ
オード16、印加電圧により被変調画像の透過率を変化
させる半導体素子として多重量子井戸層(Multi−
Quantum−Wel 1%以下MQWと定義する)
をi層として含むpin構造半導体素子14を用いてお
り、これらが短絡用のトンネル接合ダイオード16aを
介して直列に接続されている。ここで、被変調画像6、
変調光7のエネルギをそれぞれhνl+”!とし、フォ
トダイオード16のエネルギバンドギャップ、 pin
構造半導体素子14の励起子吸収端エネルギをEg+。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment. A photodiode 16 is used as a semiconductor element that outputs a voltage according to the intensity of modulated light, and a multi-quantum well layer is used as a semiconductor element that changes the transmittance of a modulated image depending on the applied voltage.
Quantum-Wel 1% or less defined as MQW)
A pin structure semiconductor element 14 including as an i-layer is used, and these are connected in series via a short-circuiting tunnel junction diode 16a. Here, the modulated image 6,
Let the energy of the modulated light 7 be hνl+”!, and the energy band gap of the photodiode 16, pin
The exciton absorption edge energy of the structural semiconductor element 14 is Eg+.

Egtがつぎの関係にあるものとする。It is assumed that Egt has the following relationship.

hνt > E g ) > E g t > =hν
1このような関係があると変調光7はフォトダイオード
16の出力電圧を変化させ、被変調画像6はpin構造
半導体素子14において強度変調される。すなわち、変
調光7か弱い場合、フォトダイオード16はオフ状態で
あり、pin構造半導体素子14はゼロバイアスの状態
のため、被変調画像6はpin構造半導体素子14を透
過することになる。一方、変調光7が強い場合、フォト
ダイオード16はオン状態となるため、pin構造半導
体素子14に高い逆方向バイアス電圧が加わる。pin
構造半導体素子14において、被変調画像6の吸収率が
増加する。このため、変調光7の強度が増加するほど出
力画像の強度は減少する。
hνt > E g ) > E g t > = hν
1 When such a relationship exists, the modulated light 7 changes the output voltage of the photodiode 16, and the modulated image 6 is intensity-modulated in the pin structure semiconductor element 14. That is, when the modulated light 7 is weak, the photodiode 16 is in an off state and the pin structure semiconductor element 14 is in a zero bias state, so the modulated image 6 is transmitted through the pin structure semiconductor element 14. On the other hand, when the modulated light 7 is strong, the photodiode 16 is turned on, so that a high reverse bias voltage is applied to the pin structure semiconductor element 14. pin
In the structural semiconductor element 14, the absorption of the modulated image 6 increases. Therefore, as the intensity of the modulated light 7 increases, the intensity of the output image decreases.

以上のように光空間変調素子において、光導電セル、フ
ォトダイオードのような、変調光の強度に応じた電圧を
出力する半導体素子と、多重量子井戸層をi層として含
むpin構造のような、印加電圧によって被変調画像の
透過率を変化させる素子と組み合わせることにより、被
変調画像の強度を変調光の強度に応じて変調することが
できる。
As described above, in the optical spatial modulation element, there are semiconductor elements such as photoconductive cells and photodiodes that output a voltage according to the intensity of modulated light, and pin structures that include a multi-quantum well layer as an i-layer. By combining this with an element that changes the transmittance of the modulated image depending on the applied voltage, the intensity of the modulated image can be modulated according to the intensity of the modulated light.

第5図は分子線エピタキシャル法によって作製したGa
As形光導電形光空間変調素子の構造を1画素分につい
て示す図である。これはp形GaAs基板(厚さ200
 ミクロン)17上にAlGaAs/GaAs M Q
W構造をi層して含むpin構造半導体素子14(厚さ
1ミクロン) 、Ala、+Gao、J3光導電セル1
3(厚さ2ミクロン)をモノリシックに積層したもので
ある。p形GaAs基板17には選択エツチング法によ
って出力画像用の窓17aを設けた。光導電セル13の
表面およびGaAs基板17の裏面には、金蒸着によっ
て電極18.19を設けた。さらに選択エツチング法に
よって5×5の25の素子に分割した。
Figure 5 shows Ga prepared by molecular beam epitaxial method.
FIG. 2 is a diagram showing the structure of an As-type photoconductive optical spatial modulator for one pixel. This is a p-type GaAs substrate (thickness 200 mm
micron) AlGaAs/GaAs MQ on 17
Pin structure semiconductor element 14 (thickness 1 micron) including i-layer W structure, Ala, +Gao, J3 photoconductive cell 1
3 (thickness: 2 microns) are monolithically laminated. An output image window 17a was provided on the p-type GaAs substrate 17 by selective etching. Electrodes 18 and 19 were provided on the front surface of the photoconductive cell 13 and the back surface of the GaAs substrate 17 by gold vapor deposition. Furthermore, it was divided into 25 elements (5×5) by selective etching.

この素子の正面図と断面図を第9図に示す、2ミリ角の
GaAs基板17上に形成された5×5画素の光空間変
調素子8を、予め金のパターン電極20.21が蒸着さ
れている透明ガラス板22に導電塗料を用いて接着して
おり、1画素分は160ミクロン角、受光面積および出
力面積は120ミクロン角である。そして接続線23に
よって電極18を全画素にわたり相互接続し、さらにパ
ターン電極20に接続している。
A front view and a cross-sectional view of this device are shown in FIG. 9. A light spatial modulation device 8 of 5×5 pixels formed on a 2 mm square GaAs substrate 17 is pre-deposited with gold pattern electrodes 20 and 21. It is adhered to a transparent glass plate 22 using conductive paint, and one pixel is 160 microns square, and the light receiving area and output area are 120 microns square. The electrodes 18 are interconnected over all pixels by connection lines 23 and further connected to the pattern electrode 20.

このように構成された装置において、被変調画像として
波長854 nn+、強度200 、lj W/cm”
 、大きさ2IllI11角の一様光を用いた。変調光
としては波長600nm %強度200μW/cm” 
%大きさ21角の明暗分布を持つパターン光を用いた。
In the apparatus configured in this way, the modulated image has a wavelength of 854 nn+, an intensity of 200, and lj W/cm.
, uniform light of size 2IllI11 angles was used. The modulated light has a wavelength of 600 nm and a % intensity of 200 μW/cm.”
A patterned light having a brightness/darkness distribution with a % size of 21 angles was used.

これらの光を光空間変調素子の入力面に重ねて照射した
。また電極間には10ボルトの定電圧電源を接続した。
These lights were irradiated onto the input surface of the optical spatial modulation element in a superimposed manner. Further, a constant voltage power source of 10 volts was connected between the electrodes.

変調光が明状態の画素における出力光の強度は、変調光
が暗状態の画素における出力光の強度の2分の1であっ
た。1画素分の応答速度(書き込み速度、消去速度)は
約1nsであった。
The intensity of the output light at the pixel where the modulated light was in the bright state was half the intensity of the output light at the pixel where the modulated light was in the dark state. The response speed (writing speed, erasing speed) for one pixel was about 1 ns.

第6図は有機金属気相エピタキシャル成長法によって作
製したInP系光伝導形光空間変調素子の構造の1画素
分を示す。p形InP基板(厚さ200ミクロン)17
a上にInGaAsP/InP MQW構造をi層とし
て含むpin構造半導体素子14(厚さ1ミクロン) 
、InP光導電セル13(厚さ3ミクロン)を順に積層
した構造である。出力画像9は基板17aを透過するた
め、基板に窓は設けられていない。なお全体の形状は第
9図に示すものと同様である。
FIG. 6 shows one pixel of the structure of an InP-based photoconductive light spatial modulation element manufactured by metal organic vapor phase epitaxial growth. P-type InP substrate (thickness 200 microns) 17
A pin structure semiconductor element 14 (1 micron thick) including an InGaAsP/InP MQW structure as an i layer on a
, InP photoconductive cells 13 (thickness: 3 microns) are laminated in this order. Since the output image 9 is transmitted through the substrate 17a, no window is provided on the substrate. Note that the overall shape is similar to that shown in FIG.

被変調画像には波長1300+v、強度200μ−/c
+w”の−裸光を、変調光には波長800nm 、強度
200μW 70m”の明暗分布を有する光を用い、外
部バイアス電圧は10ボルトとした。変調光が明状態の
画素における出力画像の強度は変調光が暗状態の画素に
おける出力画像の強度の3分の2であり、応答速度は1
0nsであった。
The modulated image has a wavelength of 1300+v and an intensity of 200μ-/c.
The modulated light had a wavelength of 800 nm, an intensity of 200 μW, and a light-dark distribution of 70 m'', and the external bias voltage was 10 volts. The intensity of the output image at the pixel where the modulated light is in the bright state is two-thirds of the intensity of the output image at the pixel where the modulated light is in the dark state, and the response speed is 1
It was 0ns.

第7図は分子線エピタキシャル法によって作製したGa
As形光起電形光空間変調素子の構造を1画素分につい
て示す。p形GaAs基板17(厚さ200ミクロン)
上にAlGaAs/ GaAsMQW構造をi層として
含むpin構造半導体素子14(厚さ1ミクロン)、短
絡用AlGaAs )ンネル接合ダイオード16a (
厚さ0.1 ミクロン)およびAI 、、 3caO,
tAspinAsルミnフォトダイオード1ミクロン)
を順に積層した。基板17には選択エツチング法によっ
て出力画像用の窓17aを設けた。フォトダイオード1
6の表面および基板17の裏面には金蒸着によって電極
18.19を設けた。なお、素子全体の形状は第9図に
のちのと同様である。
Figure 7 shows Ga prepared by molecular beam epitaxial method.
The structure of an As-type photovoltaic light spatial modulator is shown for one pixel. P-type GaAs substrate 17 (thickness 200 microns)
A pin structure semiconductor element 14 (thickness 1 micron) containing an AlGaAs/GaAs MQW structure as an i-layer on top, an AlGaAs tunnel junction diode 16a for shorting (
thickness 0.1 micron) and AI, 3caO,
tAspinAs Lumin photodiode 1 micron)
were stacked in order. An output image window 17a was provided on the substrate 17 by selective etching. Photodiode 1
Electrodes 18 and 19 were provided on the front surface of the substrate 6 and the back surface of the substrate 17 by gold vapor deposition. Note that the overall shape of the element is the same as that shown in FIG. 9 later.

このように構成されたものに被変調画像として波長85
4nm、強度200 IW/ c m” (7)−裸光
を用い、変調光として波長600nm、強度200μW
/cm”の明暗分布を有する光を用い、外部バイアス電
圧は10ボルトとした。変調光が明状態の画素における
出力画像の強度は、変調光が暗状態の画素における出力
画像の強度の、2分の1であり、応答速度は約1nsで
あった。
With this configuration, a wavelength of 85 is used as a modulated image.
4 nm, intensity 200 IW/cm” (7) - using naked light, wavelength 600 nm, intensity 200 μW as modulated light
/cm" was used, and the external bias voltage was 10 volts. The intensity of the output image at the pixel where the modulated light is in the bright state is 2 times the intensity of the output image at the pixel where the modulated light is in the dark state. The response speed was approximately 1 ns.

第8図は有機金属気相エピタキシャル成長法によって作
製したInP系光起電形光空間変調素子の構造の1画素
分を示している。これはp形1nP基板17a(厚さ2
00ミクロン)上にInP GaAsP/InPMQW
構造をi層として含むpin構造半導体素子14(厚さ
1ミクロン)、短絡用1nP )ンネル接合ダイオード
16a(厚さ0.1 ミクロン) 、InPpin形フ
ォトダイオード24を順に積層した構造である。出力画
像は基板を透過するため基板には窓が設けられていない
。全体形状は第9図と同様である。
FIG. 8 shows one pixel of the structure of an InP-based photovoltaic light spatial modulation element manufactured by metal organic vapor phase epitaxial growth. This is a p-type 1nP substrate 17a (thickness 2
00 micron) on InP GaAsP/InPMQW
It has a structure in which a pin structure semiconductor element 14 (thickness: 1 micron) including a structure as an i-layer, a short-circuiting 1nP channel junction diode 16a (thickness: 0.1 micron), and an InP pin photodiode 24 are laminated in this order. Since the output image is transmitted through the substrate, no window is provided on the substrate. The overall shape is the same as that shown in FIG.

このように構成されたものに、被変調画像として波長1
300nm、強度200 μW/cm”の−裸光を用い
ており、変調光には波長800nm、強度200μW/
cm”の明暗分布を有する光を用い、外部バイアス電圧
は10ボルトとした。変調光が明状態の画素における出
力画像の強度は、変調光が暗状態の画素における出力画
像の強度の3分の2であり、応答速度は約10nsであ
った。
In this configuration, a wavelength of 1 is added as a modulated image.
300 nm, intensity 200 μW/cm'' is used, and the modulated light has a wavelength of 800 nm and an intensity of 200 μW/cm.
cm'' brightness distribution was used, and the external bias voltage was 10 volts.The intensity of the output image at the pixel where the modulated light is in the bright state is 3/3 of the intensity of the output image at the pixel where the modulated light is in the dark state. 2, and the response speed was about 10 ns.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したようにこの発明は、多重量井戸構造におけ
るQ CS E (Quantau+5−Confin
ed 5tarkEffect)効果のような、半導体
における光吸収の電界効果を利用しているので、被変調
画像の強度が変調光によって変調され、変調処置の高速
化が図られる。また光空間変調を1個の素子のみで行な
うことができるようになり、その素子も小形化できる。
As explained above, the present invention provides Q CS E (Quantau+5-Confin
Since the electric field effect of light absorption in a semiconductor, such as the ed 5tarkEffect) effect, is utilized, the intensity of the modulated image is modulated by the modulated light, and the speed of the modulation process can be increased. Furthermore, optical spatial modulation can be performed with only one element, and that element can also be made smaller.

したがって比較的小形で簡単な装置構成で光空間変調を
行なうことができるという効果を有する。
Therefore, it has the effect that optical spatial modulation can be performed with a relatively small and simple device configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示す図、第2図はこの装
置の動作を説明するための略図、第3図および第4図は
等価回路を表わす回路図、第5図〜8図は1画素分の構
造を示す断面図、第9図は全体構成を示す図、第1θ図
は従来の一例を示す図である。 1・・・・光伝導体、2・・・・透明物質、3・・・・
液晶、4. 6. 18. 19・・・・電極、5・・
・・透明電極、6・・・・被変調画像、7・・・・変調
光、8・・・・光空間変調素子、9・・・・出力画像、
10・・・・半導体基板、11.12半導体素子、13
・・・・光導電セル、14・・・・pin構造半導体素
子、15・・・・定電圧電源、16・・・・フォトダイ
オード、16a・・・・トンネル接合ダイオード、17
・・・・p形GaAs基板、20.21・・・・パター
ン電極、22・・・・透明ガラス基板、23・・・・接
続線、24・・・・InP pinフォトダイオード。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 山川 数構(ほか1名) 9   第1図(Q) 第1図(b) 第9図(0) 第9図(1)) 鰍さ
Fig. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of this device, Figs. 3 and 4 are circuit diagrams showing equivalent circuits, and Figs. 5 to 8. 9 is a cross-sectional view showing the structure of one pixel, FIG. 9 is a view showing the overall configuration, and FIG. 1θ is a view showing an example of a conventional device. 1...Photoconductor, 2...Transparent substance, 3...
LCD, 4. 6. 18. 19... Electrode, 5...
...Transparent electrode, 6...Modulated image, 7...Modulated light, 8...Optical spatial modulation element, 9...Output image,
10... Semiconductor substrate, 11.12 semiconductor element, 13
... Photoconductive cell, 14 ... Pin structure semiconductor element, 15 ... Constant voltage power supply, 16 ... Photodiode, 16a ... Tunnel junction diode, 17
... p-type GaAs substrate, 20.21 ... pattern electrode, 22 ... transparent glass substrate, 23 ... connection line, 24 ... InP pin photodiode. Patent applicant: Nippon Telegraph and Telephone Corporation Agent: Kazuki Yamakawa (and 1 other person) 9 Figure 1 (Q) Figure 1 (b) Figure 9 (0) Figure 9 (1))

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1の光の情報を第2の光の情報によって変調する光空
間変調素子において、 照射された光の少なくとも一部は透過可能な第1および
第2の半導体素子がモノリシックに積層されることによ
って構成された画素を備え、第1の半導体素子は照射さ
れた光の強度に応じた電圧を出力し、 第2の半導体素子は第1の半導体素子の出力電圧に応じ
て光の透過率が変化するとともにpin構造を有するこ
とを特徴とする光空間変調素子。
[Claims] In an optical spatial modulation element that modulates information of a first light with information of a second light, the first and second semiconductor elements capable of transmitting at least a part of the irradiated light are monolithic. The first semiconductor element outputs a voltage according to the intensity of the irradiated light, and the second semiconductor element outputs a voltage according to the output voltage of the first semiconductor element. An optical spatial modulation element characterized by changing light transmittance and having a pin structure.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH022507A (en) * 1988-06-17 1990-01-08 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Space optical modulating element
JPH03216628A (en) * 1990-01-23 1991-09-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical three-terminal element
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