JPH0136714B2 - - Google Patents
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- JPH0136714B2 JPH0136714B2 JP57020872A JP2087282A JPH0136714B2 JP H0136714 B2 JPH0136714 B2 JP H0136714B2 JP 57020872 A JP57020872 A JP 57020872A JP 2087282 A JP2087282 A JP 2087282A JP H0136714 B2 JPH0136714 B2 JP H0136714B2
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- type gaas
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- light
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/14—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光入力の有無により半導体レーザの発
振停止、発振生起を行い、論理機能を行なう半導
体レーザ論理装置に関するものである。
振停止、発振生起を行い、論理機能を行なう半導
体レーザ論理装置に関するものである。
光入力により、光出力を制御する装置は、光論
理回路を構成する上で不可欠である。従来、第１
図に示す光入力強度がある程度以上になると光出
力が生ずる特性をもつ素子が第２図に示した構成
により得られていた。すなわち電気光学効果をも
つ結晶１がフアブリー・ペロー共振器２，２′内
におかれている。出射光の一部をビームスプリツ
タ３で分け、受光器４で受光した信号が増幅器５
を通して、電気光学効果をもつ結晶１にもどされ
る。
理回路を構成する上で不可欠である。従来、第１
図に示す光入力強度がある程度以上になると光出
力が生ずる特性をもつ素子が第２図に示した構成
により得られていた。すなわち電気光学効果をも
つ結晶１がフアブリー・ペロー共振器２，２′内
におかれている。出射光の一部をビームスプリツ
タ３で分け、受光器４で受光した信号が増幅器５
を通して、電気光学効果をもつ結晶１にもどされ
る。
第１図に示した光入力―光出力特性を用いて、
フアブリー・ペロー共振器２，２′の反射率、帰
還量、光入力強度等を適当に選ぶことにより光
AND回路と、光OR回路が得られている（従来技
術例１）。
フアブリー・ペロー共振器２，２′の反射率、帰
還量、光入力強度等を適当に選ぶことにより光
AND回路と、光OR回路が得られている（従来技
術例１）。
また光信号を導入する第１の光伝送線と、この
光伝送線で伝送される光信号に応動する光感応素
子と、この光感応素子の応動条件に応じて流れる
電流が電気光変換素子を介して流れるように接続
された電源と、前記電気光変換素子の発光信号を
光信号として導出する第２の光伝送線とから成る
光AND回路、光OR回路、光NOT回路の提案も
なされている（実開昭50―118846号公報）（従来
技術例２）。
光伝送線で伝送される光信号に応動する光感応素
子と、この光感応素子の応動条件に応じて流れる
電流が電気光変換素子を介して流れるように接続
された電源と、前記電気光変換素子の発光信号を
光信号として導出する第２の光伝送線とから成る
光AND回路、光OR回路、光NOT回路の提案も
なされている（実開昭50―118846号公報）（従来
技術例２）。
上に述べたような従来技術例１の構成の光論理
装置では、光を負の方向にふらせることができな
いことから、論理回路として不可欠な否定論理機
能のNAND回路およびNOR回路を構成すること
ができないという問題がある。また従来技術例２
の構成の光論理装置では、NAND回路および
NOR回路を構成するために、AND回路とNOT
回路の接続構成、OR回路とNOT回路の接続構成
を要し、構成素子数が増え、さらに応答速度の高
速化の点でも問題がある。
装置では、光を負の方向にふらせることができな
いことから、論理回路として不可欠な否定論理機
能のNAND回路およびNOR回路を構成すること
ができないという問題がある。また従来技術例２
の構成の光論理装置では、NAND回路および
NOR回路を構成するために、AND回路とNOT
回路の接続構成、OR回路とNOT回路の接続構成
を要し、構成素子数が増え、さらに応答速度の高
速化の点でも問題がある。
本発明は上記問題を解決し、光入力により半導
体レーザの駆動電流を直接素子内で制御し光
NAND回路および光NOR回路を実現する半導体
レーザ論理装置を提供することを目的とするもの
である。
体レーザの駆動電流を直接素子内で制御し光
NAND回路および光NOR回路を実現する半導体
レーザ論理装置を提供することを目的とするもの
である。
本発明は上記目的を達成するため、光入力の有
無に対応して半導体レーザの発振停止、発振生起
を行うことにより論理機能を行う半導体レーザ論
理装置において、ｎ型GaAs基板と、前記ｎ型
GaAs基板上にエピタキシヤル成長により積層し
た後、中央部に前記ｎ型GaAs基板に達する光を
入射させるＶ形溝を形成したｐ型GaAs電流狭さ
く層と、前記ｐ型GaAs電流狭さく層上に積層成
長したｎ型AlGaAsクラツド層と、前記ｎ型
AlGaAsクラツド層上に積層成長した、前記ｐ型
GaAs電流狭さく層とｎ型AlGaAsクラツド層間
の逆バイアスｐ―ｎ接合により前記ｐ型GaAs電
流狭さく層に形成した光を入射させるＶ形溝の上
部に集中する注入電流により前記光を入射させる
Ｖ形溝の上部の位置でレーザ発振を生起する発光
領域を有するGaAs活性層と、前記GaAs活性層
上に順次積層成長したｐ型AlGaAsクラツド層、
ｐ型GaAs層、および前記ｎ型GaAs基板とｐ型
GaAs層の外面に形成したオーム性電極を備えた
半導体レーザと受光素子を一体化して形成した半
導体レーザ素子と、前記ｐ型GaAs電流狭さく層
に形成した光を入射させるＶ形溝に、前記ｐ型
GaAs電流狭さく層の禁制帯域エネルギより高い
エネルギを有する光を入射する手段とを具備して
なることを特徴とする。
無に対応して半導体レーザの発振停止、発振生起
を行うことにより論理機能を行う半導体レーザ論
理装置において、ｎ型GaAs基板と、前記ｎ型
GaAs基板上にエピタキシヤル成長により積層し
た後、中央部に前記ｎ型GaAs基板に達する光を
入射させるＶ形溝を形成したｐ型GaAs電流狭さ
く層と、前記ｐ型GaAs電流狭さく層上に積層成
長したｎ型AlGaAsクラツド層と、前記ｎ型
AlGaAsクラツド層上に積層成長した、前記ｐ型
GaAs電流狭さく層とｎ型AlGaAsクラツド層間
の逆バイアスｐ―ｎ接合により前記ｐ型GaAs電
流狭さく層に形成した光を入射させるＶ形溝の上
部に集中する注入電流により前記光を入射させる
Ｖ形溝の上部の位置でレーザ発振を生起する発光
領域を有するGaAs活性層と、前記GaAs活性層
上に順次積層成長したｐ型AlGaAsクラツド層、
ｐ型GaAs層、および前記ｎ型GaAs基板とｐ型
GaAs層の外面に形成したオーム性電極を備えた
半導体レーザと受光素子を一体化して形成した半
導体レーザ素子と、前記ｐ型GaAs電流狭さく層
に形成した光を入射させるＶ形溝に、前記ｐ型
GaAs電流狭さく層の禁制帯域エネルギより高い
エネルギを有する光を入射する手段とを具備して
なることを特徴とする。
本発明の半導体レーザ論理装置は上記構造を備
えて構成されていることから、この半導体レーザ
ではｎ型GaAs基板上のｐ型GaAs電流狭さく層
とｎ型AlGaAsクラツド層間の逆バイアスｐ―ｎ
接合により、注入電流はｐ型GaAs電流狭さく層
に形成した光を入射させる溝の部分に集中し、こ
のため光はＶ字溝の近傍の上部の活性層に集中し
た状態でレーザ発振が得られる。この種レーザ素
子において、ｐ型GaAs電流狭さく層へこの
GaAs層の禁制帯エネルギより高いエネルギ（波
長の短い）をもつ光Piを入射すると光吸収により
電子が発生し、その電子は拡散長が大きいため、
周辺に拡散し、多数キヤリヤ（正孔）の蓄積を生
じ、障壁が消滅してｐ型GaAs電流狭さく層によ
る電流障壁がなくなり、全面にわたつて電流が流
れ、Ｖ形の溝の上部の電流密度がしきい電流密度
よりも低下し、レーザ発振が停止する。以下図面
にもとづき実施例について詳細に説明する。
えて構成されていることから、この半導体レーザ
ではｎ型GaAs基板上のｐ型GaAs電流狭さく層
とｎ型AlGaAsクラツド層間の逆バイアスｐ―ｎ
接合により、注入電流はｐ型GaAs電流狭さく層
に形成した光を入射させる溝の部分に集中し、こ
のため光はＶ字溝の近傍の上部の活性層に集中し
た状態でレーザ発振が得られる。この種レーザ素
子において、ｐ型GaAs電流狭さく層へこの
GaAs層の禁制帯エネルギより高いエネルギ（波
長の短い）をもつ光Piを入射すると光吸収により
電子が発生し、その電子は拡散長が大きいため、
周辺に拡散し、多数キヤリヤ（正孔）の蓄積を生
じ、障壁が消滅してｐ型GaAs電流狭さく層によ
る電流障壁がなくなり、全面にわたつて電流が流
れ、Ｖ形の溝の上部の電流密度がしきい電流密度
よりも低下し、レーザ発振が停止する。以下図面
にもとづき実施例について詳細に説明する。
第３図は本発明の半導体レーザ論理動作の原理
を示すものである。半導体レーザ１１と、光が入
射したときに電流が流れやすくなる抵抗１２とが
並列に直流電流源１３に接続されている。抵抗１
２に光が外部から入射する（入射光強度Pi）と、
該抵抗１２を流れる電流が増加し、半導体レーザ
１１に流れる電流が減少し、レーザ発振しきい電
流以下になり、半導体レーザ１１の発振が停止す
る。（光出力P0、レーザ発振を停止させるのに必
要な入射光強度をPi0とする。）光入力―光出力特
性（Pi―P0特性）は第４図の様になる。Pi0以上
の強度の光を入射することにより第５図ａ，ｂに
示すようなPi，P0の関係となり光インバータ回
路として動作する。
を示すものである。半導体レーザ１１と、光が入
射したときに電流が流れやすくなる抵抗１２とが
並列に直流電流源１３に接続されている。抵抗１
２に光が外部から入射する（入射光強度Pi）と、
該抵抗１２を流れる電流が増加し、半導体レーザ
１１に流れる電流が減少し、レーザ発振しきい電
流以下になり、半導体レーザ１１の発振が停止す
る。（光出力P0、レーザ発振を停止させるのに必
要な入射光強度をPi0とする。）光入力―光出力特
性（Pi―P0特性）は第４図の様になる。Pi0以上
の強度の光を入射することにより第５図ａ，ｂに
示すようなPi，P0の関係となり光インバータ回
路として動作する。
第４図に示す特性をもつ構成では、第６図に示
すように２個の入射光（各入射光の強度をそれぞ
れPA，PBとする）を抵抗１２に入射し、光NOR
回路、光NAND回路が得られる。すなわち、PA
＋PB＞Pi0、PA＜Pi0、PB＜Pi0のときにはNAND
回路に、PA＞Pi0、PB＞Pi0のときにはNOR回路
になる。
すように２個の入射光（各入射光の強度をそれぞ
れPA，PBとする）を抵抗１２に入射し、光NOR
回路、光NAND回路が得られる。すなわち、PA
＋PB＞Pi0、PA＜Pi0、PB＜Pi0のときにはNAND
回路に、PA＞Pi0、PB＞Pi0のときにはNOR回路
になる。
この種論理機能を実現する一例として、光入力
で電流が流れやすくなる素子としてアバランシ
エ・フオトダイオード（APD）を用いた例では、
APDは光感度がよく、又応答速度も約300pSと速
く、高速の光論理回路を構成できる。
で電流が流れやすくなる素子としてアバランシ
エ・フオトダイオード（APD）を用いた例では、
APDは光感度がよく、又応答速度も約300pSと速
く、高速の光論理回路を構成できる。
第７図に第３図に示した半導体レーザ論理動作
の原理を効率的に実現した半導体レーザと受光素
子を一体化した本発明の半導体レーザ論理装置の
一実施例を示す。ｎ型GaAs基板２１の上にｐ型
GaAs電流狭さく層２２がエピタキシヤル成長に
より積層される。その後光を入射させるＶ形の溝
２３がｎ型GaAs基板２１に到達するように、エ
ツチングにより形成される。その上にｎ型
AlGaAsクラツド層２４、GaAs活性層２５、ｐ
型AlGaAsクラツド層２６、ｐ型GaAs層２７が
順次成長される。その後は、通常の半導体レーザ
と同様にｐ側、ｎ側ともにオーム性電極２８が形
成され、劈開により共振器面が形成される。この
半導体レーザではｐ型GaAs電流狭さく層２２と
ｎ型AlGaAsクラツド層２４間の逆バイアスｐ―
ｎ接合により、注入電流はＶ形の溝２３の部分に
集中し、該Ｖ形の溝の上部の発光領域２９でレー
ザ発振が得られる。この種レーザ素子に第８図に
示す様にｐ型GaAs電流狭さく層２２へこの
GaAs電流狭さく層２２の禁制帯エネルギより高
いエネルギ（波長の短い）をもつ光Piを入射す
る。すると光吸収により電子が発生し、その電子
は拡散長が大きいため、周辺に拡散し、多数キヤ
リヤ（正孔）の蓄積を生じ、障壁が消滅してしま
う。したがつて、ｐ型GaAs電流狭さく層２２に
よる電流障壁がなくなり、全面にわたつて電流が
流れるようになり、光を入射させるＶ形の溝の上
部の電流密度がしきい電流密度よりも低下し、レ
ーザ発振が停止する。
の原理を効率的に実現した半導体レーザと受光素
子を一体化した本発明の半導体レーザ論理装置の
一実施例を示す。ｎ型GaAs基板２１の上にｐ型
GaAs電流狭さく層２２がエピタキシヤル成長に
より積層される。その後光を入射させるＶ形の溝
２３がｎ型GaAs基板２１に到達するように、エ
ツチングにより形成される。その上にｎ型
AlGaAsクラツド層２４、GaAs活性層２５、ｐ
型AlGaAsクラツド層２６、ｐ型GaAs層２７が
順次成長される。その後は、通常の半導体レーザ
と同様にｐ側、ｎ側ともにオーム性電極２８が形
成され、劈開により共振器面が形成される。この
半導体レーザではｐ型GaAs電流狭さく層２２と
ｎ型AlGaAsクラツド層２４間の逆バイアスｐ―
ｎ接合により、注入電流はＶ形の溝２３の部分に
集中し、該Ｖ形の溝の上部の発光領域２９でレー
ザ発振が得られる。この種レーザ素子に第８図に
示す様にｐ型GaAs電流狭さく層２２へこの
GaAs電流狭さく層２２の禁制帯エネルギより高
いエネルギ（波長の短い）をもつ光Piを入射す
る。すると光吸収により電子が発生し、その電子
は拡散長が大きいため、周辺に拡散し、多数キヤ
リヤ（正孔）の蓄積を生じ、障壁が消滅してしま
う。したがつて、ｐ型GaAs電流狭さく層２２に
よる電流障壁がなくなり、全面にわたつて電流が
流れるようになり、光を入射させるＶ形の溝の上
部の電流密度がしきい電流密度よりも低下し、レ
ーザ発振が停止する。
以上詳述したように本発明は半導体レーザの駆
動電流を直接素子内で制御するため、光入力で電
流が流れやすくなる素子、たとえばAPDを外部
に用意する構成に比しても約100pSのさらに高速
で高感度の応答が得られ、すぐれたインバータ回
路、光NAND回路、光NOR回路が得られる。
動電流を直接素子内で制御するため、光入力で電
流が流れやすくなる素子、たとえばAPDを外部
に用意する構成に比しても約100pSのさらに高速
で高感度の応答が得られ、すぐれたインバータ回
路、光NAND回路、光NOR回路が得られる。
以上説明したように、本発明による半導体レー
ザ論理装置は小型かつ構成が簡単であり、光
NAND回路、光NOR回路が容易に構成でき高速
論理回路用素子として適する効果顕著である。
ザ論理装置は小型かつ構成が簡単であり、光
NAND回路、光NOR回路が容易に構成でき高速
論理回路用素子として適する効果顕著である。
第１図は従来の装置の特性を示す説明図、第２
図は従来の装置を示す概念図、第３図は本発明の
半導体レーザ論理動作原理図、第４図は本発明装
置の特性を説明する図、第５図ａ，ｂは本発明の
光入力、光出力の波形説明図、第６図は本発明の
論理の動作原理の一例を示す説明図、第７図は本
発明装置の一実施例の断面構成図、第８図は本発
明装置の一使用法の説明図である。 １…電気光学効果をもつ結晶、２，２′…フア
ブリー・ペロー共振器、３…ビームスプリツタ、
４…受光器、５…増幅器、１１…半導体レーザ、
１２…抵抗、１３…直流電流源、２１…ｎ型
GaAs基板、２２…ｐ型GaAs電流狭さく層、２
３…光を入射させるＶ形の溝、２４…ｎ型
AlGaAsクラツド層、２５…GaAs活性層、２６
…ｐ型AlGaAsクラツド層、２７…ｐ型GaAs層、
２８…オーム性電極、２９…発光領域。
図は従来の装置を示す概念図、第３図は本発明の
半導体レーザ論理動作原理図、第４図は本発明装
置の特性を説明する図、第５図ａ，ｂは本発明の
光入力、光出力の波形説明図、第６図は本発明の
論理の動作原理の一例を示す説明図、第７図は本
発明装置の一実施例の断面構成図、第８図は本発
明装置の一使用法の説明図である。 １…電気光学効果をもつ結晶、２，２′…フア
ブリー・ペロー共振器、３…ビームスプリツタ、
４…受光器、５…増幅器、１１…半導体レーザ、
１２…抵抗、１３…直流電流源、２１…ｎ型
GaAs基板、２２…ｐ型GaAs電流狭さく層、２
３…光を入射させるＶ形の溝、２４…ｎ型
AlGaAsクラツド層、２５…GaAs活性層、２６
…ｐ型AlGaAsクラツド層、２７…ｐ型GaAs層、
２８…オーム性電極、２９…発光領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光入力の有無に対応して半導体レーザの発振
停止、発振生起を行うことにより論理機能を行う
半導体レーザ論理装置において、 ｎ型GaAs基板２１と、 前記ｎ型GaAs基板２１上にエピタキシヤル成
長により積層した後、中央部に前記ｎ型GaAs基
板２１に達する光を入射させるＶ形溝２３を形成
したｐ型GaAs電流狭さく層２２と、 前記ｐ型GaAs電流狭さく層２２上に積層成長
したｎ型AlGaAsクラツド層２４と、 前記ｎ型AlGaAsクラツド層２４上に積層成長
した、前記ｐ型GaAs電流狭さく層２２とｎ型
AlGaAsクラツド層２４間の逆バイアスｐ―ｎ接
合により前記ｐ型GaAs電流狭さく層２２に形成
した光を入射させるＶ形溝２３の上部に集中する
注入電流により前記光を入射させるＶ形溝２３の
上部の位置でレーザ発振を生起する発光領域２９
を有するGaAs活性層２５と、 前記GaAs活性層２５上に順次積層成長したｐ
型AlGaAsクラツド層２６、ｐ型GaAs層２７、
および 前記ｎ型GaAs基板２１とｐ型GaAs層２７の
外面に形成したオーム性電極２８を備えた半導体
レーザと受光素子を一体化して形成し半導体レー
ザ素子と、 前記ｐ型GaAs電流狭さく層２２に形成した光
を入射させるＶ形溝２３に、前記ｐ型GaAs電流
狭さく層２２の禁制帯域エネルギより高いエネル
ギを有する光を入射する手段とを具備してなるこ
とを特徴とする半導体レーザ論理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087282A JPS58138127A (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 半導体レーザ論理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087282A JPS58138127A (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 半導体レーザ論理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58138127A JPS58138127A (ja) | 1983-08-16 |
| JPH0136714B2 true JPH0136714B2 (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=12039255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2087282A Granted JPS58138127A (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 半導体レーザ論理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58138127A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6165224A (ja) * | 1984-09-06 | 1986-04-03 | Nec Corp | 光インバ−タ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50118846U (ja) * | 1974-03-13 | 1975-09-29 |
-
1982
- 1982-02-12 JP JP2087282A patent/JPS58138127A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58138127A (ja) | 1983-08-16 |
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