JPH0318835A - 光電子集積回路 - Google Patents
光電子集積回路Info
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- JPH0318835A JPH0318835A JP15336889A JP15336889A JPH0318835A JP H0318835 A JPH0318835 A JP H0318835A JP 15336889 A JP15336889 A JP 15336889A JP 15336889 A JP15336889 A JP 15336889A JP H0318835 A JPH0318835 A JP H0318835A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明１．１ｔ、 高速で動作する光双安定素子の構
造と、これを二次元アレイとした光電子集積回路の回路
構成に関するものであａ 従来の技術 発光素子とフォトトランジスタが直列に接続された光双
安定素子を含む光電子集積回路の構造として（友 例え
ば特願昭６０−１５１５７８号公報に示されている第５
図の構造があも 同図の構造でｉ、ｔ、 ｎ型ＩｎＰ
基板ｌ上にｎ型１ｎＰ第１コレクタ層２、ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ第１ベース層３、ｎ型１ｎＧａＡｓＰ工ミツタ層
４、 ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ第２ベース層５、ｎ型ＩｎＰ
第２コレクタ層６、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層７、ｐ型
ＩｎＰクラッド層８が順次積層されていも このうち第
１コレクタ層２、第１ベース層３、エミツタ層４が第１
のフォトトランジスタ９を構成しており、エミツタ層４
、第２ベース層５、第２コレクタ層６が第２のフォトト
ランジスタｌＯを構成していも さらに第２コレクタ層
６、活性層７、クラッド層８が発光素子１１を構成して
いも 第５図の構造の等価回路を第６図に示す。すなわ板 発
光素子１１と第２のフォトトランジスタｌＯが直列に接
続されて光双安定素子を構成しており、これと並列に第
１のフォトトランジスタ９が接続されていも ここで第
５図の第１、第２、第３の電極１２、１３、１４が等価
回路の第１、第２、第３の端子１５、１６、１７に対応
していも 外部回路として（戴 第１、第３の端子１５
．１７が結線され 外部抵抗１８を介して電源に接続さ
れており、第２の端子１６は接地されている。
造と、これを二次元アレイとした光電子集積回路の回路
構成に関するものであａ 従来の技術 発光素子とフォトトランジスタが直列に接続された光双
安定素子を含む光電子集積回路の構造として（友 例え
ば特願昭６０−１５１５７８号公報に示されている第５
図の構造があも 同図の構造でｉ、ｔ、 ｎ型ＩｎＰ
基板ｌ上にｎ型１ｎＰ第１コレクタ層２、ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ第１ベース層３、ｎ型１ｎＧａＡｓＰ工ミツタ層
４、 ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ第２ベース層５、ｎ型ＩｎＰ
第２コレクタ層６、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層７、ｐ型
ＩｎＰクラッド層８が順次積層されていも このうち第
１コレクタ層２、第１ベース層３、エミツタ層４が第１
のフォトトランジスタ９を構成しており、エミツタ層４
、第２ベース層５、第２コレクタ層６が第２のフォトト
ランジスタｌＯを構成していも さらに第２コレクタ層
６、活性層７、クラッド層８が発光素子１１を構成して
いも 第５図の構造の等価回路を第６図に示す。すなわ板 発
光素子１１と第２のフォトトランジスタｌＯが直列に接
続されて光双安定素子を構成しており、これと並列に第
１のフォトトランジスタ９が接続されていも ここで第
５図の第１、第２、第３の電極１２、１３、１４が等価
回路の第１、第２、第３の端子１５、１６、１７に対応
していも 外部回路として（戴 第１、第３の端子１５
．１７が結線され 外部抵抗１８を介して電源に接続さ
れており、第２の端子１６は接地されている。
本回路（よ 光入力によってオン状態となって自ら発光
し 人力光を止めてもオン状態を維持して出力光を出し
続けるという光双安定素子の特性を用いたものであり、
第２のフォトトランジスタｌＯに書込み信号光を入力す
ることでオンし 第１のフォトトランジスタ９に消去信
号光を入力することでオフする記憶セルとして機能す翫 また 上記光双安定素子を二次元アレイ状に集積化した
例として（瓜 例えば特願昭６０−１８４０４７号公報
に示されている画像記憶装置がある。
し 人力光を止めてもオン状態を維持して出力光を出し
続けるという光双安定素子の特性を用いたものであり、
第２のフォトトランジスタｌＯに書込み信号光を入力す
ることでオンし 第１のフォトトランジスタ９に消去信
号光を入力することでオフする記憶セルとして機能す翫 また 上記光双安定素子を二次元アレイ状に集積化した
例として（瓜 例えば特願昭６０−１８４０４７号公報
に示されている画像記憶装置がある。
本装置は発光素子と発光素子からの発光を受光可能なフ
ォトトランジスタとが直列に接続された光双安定素子を
基板上にアレイ状に並べたものであり、光信号によって
入力された二次元情報を記憶して光信号として出力する
二次元光入出力メモリとして機能すも 発明が解決しようとする課題 第５図に示した光電子集積回路に含まれる光双安定素子
は 発光素子として発光ダイオードを用いている。この
た＆ （１）動作速度が発光ダイオードの応答速度に
よって制限されゑ （２）出力信号光のパワーがあまり
大きくできなＩ、Ｘ、（３）出力信号光が全立体角にわ
たって均一に放射されるので光双安定素子の縦続接続が
容易でない等の課題を有していも これらの課題は 発
光素子を面発光レーザとすることで解決される力丈 第
５図に示した構造では反射ミラーがないので発光素子を
レーザ発振させることは不可能である。
ォトトランジスタとが直列に接続された光双安定素子を
基板上にアレイ状に並べたものであり、光信号によって
入力された二次元情報を記憶して光信号として出力する
二次元光入出力メモリとして機能すも 発明が解決しようとする課題 第５図に示した光電子集積回路に含まれる光双安定素子
は 発光素子として発光ダイオードを用いている。この
た＆ （１）動作速度が発光ダイオードの応答速度に
よって制限されゑ （２）出力信号光のパワーがあまり
大きくできなＩ、Ｘ、（３）出力信号光が全立体角にわ
たって均一に放射されるので光双安定素子の縦続接続が
容易でない等の課題を有していも これらの課題は 発
光素子を面発光レーザとすることで解決される力丈 第
５図に示した構造では反射ミラーがないので発光素子を
レーザ発振させることは不可能である。
また 光双安定素子の二次元アレイは光信号によって入
力された二次元情報を記憶して光信号として出力するの
で、縦続接続した場合には非常に高速の並列データ転送
が可能であム しかし 二次元アレイを縦続接続したシ
ステム全体に対する入出力を考えた場合、電気信号と二
次元光信号の変換が必要になってくム この変換を発光
素子の二次元アレイや受光素子の二次元アレイで行おう
とすると、結局二次元アレイを構成する個々の素子に対
する電気信号の配線が必要となり、光並列情報処理の最
大の利点である複雑な電気配線が不要になるというメリ
ットが失われることになる。
力された二次元情報を記憶して光信号として出力するの
で、縦続接続した場合には非常に高速の並列データ転送
が可能であム しかし 二次元アレイを縦続接続したシ
ステム全体に対する入出力を考えた場合、電気信号と二
次元光信号の変換が必要になってくム この変換を発光
素子の二次元アレイや受光素子の二次元アレイで行おう
とすると、結局二次元アレイを構成する個々の素子に対
する電気信号の配線が必要となり、光並列情報処理の最
大の利点である複雑な電気配線が不要になるというメリ
ットが失われることになる。
本発明によれば 簡単な電気配線によって電気信号と二
次元光信号の変換が可能であム 課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するためぬ （１） 半導体基板と、前記基板上に積層された半導
体多層膜よりなる発光素子およびフォトトランジスタと
、前記発光素子の下側もしくは上側に積層された半導体
もしくは誘電体よりなる多層ブラッグ反射器とを含み、
前記発光素子と前記フォトトランジスタが電気的に直
列に接続され 前記発光素子と前記２個の多層ブラッグ
反射器によって面発光レーザが構成されるこ七を特徴と
する構迭（２）発光素子の下側および上側に積層された
２個の多層ブラッグ反射器の間にフォトトランジスタが
包含されたことを特徴とする前項記載の構へ（３）発光
素子と前記発光素子からの発光を受光可能なフォトトラ
ンジスタが電気的に直列に接続された光双安定素子が半
導体基板上に二次元的に配列さ札 横方向に隣接する前
記光双安定素子のアノードが配線によって接続され 選
択した行に対応する前記配線の印加電圧を増加すること
によって読出しを行うことを特徴とする構成（４）光双
安定素子が半導体多層膜よりなる発光素子およびフォト
トランジスタと、前記発光素子の下側および上側に積層
された半導体もしくは誘電体よりなる２個の多層ブラッ
グ反射器よりなることを特徴とする前項記載の構成 （５）発光素子と前記発光素子からの発光を受光可能な
フォトトランジスタが電気的に直列に接続された光双安
定素子が半導体基板上に二次元的に配列され 横方向に
隣接する前記光双安定素子のアノードが第１の配線によ
って接続され 縦方向に隣接する前記光双安定素子のカ
ソードが第２の配線によって接続され 選択した行と列
に対応する前記第１および第２の配線間の印加電圧を増
加することによって書込みを行うことを特徴とする構成 もしくは （６）光双安定素子が半導体多層膜よりなる発光素子お
よびフォトトランジスタと、前記発光素子の下側および
上側に積層された半導体もしくは誘電体よりなる２個の
多層ブラッグ反射器よりなることを特徴とする前項記載
の構成で光電子集積回路を構成するというものであム 作用 本発明の光電子集積回路は 半導体多層膜よりなる発光
素子およびフォトトランジスタによって構成される光双
安定素子の他へ 発光素子の下側および上側に積層され
た半導体もしくは誘電体よりなる２個の多層ブラッグ反
射器を含んでい４発光素子からの発光は多層ブラッグ反
射器によって反射されるので、発光素子への注入電流量
を増加していくとレーザ発振が生じも レーザ発振が生
じると電流から光パワーへの変換効率が高まるので出力
信号光のパワーを容易に大きくすることができも また
レーザ出力光は方向性を持っており、特に本構成のよ
うな面発光レーザではビーム広がり角が小さいことか収
光双安定素子の縦続接続が容易になム さら凶 一般
に半導体レーザの応答速度は発光ダイオードの応答速度
よりも大きく、発光素子を半導体レーザとした方が光双
安定素子の動作速度が向上する。この場合、フォトトラ
ンジスタはレーザ共振器の中にあってＬ外にあってもよ
い力（フォトトランジスタをレーザ共振器の中に入れた
方が光双安定素子の動作速度はより向上すム 次に 本光電子集積回路でｌ友（１）横方向に隣接する
前記光双安定素子のアノードが配線によって接続され
選択した行に対応する前記配線の印加電圧を増加するこ
とによって読出しを行う力＼（２）横方向に隣接する光
双安定素子のアノードが第１の配線によって接続され
縦方向に隣接する前記光双安定素子のカソードが第２の
配線によって接続され 選択した行と列に対応する前記
第１および第２の配線間の印加電圧を増加することによ
って書込みを行う。これ１友 光双安定素子の二次元ア
レイに対する入出力部で電気信号と二次元光信号の変換
を行うための構成であり、（１）は二次元光信号から電
気信号への変換部に用１．Ｘ、（２）は電気信号から二
次元光信号への変換部に用いる。
次元光信号の変換が可能であム 課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するためぬ （１） 半導体基板と、前記基板上に積層された半導
体多層膜よりなる発光素子およびフォトトランジスタと
、前記発光素子の下側もしくは上側に積層された半導体
もしくは誘電体よりなる多層ブラッグ反射器とを含み、
前記発光素子と前記フォトトランジスタが電気的に直
列に接続され 前記発光素子と前記２個の多層ブラッグ
反射器によって面発光レーザが構成されるこ七を特徴と
する構迭（２）発光素子の下側および上側に積層された
２個の多層ブラッグ反射器の間にフォトトランジスタが
包含されたことを特徴とする前項記載の構へ（３）発光
素子と前記発光素子からの発光を受光可能なフォトトラ
ンジスタが電気的に直列に接続された光双安定素子が半
導体基板上に二次元的に配列さ札 横方向に隣接する前
記光双安定素子のアノードが配線によって接続され 選
択した行に対応する前記配線の印加電圧を増加すること
によって読出しを行うことを特徴とする構成（４）光双
安定素子が半導体多層膜よりなる発光素子およびフォト
トランジスタと、前記発光素子の下側および上側に積層
された半導体もしくは誘電体よりなる２個の多層ブラッ
グ反射器よりなることを特徴とする前項記載の構成 （５）発光素子と前記発光素子からの発光を受光可能な
フォトトランジスタが電気的に直列に接続された光双安
定素子が半導体基板上に二次元的に配列され 横方向に
隣接する前記光双安定素子のアノードが第１の配線によ
って接続され 縦方向に隣接する前記光双安定素子のカ
ソードが第２の配線によって接続され 選択した行と列
に対応する前記第１および第２の配線間の印加電圧を増
加することによって書込みを行うことを特徴とする構成 もしくは （６）光双安定素子が半導体多層膜よりなる発光素子お
よびフォトトランジスタと、前記発光素子の下側および
上側に積層された半導体もしくは誘電体よりなる２個の
多層ブラッグ反射器よりなることを特徴とする前項記載
の構成で光電子集積回路を構成するというものであム 作用 本発明の光電子集積回路は 半導体多層膜よりなる発光
素子およびフォトトランジスタによって構成される光双
安定素子の他へ 発光素子の下側および上側に積層され
た半導体もしくは誘電体よりなる２個の多層ブラッグ反
射器を含んでい４発光素子からの発光は多層ブラッグ反
射器によって反射されるので、発光素子への注入電流量
を増加していくとレーザ発振が生じも レーザ発振が生
じると電流から光パワーへの変換効率が高まるので出力
信号光のパワーを容易に大きくすることができも また
レーザ出力光は方向性を持っており、特に本構成のよ
うな面発光レーザではビーム広がり角が小さいことか収
光双安定素子の縦続接続が容易になム さら凶 一般
に半導体レーザの応答速度は発光ダイオードの応答速度
よりも大きく、発光素子を半導体レーザとした方が光双
安定素子の動作速度が向上する。この場合、フォトトラ
ンジスタはレーザ共振器の中にあってＬ外にあってもよ
い力（フォトトランジスタをレーザ共振器の中に入れた
方が光双安定素子の動作速度はより向上すム 次に 本光電子集積回路でｌ友（１）横方向に隣接する
前記光双安定素子のアノードが配線によって接続され
選択した行に対応する前記配線の印加電圧を増加するこ
とによって読出しを行う力＼（２）横方向に隣接する光
双安定素子のアノードが第１の配線によって接続され
縦方向に隣接する前記光双安定素子のカソードが第２の
配線によって接続され 選択した行と列に対応する前記
第１および第２の配線間の印加電圧を増加することによ
って書込みを行う。これ１友 光双安定素子の二次元ア
レイに対する入出力部で電気信号と二次元光信号の変換
を行うための構成であり、（１）は二次元光信号から電
気信号への変換部に用１．Ｘ、（２）は電気信号から二
次元光信号への変換部に用いる。
いずれの場合でＬ 選択した行の光双安定素子に対して
のみ書込へ 読出しを行うので電気信号は一次元アレイ
でよ（〜 すなわ板 例えば光信号が３２ｘ３２＝１０
２４のアレイであっても電気信号の配線は信号用の３２
本と行選択用の３２本の計６４本でよいことから、電気
配線の数が大幅に低減される。
のみ書込へ 読出しを行うので電気信号は一次元アレイ
でよ（〜 すなわ板 例えば光信号が３２ｘ３２＝１０
２４のアレイであっても電気信号の配線は信号用の３２
本と行選択用の３２本の計６４本でよいことから、電気
配線の数が大幅に低減される。
実施例
第１図は本発明の一実施例の光電子集積回路の断面図で
ある。ｎ型ＩｎＰよりなる半導体基板２１上に第１の多
層ブラッグ反射器２２、フォトトランジスタ２３、発光
素子２４、第２の多層ブラッグ反射器２５が積層されて
いる。ここで、多層ブラッグ反射器はＩｎＧａＡｓＰと
ＩｎＰの薄膜を交互にｌＯ〜２０層程度積層したもので
あり、第１の多層ブラッグ反射器２２はｎ型番へ 第
２の多層ブラッグ反射器２５はｐ型にドーピングされて
いる。また フォトトランジスタ２３１：ｋｎ型■ｎＰ
エミッタ層２６、 ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐベース層２
７、ｐ型 ＩｎＰコレクタ層２８の積層構造であり、発
光素子２４はｎ型ＩｎＰ第１クラッド層２９、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓ Ｐ活性層３０、 ｐ型ＩｎＰ第２クラッド
層３１の積層構造であａ 発光素子２４とフォトトラン
ジスタ２３の直列接続回路法 光双安定素子として機能
すム すなわ板本素子はオフ状態ではフォトトランジス
タ２３のコレクタ電流が流れず発光素子２４は発光しな
い力交 フォトトランジスタ２３に書込み信号光３２を
人力するとコレクタ電流が流れ 発光素子２４が発光す
も ここで書込み信号光３２の入力を止めても発光素子
２４からの帰還光３３をフォトトランジスタ２３が受光
することでコレクタ電流が流れ オン状態を維持すム オン状態にある光双安定素子は印加電圧を増加していく
とコレクタ電流が増加し 発光素子からの発光パワーが
大きくなっていく。発光素子からの発光は第１および第
２の多層ブラッグ反射器２２、２５によって反射され
レーザ発振が生じる。
ある。ｎ型ＩｎＰよりなる半導体基板２１上に第１の多
層ブラッグ反射器２２、フォトトランジスタ２３、発光
素子２４、第２の多層ブラッグ反射器２５が積層されて
いる。ここで、多層ブラッグ反射器はＩｎＧａＡｓＰと
ＩｎＰの薄膜を交互にｌＯ〜２０層程度積層したもので
あり、第１の多層ブラッグ反射器２２はｎ型番へ 第
２の多層ブラッグ反射器２５はｐ型にドーピングされて
いる。また フォトトランジスタ２３１：ｋｎ型■ｎＰ
エミッタ層２６、 ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐベース層２
７、ｐ型 ＩｎＰコレクタ層２８の積層構造であり、発
光素子２４はｎ型ＩｎＰ第１クラッド層２９、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓ Ｐ活性層３０、 ｐ型ＩｎＰ第２クラッド
層３１の積層構造であａ 発光素子２４とフォトトラン
ジスタ２３の直列接続回路法 光双安定素子として機能
すム すなわ板本素子はオフ状態ではフォトトランジス
タ２３のコレクタ電流が流れず発光素子２４は発光しな
い力交 フォトトランジスタ２３に書込み信号光３２を
人力するとコレクタ電流が流れ 発光素子２４が発光す
も ここで書込み信号光３２の入力を止めても発光素子
２４からの帰還光３３をフォトトランジスタ２３が受光
することでコレクタ電流が流れ オン状態を維持すム オン状態にある光双安定素子は印加電圧を増加していく
とコレクタ電流が増加し 発光素子からの発光パワーが
大きくなっていく。発光素子からの発光は第１および第
２の多層ブラッグ反射器２２、２５によって反射され
レーザ発振が生じる。
レーザ発振が生じると電流から光パワーへの変換効率が
高まるので出力信号光３４のパワーを容易に太き（する
ことができも また レーザ出力光は方向性を持ってお
り、特に本構成のような面発光レーザではビーム広がり
角が小さいことか収光双安定素子の縦続接続が容易にな
る。さらく一般に半導体レーザの応答速度は発光ダイオ
ードの応答速度よりも大きく、発光素子を半導体レーザ
とした方が光双安定素子の動作速度が向上すム本実施例
で（よ 第１および第２の多層ブラッグ反射器２２、２
５の間にフォトトランジスタ２３があり、そのベース層
２７はレーザ発振光に対して不透明であａ すなわ板
共振器内に可飽和吸収体が存在することになる力（これ
は双安定動作を強調する方向に作用し 光双安定素子の
動作速度がより向上すａ 第２図は本発明の第２の実施例の光電子集積回路の構成
図である。第１の半導体基板３５上に光双安定素子３６
が二次元に配列されていも ここで、光双安定素子３６
は多層ブラッグ反射器を含むものでＬ 含まないもので
もよい戟 多層ブラッグ反射器を含む第１の実施例の構
造とした場合に（友 上記第１の実施例の効果がそのま
ま活かされ４ｍ（行）方向に隣接する光双安定素子３６
のアノードは配線３７によって接続され さらに第１の
半導体基板３５の端部に設けられたワイヤボンディング
用パッド３８に接続されている。
高まるので出力信号光３４のパワーを容易に太き（する
ことができも また レーザ出力光は方向性を持ってお
り、特に本構成のような面発光レーザではビーム広がり
角が小さいことか収光双安定素子の縦続接続が容易にな
る。さらく一般に半導体レーザの応答速度は発光ダイオ
ードの応答速度よりも大きく、発光素子を半導体レーザ
とした方が光双安定素子の動作速度が向上すム本実施例
で（よ 第１および第２の多層ブラッグ反射器２２、２
５の間にフォトトランジスタ２３があり、そのベース層
２７はレーザ発振光に対して不透明であａ すなわ板
共振器内に可飽和吸収体が存在することになる力（これ
は双安定動作を強調する方向に作用し 光双安定素子の
動作速度がより向上すａ 第２図は本発明の第２の実施例の光電子集積回路の構成
図である。第１の半導体基板３５上に光双安定素子３６
が二次元に配列されていも ここで、光双安定素子３６
は多層ブラッグ反射器を含むものでＬ 含まないもので
もよい戟 多層ブラッグ反射器を含む第１の実施例の構
造とした場合に（友 上記第１の実施例の効果がそのま
ま活かされ４ｍ（行）方向に隣接する光双安定素子３６
のアノードは配線３７によって接続され さらに第１の
半導体基板３５の端部に設けられたワイヤボンディング
用パッド３８に接続されている。
方、光双安定素子３６の二次元アレイに対向して受光素
子３９の一次元アレイが形成された第２の半導体基板４
０が配置されていも 受光素子３９の一次元アレイ（友
縦（列）方向に隣接する光双安定素子３６からの発光
が同一の受光素子に入射されるように形成されている。
子３９の一次元アレイが形成された第２の半導体基板４
０が配置されていも 受光素子３９の一次元アレイ（友
縦（列）方向に隣接する光双安定素子３６からの発光
が同一の受光素子に入射されるように形成されている。
本実施例（友 二次元光信号のうち選択した行の信号の
みを電気信号に変換し −次元電気信号として取り出す
ためのものであり、オン状態にある光双安定素子は印加
電圧を増加していくとコレクタ電流が増加し 発光素子
からの発光パワーが大きくなっていくことを利用してい
ム すなわ叛通常は光双安定素子に対する印加電圧をオ
ン状態を維持するための最低レベルとしておく力丈 読
出しを行う場合には読み出したい行に対応する配線３７
の印加電圧を増加し その行の光双安定素子の発光パワ
ーのみを太きくずも 受光素子３９１上全行からの発光
を受光する力（選択した行とそれ以外の行の発光パワー
の消光比が十分に大きければ選択した行にある光双安定
素子のオン、オフによって受光パワーが決定されること
になも 従って、受光素子からの光電流を検出すること
玄 選択した行の光双安定素子のオン、オフが読み出せ
も 選択した行とそれ以外の行の発光パワー・の消光比を大
きくするために（上 光双安定素子に含まれる発光素子
を面発光レーザとした方が有利であ翫すなわ板 印加電
圧をオン状態を維持するための最低レベルとした場合に
は光双安定素子はレーザ発振しない力丈 選択した行の
印加電圧を増加した光双安定素子はレーザ発振するよう
にすれ（二 発光パワーの消光比は大きくなも さら艮
レーザ発振した場合の方が受光素子との光学的結合効
率が大きくなることを考えれば 実効的な消光比はさら
に大きくなム 第３図は本発明の第３の実施例の光電子集積回路の平面
図であも 半導体基板４１上に光双安定素子４２が二次
元に配列されていも ここで、光双安定素子４２は多層
ブラッグ反射器を含むものでｋ 含まないものでもよい
力（多層ブラッグ反射器を含む第１の実施例の構造とし
た場合に（友上記第１の実施例の効果がそのまま活かさ
れも横（行）方向に隣接する光双安定素子４２のアノー
ドは第１の配線４３によって接続され さらに半導体基
板４１の端部に設けられたワイヤボンディング用の第１
のパッド４４に接続されていも一人 縦（列）方向に隣
接する光双安定素子４２のカソードは第２の配線４５に
よって接続されワイヤボンディング用の第２のパッド４
６に接続されていも 本実施例（戴 電気信号によって選択した行と列に対応
する光双安定素子をオンさせることで、電気信号を二次
元光信号に変換するものであム この動作原理を第４図
を用いて説明する。第４図には信号光を人力しない場合
の光双安定素子の電圧−電流特性を示す。まず、通常の
動作状態において１よ アノードとカソード間の電圧が
図中のＡ点になるようにしておく。この状態で１上 各
光双安定素子のオン、オフは変化しな（ｔ 次へ 選択
した行に対応する第１の配線の印加電圧を図中のＢ点に
なるように増加すム この場合も各光双安定素子のオン
、オフは変化しな（〜 さら凶 選択した列に対応する
第２の配線の印加電圧を（Ｂ点−Ａ点）だけ低下すると
、イ１、列ともに選択された光双安定素子の印加電圧は
図中の６点になり、強制的にオン状態となる力交 それ
以外の光双安定素子のオン、オフは変化しな（℃ 逆く
選択した行の電圧を低下し 選択した列の電圧を増加
して、マチ、列ともに選択された光双安定素子の印加電
圧が図中のＤ点にくるようにすれ（瓜 強制的にオフ状
態とすることも可能であも な叙 以上の実施例では半導体材料をＩ ｎＧａＡｓｈ
／ＩｎＰ系とした力丈 本発明がＡ Ｉ ＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓ＆ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ系等
の他の材料を用いても実施できることは言うまでもな（
〜 発明の効果 本発明の光電子集積回路は半導体多層膜よりなる発光素
子およびフォトトランジスタによって構成される光双安
定素子の他く 発光素子の下側および上側に積層された
半導体もしくは誘電体よりなる２個の多層ブラッグ反射
器を含んでおり、発光素子はレーザ発振可能であａ レ
ーザ発振が生じると電流から光パワーへの変換効率が高
まるので出力信号光のパワーを容易に大きくすることが
できも まな レーザ出力光は方向性を持っており、特
に本構成のような面発光レーザではビーム広がり角が小
さいことか収 光双安定素子の縦続接続が容易になも
さらく 一般に半導体レーザの応答速度は発光ダイオー
ドの応答速度よりも大きく、発光素子を半導体レーザ、
とした方が光双安定素子の動作速度が向止すも この場
合、フォトトランジスタをレーザ共振器の中に入れれば
光双安定素子の動作速度はより向上すａ また 本発明の回路構成によれ（戯 光双安定素子の二
次元アレイの入出力部で電気信号と二次元光信号の変換
を行う際の電気配線が簡単になムすなわ板 選択した行
の光双安定素子に対してのみ書込へ 読出しを行うので
電気信号は一次元アレイでよ１℃ すなわ叙 光信号が
Ｎ２個のアレイであっても電気信号の配線は信号用のＮ
本と行選択用のＮ本の計２Ｎ本でよいことか収 電気配
線の数が大幅に低減される。
みを電気信号に変換し −次元電気信号として取り出す
ためのものであり、オン状態にある光双安定素子は印加
電圧を増加していくとコレクタ電流が増加し 発光素子
からの発光パワーが大きくなっていくことを利用してい
ム すなわ叛通常は光双安定素子に対する印加電圧をオ
ン状態を維持するための最低レベルとしておく力丈 読
出しを行う場合には読み出したい行に対応する配線３７
の印加電圧を増加し その行の光双安定素子の発光パワ
ーのみを太きくずも 受光素子３９１上全行からの発光
を受光する力（選択した行とそれ以外の行の発光パワー
の消光比が十分に大きければ選択した行にある光双安定
素子のオン、オフによって受光パワーが決定されること
になも 従って、受光素子からの光電流を検出すること
玄 選択した行の光双安定素子のオン、オフが読み出せ
も 選択した行とそれ以外の行の発光パワー・の消光比を大
きくするために（上 光双安定素子に含まれる発光素子
を面発光レーザとした方が有利であ翫すなわ板 印加電
圧をオン状態を維持するための最低レベルとした場合に
は光双安定素子はレーザ発振しない力丈 選択した行の
印加電圧を増加した光双安定素子はレーザ発振するよう
にすれ（二 発光パワーの消光比は大きくなも さら艮
レーザ発振した場合の方が受光素子との光学的結合効
率が大きくなることを考えれば 実効的な消光比はさら
に大きくなム 第３図は本発明の第３の実施例の光電子集積回路の平面
図であも 半導体基板４１上に光双安定素子４２が二次
元に配列されていも ここで、光双安定素子４２は多層
ブラッグ反射器を含むものでｋ 含まないものでもよい
力（多層ブラッグ反射器を含む第１の実施例の構造とし
た場合に（友上記第１の実施例の効果がそのまま活かさ
れも横（行）方向に隣接する光双安定素子４２のアノー
ドは第１の配線４３によって接続され さらに半導体基
板４１の端部に設けられたワイヤボンディング用の第１
のパッド４４に接続されていも一人 縦（列）方向に隣
接する光双安定素子４２のカソードは第２の配線４５に
よって接続されワイヤボンディング用の第２のパッド４
６に接続されていも 本実施例（戴 電気信号によって選択した行と列に対応
する光双安定素子をオンさせることで、電気信号を二次
元光信号に変換するものであム この動作原理を第４図
を用いて説明する。第４図には信号光を人力しない場合
の光双安定素子の電圧−電流特性を示す。まず、通常の
動作状態において１よ アノードとカソード間の電圧が
図中のＡ点になるようにしておく。この状態で１上 各
光双安定素子のオン、オフは変化しな（ｔ 次へ 選択
した行に対応する第１の配線の印加電圧を図中のＢ点に
なるように増加すム この場合も各光双安定素子のオン
、オフは変化しな（〜 さら凶 選択した列に対応する
第２の配線の印加電圧を（Ｂ点−Ａ点）だけ低下すると
、イ１、列ともに選択された光双安定素子の印加電圧は
図中の６点になり、強制的にオン状態となる力交 それ
以外の光双安定素子のオン、オフは変化しな（℃ 逆く
選択した行の電圧を低下し 選択した列の電圧を増加
して、マチ、列ともに選択された光双安定素子の印加電
圧が図中のＤ点にくるようにすれ（瓜 強制的にオフ状
態とすることも可能であも な叙 以上の実施例では半導体材料をＩ ｎＧａＡｓｈ
／ＩｎＰ系とした力丈 本発明がＡ Ｉ ＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓ＆ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ系等
の他の材料を用いても実施できることは言うまでもな（
〜 発明の効果 本発明の光電子集積回路は半導体多層膜よりなる発光素
子およびフォトトランジスタによって構成される光双安
定素子の他く 発光素子の下側および上側に積層された
半導体もしくは誘電体よりなる２個の多層ブラッグ反射
器を含んでおり、発光素子はレーザ発振可能であａ レ
ーザ発振が生じると電流から光パワーへの変換効率が高
まるので出力信号光のパワーを容易に大きくすることが
できも まな レーザ出力光は方向性を持っており、特
に本構成のような面発光レーザではビーム広がり角が小
さいことか収 光双安定素子の縦続接続が容易になも
さらく 一般に半導体レーザの応答速度は発光ダイオー
ドの応答速度よりも大きく、発光素子を半導体レーザ、
とした方が光双安定素子の動作速度が向止すも この場
合、フォトトランジスタをレーザ共振器の中に入れれば
光双安定素子の動作速度はより向上すａ また 本発明の回路構成によれ（戯 光双安定素子の二
次元アレイの入出力部で電気信号と二次元光信号の変換
を行う際の電気配線が簡単になムすなわ板 選択した行
の光双安定素子に対してのみ書込へ 読出しを行うので
電気信号は一次元アレイでよ１℃ すなわ叙 光信号が
Ｎ２個のアレイであっても電気信号の配線は信号用のＮ
本と行選択用のＮ本の計２Ｎ本でよいことか収 電気配
線の数が大幅に低減される。
第１図は本発明の一実施例の光電子集積回路の断面匝
第２図は本発明の第２の実施例の光電子集積回路の構成
は 第３図は本発明の第３の実施例の光電子集積回路の
平面は 第４図はその動作原理は 第５図は従来の光電
子集積回路の断面は第６図はその等価回路図であも ２１・・・半導体基＆、２２・・・第１の多層ブラッグ
反射縁 ２３・・・フォトトランジス久２４・・・発光
素子、２５・・・第２の多層ブラッグ反射轍 ３６・・
・光双安定素子、 ３７・・配線 ４２・・・光双安定
素子、４３・・・第１の配［４５・・・第２の配電 窮 図 ７２ 図 ３６尤ぺ安定素子 阿 図 ４１、ｆ−組衣基孜 ４箋７のパ、２ド Ｄ →せ兄 苓 図 １３＄２のせオド 第 図
第２図は本発明の第２の実施例の光電子集積回路の構成
は 第３図は本発明の第３の実施例の光電子集積回路の
平面は 第４図はその動作原理は 第５図は従来の光電
子集積回路の断面は第６図はその等価回路図であも ２１・・・半導体基＆、２２・・・第１の多層ブラッグ
反射縁 ２３・・・フォトトランジス久２４・・・発光
素子、２５・・・第２の多層ブラッグ反射轍 ３６・・
・光双安定素子、 ３７・・配線 ４２・・・光双安定
素子、４３・・・第１の配［４５・・・第２の配電 窮 図 ７２ 図 ３６尤ぺ安定素子 阿 図 ４１、ｆ−組衣基孜 ４箋７のパ、２ド Ｄ →せ兄 苓 図 １３＄２のせオド 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）半導体基板と、前記基板上に積層された半導体多
層膜よりなる発光素子およびフォトトランジスタと、前
記発光素子の下側もしくは上側に積層された半導体もし
くは誘電体よりなる多層ブラッグ反射器とを含み、前記
発光素子と前記フォトトランジスタが電気的に直列に接
続され、前記発光素子と前記２個の多層ブラッグ反射器
によって面発光レーザが構成されることを特徴とする光
電子集積回路。 （２）発光素子の下側および上側に積層された２個の多
層ブラッグ反射器の間にフォトトランジスタが包含され
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光電子
集積回路。（３）発光素子と前記発光素子からの発光を
受光可能なフォトトランジスタが電気的に直列に接続さ
れた光双安定素子が半導体基板上に二次元的に配列され
横方向に隣接する前記光双安定素子のアノードが配線
によって接続され、選択した行に対応する前記配線の印
加電圧を増加することによって読出しを行うことを特徴
とする光電子集積回路。 （４）光双安定素子が半導体多層膜よりなる発光素子お
よびフォトトランジスタと、前記発光素子の下側および
上側に積層された半導体もしくは誘電体よりなる２個の
多層ブラッグ反射器よりなることを特徴とする特許請求
の範囲第３項記載の光電子集積回路。 （５）発光素子と前記発光素子からの発光を受光可能な
フォトトランジスタが電気的に直列に接続された光双安
定素子が半導体基板上に二次元的に配列され、横方向に
隣接する前記光双安定素子のアノードが第１の配線によ
って接続され、縦方向に隣接する前記光双安定素子のカ
ソードが第２の配線によって接続され、選択した行と列
に対応する前記第１および第２の配線間の印加電圧を増
加することによって書込みを行うことを特徴とする光電
子集積回路。 （６）光双安定素子が半導体多層膜よりなる発光素子お
よびフォトトランジスタと、前記発光素子の下側および
上側に積層された半導体もしくは誘電体よりなる２個の
多層ブラッグ反射器よりなることを特徴とする特許請求
の範囲第５項記載の光電子集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15336889A JPH0318835A (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 光電子集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15336889A JPH0318835A (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 光電子集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0318835A true JPH0318835A (ja) | 1991-01-28 |
Family
ID=15560928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15336889A Pending JPH0318835A (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 光電子集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0318835A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992017925A1 (en) * | 1991-03-28 | 1992-10-15 | Seiko Epson Corporation | Surface emitting type semiconductor laser and its manufacturing method |
| WO1995018479A1 (en) * | 1993-12-29 | 1995-07-06 | Honeywell Inc. | Integrated laser power monitor |
| US5448536A (en) * | 1992-06-16 | 1995-09-05 | Hitachi, Ltd. | Magneto-optical recording device having an optical head capable of generating a circularly polarized light beam |
-
1989
- 1989-06-15 JP JP15336889A patent/JPH0318835A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992017925A1 (en) * | 1991-03-28 | 1992-10-15 | Seiko Epson Corporation | Surface emitting type semiconductor laser and its manufacturing method |
| US5375133A (en) * | 1991-03-28 | 1994-12-20 | Seiko Epson Corporation | Surface emitting semiconductor laser and method of manufacture |
| US5448536A (en) * | 1992-06-16 | 1995-09-05 | Hitachi, Ltd. | Magneto-optical recording device having an optical head capable of generating a circularly polarized light beam |
| WO1995018479A1 (en) * | 1993-12-29 | 1995-07-06 | Honeywell Inc. | Integrated laser power monitor |
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