JPH03215836A - 光電子記憶装置 - Google Patents

光電子記憶装置

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JPH03215836A
JPH03215836A JP2011312A JP1131290A JPH03215836A JP H03215836 A JPH03215836 A JP H03215836A JP 2011312 A JP2011312 A JP 2011312A JP 1131290 A JP1131290 A JP 1131290A JP H03215836 A JPH03215836 A JP H03215836A
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JP
Japan
Prior art keywords
phototransistor
light
optical bistable
bistable circuit
emitting element
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011312A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Matsuda
賢一 松田
Atsushi Shibata
淳 柴田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to US07/640,278 priority patent/US5095200A/en
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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光信号によって入出力を行う光電子記憶装置
の構成に関するものである。
従来の技術 光信号によって入出力を行う光電子記憶装置と3べ しては、例えば特願昭60−18404γ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するフォトトランジスタとが直列
に接続された光双安定回路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パターン
を記憶して光信号として出力する画像記憶装置として機
能する。
本機能は、光入力によってオン状態となって自ら発光し
、入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回路の特性を用いたものである。記
憶内容をリセソトする際には電源電圧を一旦0にする。
また、リセットせずに別の光信号を入力した場合には最
初に入力した光信号との論理和が出力されるので、二次
元パターンの論理和演算が可能である。
上記画像記憶装置では、電源電圧を0にすることで記憶
内容をリセットするので、個々の光双安定回路を選択的
にオフすることはできない。この点を改良して光信号に
よって光双安定回路をオフできるようにしたのが、特願
昭60−151578号公報に示されている光記憶装置
である。本装置では光双安定回路に並列に第2のフォト
トランジスタを接続しており、第2のフォトトランジス
タに光を入力することで光双安定回路をオフすることが
できる。本装置の具体的構造は第5図のようになってお
り、半導体基板1上に積層された第1コレクタ層2,第
1ベース層3,エミッタ層4によって第2の7ォトトラ
ンジヌタ5が構成されており、エミッタ層4,第2ベー
ス層6,第2コレクタ層了,活性層8,クラッド層9に
よって光双安定回路1oが構成されている。
光双安定回路をオン,オフするだめの入力光は半導体基
板1側から入射されるが、第1ベース層のバンドギャソ
プは、第2ベース層のバンドギャップよりも大きく、そ
れぞれのバンドギャップに対応する波長をλ1,λ2と
した場合、λ1〈λON≦λ2を満たす波長λONの入
力光は第1ベース層を透過して第2ベース層で吸収され
る。すなわち、波長λONの入力光によって光双安定回
路をオンすることができる。一方、λorr≦λマを満
たす波長5ベーヲ λOFFの光は第1ベース層で吸収されるので、波長λ
OFFの入力光によって光双安定回路をオフすることが
できる。
発明が解決しようとする課題 上記光記憶装置では光双安定回路をオンするだめの入力
光とオフするだめの入力光の波長が異なるために、一つ
の双安定回路をオン,オフするために二つの入力用光源
を用いる必要がある。また、第1のフォトトランジスタ
への入力光と第2のフォトトランジスタへの入力光を波
長によって区別せず、空間的に区別したとしてもやはり
二つの入力用光源を用いる必要がある。本発明は、同一
の入力光によって光双安定回路をオン,オフすることが
可能な光電子記憶装置の構造を提供しようとするもので
ある。
また、上記画像記憶装置によって二次元パターンの論理
和演算が行えるが、パターン照合等への応用を考えると
排他的論理和演算を行う必要がある。本発明によれば、
二次元パターンの排他的論理和演算が可能な光電子記憶
装置を実現できる。
6 ベー/ 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に、 (1)発光素子と前記発光素子からの発光を受光する第
1のフォトトランジスタが直列に接続された光双安定回
路と、前記光双安定回路に並列に接続された前記発光素
子からの発光を受光しない第2のフォトトランジスタと
、前記光双安定回路に直列に接続された負荷抵抗と、前
記光双安定回路と前記負荷抵抗の直列接続回路に可変な
電圧を印加する電源と、前記第1および第2のフォトト
ランジスタに同一の入力光を入射する光源とを含む構成
、あるいは、 ?)第1の発光素子と前記第1の発光素子からの発光を
受光する第1のフォトトランジスタが直列に接続された
第1の光双安定回路と前記第1の光双安定回路に並列に
接続された前記第1の発光素子からの発光を受光しない
第2のフォトトランジスタと前記第1の光双安定回路に
直列に接続された第1の負荷抵抗とを含む第1の記憶セ
ルと、第2の発光素子と前記第2の発光素7べ 子からの発光を受光する第3のフォ}}ランジスタが直
列に接続された第2の光双安定回路と前記第2の光双安
定回路に並列に接続された前記第2の発光素子からの発
光を受光しない第4のフォトトランジスタと前記第2の
光双安定回路に直列に接続された第2の負荷抵抗とを含
む第2の記憶セノレト、前記第1および第4のフォトト
ランジスタに第1の入力光を入射する第1の光源と、前
記第2および第3のフォトトランジスタに第2の入力光
を入射する第2の光源とを含む構成で光電子記憶装置を
構成するというものである。
作用 本発明の光電子記憶装置は発光素子と第1のフォトトラ
ンジスタを直列に接続した光双安定回路と第2のフォト
トランジスタを並列に接続し、さらに負荷抵抗を直列に
接続したものである。本回路構成は特願昭60−151
5・78号公報に示されている光記憶装置と同一である
が、第1のフォトトランジヌタと第2のフォトトランジ
スタに同じ入力光を入射する点が従来と異なっている。
第1のフォトトランジスタと第2のフォトトランジスタ
に同時に光を入射すると、光双安定回路がオンする場合
とオフする場合とがある。光双安定回路がオンするかオ
フするかは、第1のフォトトランジスタと第2のフォト
トランジスタの等価的な利得、負荷抵抗の大きさ、およ
び回路全体に印加するバイアス電圧の大きさに依存する
。ここで、フォトトランジスタの等価的な利得および負
荷抵抗の大きさを適当に選ぶと、バイアス電圧の大きさ
によって光双安定回路のオン,オフを制呻できる。すな
わち、バイアヌ電圧を変化させることで、同一の入力光
を用いて光双安定回路をオンあるいはオフすることがで
きる。
次に、排他的論理和演算を行う方法について述べる。第
1の発光素子と第1のフォトトランジスタを直列に接続
した第1の光双安定回路と第2のフォトトランジスタを
並列に接続し、さらに第1の負荷抵抗を直列に接続した
回路を第1の記憶セルとし、第2の発光素子と第3のフ
ォトトランジスタを直列に接続した第2の光双安定回路
と第49べ の7才}I−ランジスタを並列に接続し、さらに第2の
負荷抵抗を直列に接続した回路を第2の記・障セノレと
する。第1の記憶セlレと第2の記憶セノレを並べて配
置し、第1のフォトトランジヌタと第4のフォトトラン
ジスタには同時に第1の入力光が入射され、第2のフォ
トトランジスタと第3のフォトトランジスタには同時に
第2の入力光が入射されるようにする。ここで、第1 
,第2の記憶セル共に2個のフォ}l−ランジスタに同
時に光が入射された場合、光双安定回路がオフするよう
にしておく。この場合、第1の光双安定回路は、第1の
入力光がオンで第2の入力光がオフの場合のみオンされ
る。また、第2の光双安定回路は、第1の入力光がオフ
で第2の入力光がオンの場合のみオンされる。すなわち
、第1の入力光と第2の入力光のオン,オフが一致して
いる場合には光双安定回路は共にオフ状態で出力光は出
力されず、入力光のオン,オフが一致しない場合にはい
ずれかの光双安定回路から出力光が出力されるという排
他的論理和演算が可能である。
1oべ 実施例 第1図は本発明の一実施例の光電子記憶装置の断面図で
ある。半絶縁性InPよシなる半導体基板11上にn型
InPjpなるエミッタ層12が積層されておシ、エミ
ッタ層12の一部領域上にp型InGa▲sP(バンド
ギャップ波長λ/=1.3μm)よりなるベース層13
、n型InPよ)なるコレクタ層14が積層されて第1
の7ォトトランンヌタ15が構成されている。さらに、
その上にInGaAsP(λ1 = 1.3 μm )
よシなる活性層16およびpmlnPよシなるクラッド
層17が積層されて、発光素子18が構成されている。
また、エミッタ層12の別の一部領域上にはベース層1
3およびコレクタ層14のみが積層されて、第2のフォ
トトランジヌタ19が構成されている。さらに、エミッ
タ層12の残シの一部領域は負荷抵抗20として機能す
る。発光素子18のクラッド層17、第2のフォトトラ
ンジヌタ19のコレクタ層14、および負荷抵抗20の
上には、第1の電極21、第2の電極22および第3の
電極23が11ペー7 形成されている。第1の電極21と第2の電極22は配
線24によクて接続されており、配線24と第3の電極
23の間に可変なバイアス電圧が印加される。また、半
導体基板11の外部に波長1.3μmの光源26が設け
られており、入力光26が第1および第2のフォトトラ
ンジスタ15,19のベース層13に入射する。
本実施例の等価回路を第2図に示す。発光素子18と第
1のフォトトランジヌタ15が直列に接続され、光双安
定回路27が構成されている。これに並列に第2のフォ
トトランジスタ19が接続され、直列に負荷抵抗20が
接続されている。本回路の電圧一電流特性を第3図に示
す。第1および第2のフォトトランジスタ15.19に
入力光26を入射しない場合には図中の実線となり、入
射した場合には破線となる。また、図中A,A’,、B
,C,D,D’は回路の動作点であり、A,A’,Bは
光双安定回路がオフの状態、C , D , D’はオ
ンの状態に対応している。まず、入力光26を入射しな
い場合について考えると、A ,B ,C ,Dのすぺ
での点が動作点として存在するので、バイアス電圧をA
−B間(C−D間)で変化させても、光双安定回路のオ
ン,オフは変化しない。次に、バイアス点をB点として
入力光を入射すると、B点は動作点として存在しなくな
9、動作点がD′点に移り、入力光の入射を止めるとD
点に移る。すなわち、入力光を入射することで光双安定
回路はオン状態に遷移する。一方、バイアス点をC点と
して入力光を入射すると、C点は動作点として存在しな
くなり、動作点がA′点に移り、入力光の入射を止める
とA点に移る。すなわち、入力光を入射することで光双
安定回路はオフ状態に遷移する。
このように、本回路では入力光を入射した場合に、オン
状態に遷移するかオフ状態に遷移するかがバイアス点を
変化させることによって制御されるので、同一の入力光
によって光双安定回路をオン,オフすることが可能であ
る。
第4図は本発明の第2の実施例の光電子記憶装置の平面
図である。半導体基板27上に形成された第1の発光素
子と第1のフォトトランジスタを13ベーノ 直列に接続した第1の光双安定回路28、第2のフォト
トランジスタ29、および第1の負荷抵抗3oによって
第1の記憶セノレ31が構成されており、第2の発光素
子と第3のフォトトランジスタを直列に接続した第2の
光双安定回路32、第4のフォトトランジスタ33、お
よび第2の負荷抵抗34によって第2の記憶セ)v35
が構成されている。第1および第2の記憶セ/731,
35の断面構造は、第1図で半導体基板11上に集積さ
れた回路と同様であシ、それぞれの等価回路は第2図の
等価回路と同様である。本実施例が、第1の実施例と異
なるのは、それぞれの記憶セlレの2個のフォトトラン
ジスタに同一の入力光を入射するのではなく、第1のフ
ォトトランジスタと第4のフォトトランジスタに第1の
入力光36が入射され、第2のフォトトランジスタと第
3のフォトトランジスタに第2の入力光37が入射され
る点である。第1および第2の入力光36 .37は、
半導体基板27の外部に設けられた光源から入射される
14ベーノ 本実施例では、第1および第2の記憶セノレ31,35
のバイアス電圧を2個のフォトトランジスタに同時に光
が入射された場合、光双安定回路がオフするように設定
しておく。この場合、第1の光双安定回路28は、第1
の入力光36がオンで第2の入力光37がオフの場合の
みオンされる。また、第2の光双安定回路32は、第1
の入力光36がオフで第2の入力光37がオンの場合の
みオンされる。すなわち、第1の入力光と第2の入力光
のオン,オフが一致している場合には光双安定回路は共
にオフ状態で出力光は出力されず、入力光のオン,オフ
が一致しない場合にはいずれかの光双安定回路から出力
光が出力されるという排他的論理和演算が可能である。
なお、以上の実施例では半導体材料を InGaAsP/InP系としたが、本発明がAIGa
As/GaAs系、I n G a A s /lnA
IAs/ I n P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い。
発明の効果 16 ベーノ 以上述べてきたことから明らかなように、本発明の光電
子記憶装置によれば同一の入力光によって光双安定回路
をオン,オフすることが可能な光電子記憶装置、あるい
は二次元パターンの排他的論理和演算が可能な光電子記
憶装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の光電子記憶装置の断面図、
第2図はその等価回路図、第3図はその電圧−電流特性
図、第4図は本発明の第2の実施例の光電子記憶装置の
平面図、第5図は従来の光電子記憶装置の断面図である
。 11・・・・・光導体基板、15・・・・・第1のフォ
トトランジスタ、18・・・・・・発光素子、19・・
・・・・第2のフォトトランジスタ、20・・・・・負
荷抵抗、26・・・・・・入力光、27・・・・・・半
導体基板、28・・・・・第1の光双安定回路、29・
・・・・第2のフォトトランジスタ、30・・・・・・
第1の負荷抵抗、32・・・・・・第2の光双安定回路
、33・・・・・・第4のフォトトランジヌタ、34・
・・・・・第2の負荷抵抗、36・・・・・・第1の入
力光、37・・・・・・第2の入力光。 N O 寸 −j ト 。 ケ 9 龜一 −る さ 区 Oq 区 0つ 一帽一

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発光素子と前記発光素子からの発光を受光する第
    1のフォトトランジスタが直列に接続された光双安定回
    路と、前記光双安定回路に並列に接続された前記発光素
    子からの発光を受光しない第2のフォトトランジスタと
    、前記光双安定回路に直列に接続された負荷抵抗と、前
    記光双安定回路と前記負荷抵抗の直列接続回路に可変な
    電圧を印加する電源と、前記第1および第2のフォトト
    ランジスタに同一の入力光を入射する光源とを含むこと
    を特徴とする光電子記憶装置。
  2. (2)第1の発光素子と前記第1の発光素子からの発光
    を受光する第1のフォトトランジスタが直列に接続され
    た第1の光双安定回路と前記第1の光双安定回路に並列
    に接続された前記第1の発光素子からの発光を受光しな
    い第2のフォトトランジスタと前記第1の光双安定回路
    に直列に接続された第1の負荷抵抗とを含む第1の記憶
    セルと、第2の発光素子と前記第2の発光素子からの発
    光を受光する第3のフォトトランジスタが直列に接続さ
    れた第2の光双安定回路と前記第2の光双安定回路に並
    列に接続された前記第2の発光素子からの発光を受光し
    ない第4のフォトトランジスタと前記第2の光双安定回
    路に直列に接続された第2の負荷抵抗とを含む第2の記
    憶セルと、前記第1および第4のフォトトランジスタに
    第1の入力光を入射する第1の光源と、前記第2および
    第3のフォトトランジスタに第2の入力光を入射する第
    2の光源とを含むことを特徴とする光電子記憶装置。
JP2011312A 1990-01-19 1990-01-19 光電子記憶装置 Pending JPH03215836A (ja)

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JP2011312A JPH03215836A (ja) 1990-01-19 1990-01-19 光電子記憶装置
US07/640,278 US5095200A (en) 1990-01-19 1991-01-11 Optoelectronic memory, logic, and interconnection device including an optical bistable circuit

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5233556A (en) * 1991-01-31 1993-08-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optoelectronic memory and logic device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6213086A (ja) * 1985-07-10 1987-01-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光記憶装置

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