JPH03234112A - パルス発生装置 - Google Patents

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、光電デバイスに関し、特に、光パルス発生源
に結合されて光パルスを電気信号に変換する高速動作可
能で低ジッター出力を発生する事ができるトグルフリッ
プフロップ（Ｆ／Ｆ）デバイスに関する。

［従来技術］ 高速タイミング信号の電気的伝送には、タイミングスキ
ューの問題があり、該問題は、汎用電気ケーブル及び伝
送ラインを介しての電気信号の送受信に関連する周波数
帯域の制限に基づいて生じるものである。周波数帯域の
制限によって特に生じる問題は、高速立ち上がりパルス
の劣化である。

その結果、パルス受信感度、即ちスレッショールドの変
化が、電気的パルスが実際に受信された時点に対する不
確実性、即ちジッターを生起してしまう。例えば、高速
データ処理システムにおいて、タイミングパルスとして
電気的パルスが用いられた場合、パルスジッターの存在
は特に好ましくないものである。

第９図には、セット−リセット型フリップフロップ（Ｒ
８−Ｆ／Ｆ）として構成された汎用のトグル回路が単純
化して示されている。該Ｒ８−Ｆ／Ｆは、２つのトラン
ジスタＱＡ及びＱ、を含んでおり、これらのトランジス
タは図示のように交差的に相互接続されている。それぞ
れのトランジスタは、それぞれの負荷抵抗ＲＡ及びＲＢ
を介して作動電源Ｖｄｄに接続されている。入力Ａに電
気パルスが印加されると、正相出力Ｑを論理的高レベル
とし、一方、入力Ｂに電気パルスが印加されると、該出
力Ｑを論理的低レベルとする。一方、相補出力Ｑは、出
力Ｑが高レベルの時に低レベルとなり、低レベルの時に
高レベルとなる。このようなＲ３−Ｆ／Ｆは、出力が常
に所定の論理状態にあり、コンピュータシステムのクロ
ッキング用として有用である。即ち、該Ｆ／Ｆの出力信
号はコンピュータシステムの論理回路用のクロック信号
として用いる事ができる。

しかしながら、先に述べたように、汎用電気ケーブル及
び伝送ラインを介しての電気信号の送受信に関連する周
波数帯域幅の制限に基づいて生じるタイミングスキュー
の問題が、高速タイミング信号の電気的伝送に生じてし
まう。即ち、入力Ａ及び入力Ｂに電気信号が汎用の電気
信号伝送手段を介して供給されると、出力パルスが劣化
する以前に、Ｒ３−Ｆ／Ｆに供給される上限有効周波数
に制限が生じてしまい、そしてジッターの増大が許容で
きない程になってしまう。関連する論理回路をクロッキ
ングするに必要な周波数よりも、上限有効周波数が低い
場合は問題が生じる。

この問題を解消する１つの手段として、電気信号の代わ
りに光信号を入力信号として伝送する事が提案されてい
る。例えば、光ファイバーの固有の高帯域特性により、
高速で立ち上がる光パルスを該ファイバーを介して伝送
しても、実質的な信号劣化を生じる事がない。しかしな
がら、Ｒ３−Ｆ／Ｆのような論理回路に対するインター
フェースをするために、光パルスを電気パルスに変換す
るときに問題が生じてしまう。即ち、光電回路は一般に
、受光器に接続された電気的スイッチング回路を含んで
おり、該受光器は、スイッチング回路に供給される利得
段の出力を有する数段の利得段が後段に接続されたフォ
トセンサを含んでいる。

この汎用装置の問題は、フォトセンサに入射するタイミ
ング光と、それに応答してスイッチング回路が状態を変
化させる時点との間に信号伝播遅れがある事に関係して
いる。他の問題は、論理回路の前段の利得段によって生
じる伝播遅れにおける不確実性から派生する一時的シツ
ターに関係している。

Ｂｒｏ　ｊｄｏの米国特許第３６８６６４５号（１９７
２年８月２２日発行）には「電荷記憶フリップフロップ
」が記載されており、該米国特許にはフリップフロップ
として接続された一対のバイポーラトランジスタを用い
た半導体メモリアレイを開示しており、これらのトラン
ジスタのベースはそれぞれ、電源電圧が取り除かれた時
に高インピーダンスに接続されている。該高インピーダ
ンスがトランジスタに蓄積された電荷を低速で放電させ
るため、フリップフロップの状態はパルス化された電源
供給によって保持され、従って、フリップフロップの平
均消費電力を減少する事ができる。

トランジスタの光感知特性を用いて、一方のトランジス
タのベースに電荷を光照射により生成してトランジスタ
を不平衡状態にする事により、メモリは光学的に書き込
みを実行できる。メモリアレイを照射するための所望の
光パターンを提供するために用いられるホログラフをア
ドレス指定するために、レーザ光線が用いられる。この
デバイスは特に、供給される光信号を積分するために高
インピーダンス回路の低速特性を利用している。従って
、フリップフロップ回路構造ではあるものの、動作の適
用及び特性は、光パルスを高速立ち上がり、低ジッター
の電気的論理信号に変換する問題を生じる事がない。

５ｐｅｅｒｓによる米国特許第４０２３８８７号（１９
７７年５月１７日発行）の「光学的伝送、スイッチング
及び制御装置／システム、並びにモジュラ−電気光学論
理回路及びその応用」には、モジュラ−電気論理回路を
含んでいる光学的伝送、スイッチング及び制御装置及び
システムが開示されている。該米国特許の第３８８，３
８ｂ図及びコラム２３の第３〜５３行目に示された光学
的フリップフロップは、１つの光入力及び１つの先出力
を有しており、基本的には光学的「リピータ」増幅器と
して機能する。この米国特許は、出力周波数が入力周波
数の１．５倍であり、かつ個々のパルスタイミングが保
存されない事に留意すべきである。従ってこのデバイス
は高速立ち上がり／立ち下がり、低ジッターの応用例に
適用できるものではない。

以下の米国特許が一般に興味を持たれている。

米国特許第４２２３３３０号（名称；固体イメージング
デバイス）には、テレビカメラに用いられる固体イメー
ジピックアップデバイスが開示されている。

米国特許第４２９５０５８号（名称；放射エネルギー活
性化半導体スイッチ）にはデプレッション型ＦＥＴのゲ
ートに接続されたフォトダイオードのような光センサを
用いている種々のパワースイッチング回路が開示されて
いる。

米国特許第４３９０７９０号（名称；固体光学的結合電
気的パワースイッチ）には、パワー切り替え用の固体リ
レー又は信号切り替え用のアナログスイッチのような光
学的に絶縁されたスイッチングデバイスが開示されてい
る。

米国特許第４５２１８８８号（名称；レーザ及びトラン
ジスタを集積化した半導体デバイス）には、ダイオード
レーザ、及び該レーザを変調するためのトランジスタを
含んでいる集積化半導体デバイスが開示されている。

米国特許第４７３９０６号（名称；カリブレイテドーウ
ェイトバランス、及び該バランスが用いられたアナログ
／デジタル変換器）には、超高速アナログ／デジタル変
換器（ＡＤＣ）を構成するためのカリブレイテドーバラ
ンスが開示されている。該回路は２つのＦＥＴを交差結
合して構成したマルチバイブレータを含んでいるが、該
マルチバイブレータを駆動するための光学的手段の提供
について、この特許は開示していない。

したがって本発明の第１の目的は、光パルスを高速立ち
上がり及び最小のタイミング不確実性を有する電気的パ
ルスに変換するための光電パルス変換器を提供する事で
ある。

本発明の第２の目的は、超高速の立ち上がりを有する光
パルスを極めて広帯域幅の光ファイバーを介して伝送す
るために用いられ、該光パルスを最小のタイミング不確
実性を呈する立ち上がり及び立ち下がりエツジを有する
電気的タイミング信号に変換するタイミング発生回路を
提供する事である。

本発明の第３の目的は、極めて広帯域幅の光ファイバー
を介しての、超高速の立ち上がりを有する光学的クロッ
ク同期パルスの伝送を採用しており、これらの光パルス
を最小のパルススキューを有する電気クロック信号に変
換する、高速短サイクルタイムデータプロセッサ用のク
ロック発生回路を提供する事である。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、本発明の周期的電気信号を発生する高速ク
ロック発生集積回路によって達成される。

この回路はパルス変換器として動作し、光パルスを電気
パルスに変換する。

該パルス変換器は、トランジスタ又は論理ゲート等の交
差結合された一対のスイッチングデバイスを有するセッ
トリセット型フリップフロップ（ＯＰＴＯＯＬＥ）を含
んでいる。該スイッチングデバイスをオン状態とオフ状
態とに交互に切り替えるために、それぞれのスイッチン
グデバイスに対して光パルスを供給する事によって、変
換器は動作する。フォトダイオード又は光導電体のよう
な光学的入力デバイス、又はＦＥＴ）ランジスタのゲー
トは、浮遊インダクタンス及びキャパシタンスのリアク
タンス成分を最小化して電気的出力信号の一時的ジツタ
ーを実質的に排除するために、スイッチングデバイスと
共に共通の基板に集積化される。光パルスを発生するレ
ーザ光源及びファイバー光導波管は、それぞれのスイッ
チングデバイスに重複部分のない光パルスを供給する。

本発明の１つの実施例におけるスイッチングデバイスは
、ＧａＡｓ−ＭＥＳＦＥＴデバイスであり、該ＦＥＴデ
バイスは、インターディジテド幾何形状及び被覆された
無反射（ＡＲ）コーティングを有する導電体からなる実
質的透明層によって構成されたゲート端子を有している
。

この実施例において、ＦＥＴはそれぞれ、該ＦＥＴを介
して電流を流すため、光パルスを吸収して十分な電荷キ
ャリアを発生するための特性エネルギーギャップを有す
る半導体材料で構成されている。半導体材料は、シリコ
ンを含む■−■グループの材料、ゲルマニウムを含む■
グループの材料、又はこれらの材料の組み合わせである
。

［実施例］ 第１図には、本発明の実施例に応じて構成されたＲ３−
Ｆ／Ｆの一例が示されている。該Ｆ／Ｆは、光学的にト
グルされるデバイスであり、本明細書においては０ＰＴ
ＯＧＬＥ　１０と称せられている。０ＰＴＯＧＬＥＩ　
Ｏは第９図に示された回路と同様な方法で構成されてい
る。０ＰＴＯＯＬＥＩ　Ｏは２つのトランジスタＱ１及
びＱ２を含んでおり、これらのトランジスタのゲート端
子は、図示されるように他方のトランジスタのドレイン
と交差接続されている。

これらのトランジスタのドレイン端子はそれぞれ、負荷
抵抗Ｒ１及びＲ２を介して作動電源Ｖｄｄに接続されて
おり、ソース端子はコモン電位、即ちアース電位に接続
されている。０ＰＴＯＧＬＥＩ　Ｏは種々の半導体デバ
イス形態で構成可能であるが、本発明の実施例において
は、トランジスタはＧａＡｓのような高電子移動性を有
する半導体材料で構成されたＭＥＳＦＥＴデバイスで構
成されている。

例をあげると、Ｃ，Ｂａａｃｋ等による“ＧａＡｓ　Ｍ
、　Ｅ、　Ｓ、　ＦＥ、Ｔ、：高スピード光デテクター
”　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｌｅｔｔ、。

１３、１９３（１９７７）には、７５ピコセコンド以下
の光応答特性を有するＧａＡｓ　　ＭＥＳＦＥＴについ
ての報告が記載されており、本発明の実施例は、このよ
うなＭＥＳＦＥＴを用いて構成される。

本発明の一実施例においては、それぞれのＭＥＳＦＥＴ
のソース及びドレイン間の領域は、狭いパルス幅の光パ
ルスにより照射されて高周波動作を行う。光源としては
、モード−ロックドｇａｓレーザ、モード−ロックドソ
リッドステートレーザ、又は利得切換半導体ダイオード
等のレーザ光源を用いる事が好ましく、これらのレーザ
光源は、１９８９年５月１５日に出願された米国特許出
願シリアル番号０７／３５１６８６に開示されている。

光入力特性に基づき、ＭＥＳＦＥＴは、ゲート、ドレイ
ン、ソースの各ターミナルと確実に分離された均一な第
４のポートを有している。この均一な第４のポートは第
１図においては概略的に示されており、光入力Ａ及びＢ
が照射される部分である。

入射ホートンエネルギーが半導体のバンドギャップより
大きい場合は、高密度の電荷キャリアが発生される。こ
れらの電荷キャリアは、光導電特性によりＦＥＴのソー
ス端子とドレイン端子間に高速電気パルスを生じさせる
。パルス幅が電荷キャリアのライフタイムよりも十分に
短い場合、この現象効果は一時的なものである。一般に
、光導電信号の立ち上がり時間は、光パルスの立ち上が
り時間とほぼ同一であるが、立ち下がり時間（フォール
タイム）は電荷キャリアのライフタイムの関数である。

光導電利得（１秒当たりサンプルを通過する電荷キャリ
アの数を１秒当たり吸収されるホートンの数て割ったも
のとして定義される）は、電荷の遷移時間に対する光パ
ルスの時間幅の比にほぼ対応するものである。従ってそ
の結果、大利得が得られるものである。光によって誘導
された電気パルスは電気人力Ａ及びＢと実質的に同様に
０ＰＴＯＧＬＥ　１０の出力状態を制御し、また必要な
らば電気入力とは逆の関係に制御する事もできる。

電気的及び光学的インヒビット容量が、電気入力及び光
入力のいずれかを介して長時間幅のパルス又はレベルの
適用によってインヒビットする事ができるトグル動作を
行う回路に内在している事に留意すべきである。一般に
、トランジスタのゲートは種棒の目的のために用いられ
ており、状態が変化している間の正のフィードバックを
提供する事７、及び外部電気端子を提供する事もその目
的に含まれている。

第５図に示されるように、光入力Ａとして供給された光
パルスは、正相出力Ｑを論理的高レベルにセットし、光
入力Ｂとして供給された光パルスは該出力Ｑをリセット
して論理的低レベルにする。

前述したように、電気パルスは光パルスで代用でき、又
は光パルスの動作をインヒビットするために用いる事も
てきる。もし後者のように用いる場合は、長い通路を有
する光ファイバーのような光遅延デバイスを介してパル
スの一方が通過され、それにより他方のパルスが一方の
パルスから一時的に所定値分オフセット状態となる。−
時的オフセットの値は、第４図に示されるように出力電
気信号のデユーティサイクルに影響を及ぼす。

０ＰＴＯＧＬＥ　１０のトランジスタのゲートに光パル
スを直接的に結合する事による顕著な作用効果は、回路
を単純化できる事である。即ち、ＭＥＳＦＥＴ自身が光
センサとして機能し、かつ汎用型の光電デバイスにおい
て必要とされていた信号増幅又は階層を決定する事なし
に、伝播遅れ及び−時的ジッターを最小にする事ができ
る。従って、０ＰＴＯＧＬＥＩＯは、データ処理クロッ
ク信号分配において特に問題となるパルススキュー特性
を減少させる事ができる。

０ＰＴＯＧＬＥ　１０の動作は、デプレッションモード
のＭＥＳＦＥＴで構成された商業的に取得し得るＧａＡ
ｓデジタル集積回路を用いて実験的に得られた。第２図
には、インターデンテイテドＭＥＳＦＥＴの部分的拡大
図が示されている。このデバイスにおいて、ゲート電極
１２ａがソース電極１２ｂ及びドレイン電極１２ｃの間
に配置されている。照射レーザスポット１４は約３０ミ
クロンの直径を有する。ゲート電極１２ａのインターデ
ジティド幾何形は該電極のシャドウ効果を有利に減少さ
せ、従って光結合特性を改善しかつ低インターエレクト
ロ−ド容量を提供する。ゲート電極１２ａに非反射（Ａ
Ｒ）コート１８を被膜する事により光結合効果を更に改
善する事ができ、該ＡＲコートは入射する光放射の波長
に対して最適に選択されている。約１００オングストロ
ームの厚みの比較的薄い金属層で構成される電極のよう
な半透明電極でトランジスタのゲートを形成する事によ
り、結合効果を更に改善する事ができる。本発明のアス
ペクトに応じて、電極１２ａ、１２ｂ。

１２ｃに関連するＭＥＳＦＥＴＱ＋及びＱ２、並びに他
の構成素子は共通の基板１６上に形成される。

Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　０ＰＴＯＧＬＥ　１０の特性は、第３
図に概略的に示される実験装置２０て決定された。実験
装置２０は一対の光ファイバー２２ａ及び２２ｂを含ん
でおり、該ファイバーはそれぞれ関連する光源２４ａ及
び２４ｂからの光を伝送する。光源２４ａ及び２４ｂは
、好ましくはコヒレント光源で構成される。各ファイバ
ーの出力端は集光レンズ２６に結合されており、該レン
ズから光エネルギーが二塩化物ミラー２８に伝達される
。該ミラ２８の一方の面は、集光レンズ３０に光学的に
結合されており、光源２４ａ及び２４ｂ出力光を０ＰＴ
ＯＧＬＥ　１０を含む集積化回路のそれぞれのゲート電
極に集光する。ミラー２８の他方の面はビームスプリッ
タ−３４に光学的に結合されている。

カメラ４０用のイルミネータ３６は、コリメータレンズ
３８を介して照明を行う。カメラ４０は集光レンズ４２
を介して状態を映す。この装置は、０ＰＴＯＧＬＥ　１
０の光学的励起を行い、かつ同時にカメラ４０によって
それを映す事ができるよう構成されている。

第４図は、０ＰＴＯＧＬＥ　１０の出力信号を示してい
る。Ｘ軸は時間軸であり、該時間軸の一目盛りは５００
ピコセカンドを表している。入力パルスはレーサダイオ
ード源に供給される電気パルスであり、それにより０Ｐ
ＴＯＧＬＥ　１０に供給される光パルスが発生される。

放射源として、モード−ロックドＮｄ：Ｙａｇレーザ、
Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、ＡｌＧａＡｓダイオードレーザ、
または超短波、高速立ち上がり、高ピークパワー光パル
スを高反復周期で発生させる事ができる任意の光源を適
宜用いる事ができる。

パルス長は半導体材料によって十分に吸収される波長範
囲内である事が好ましい。例えば、ＧａＡＳ及びシリコ
ンは共に、可視光及び赤外線を十分に吸収するので好ま
しい。光ファイバーを用いかつ格子付ける（ｑｒａｔｉ
ｎｇ）公知の光パルス圧縮技術を用いる事により、光パ
ルスの持続時間をサブピコセカンドのレベルにまで小さ
くする事ができる。ＧａＡｓ　　ＭＥＳＦＥＴに基づい
た０ＰＴＯＧＬＥ　１０は、そのような動作に全くの最
適と言う訳ではないが、４ピコジユールのパルスエネル
ギーを必要とする事が解っている。例えば、２５Ｑ　Ｍ
Ｈｚでの動作は、０ＰＴＯＧＬＥ　１０の２つの受信側
の各々において平均１ｍワットの光パワーを必要とする
。したがって、平均１ワツトの出力パワーを有するモー
ド−ロックドレーザは、はぼ５００の０ＰＴＯＧＬＥパ
ルス変換器を同時にアドレス指定するに十分なパワーを
有している。例えば、２つのＭＥＳＦＥＴデバイスのゲ
ート電極は、約３０ミクロンのスポットサイズを有する
レーザビームパルスによって照射される。７８０ナノメ
ータの名目上の波長を有するＡｌＧａＡｓダイオードレ
ーザに２５０ピコフアラツドの電気パルス列を供給する
事によって光パルスが発生された。該光パルスは第３図
に示されるように光ファイバーを介して供給された。

上記に詳細に説明された光ＦＥＴを用いて構成する代わ
りに、Ｒ３−Ｆ／Ｆが種棒の技術によって構成される。

例えば、第７ａ図にはファトダイオード入力手段を有す
るＦＥＴフリップフロップが示されている。フォトダイ
オードＤ、及びＤ２はＦＥＴ　Ｑ、及びＧ２、並びにＲ
３−Ｆ／Ｆの他の構成要素と共に同じ基板に集積化され
る事が好ましい。このように基板上に一体化した場合の
重要な作用効果は、必要とされる回路デメンジョンを減
少できる事であり、フォトセンサリードにおける浮遊（
ストレイ）リアクタンス（浮遊キャパシタンス及び浮遊
インダクタンス）を減少できる事である。その結果、入
力光パルスは有効に受光され、かつ回路の動作速度は非
常に高速となる。もちろん、Ｒ３−Ｆ／Ｆのいずれの実
施例も、図示されたようなＦＥＴの代わりにバイポーラ
トランジスタを用いて構成する事ができる。

更に、Ｒ３−Ｆ／Ｆはまた、第８図に示されるＮＯＲゲ
ートＧ１及びＧ２のような汎用の論理回路によっても構
成する事ができる。第８図の実施例は集積形成されたフ
ォトダイオードＤ１及びＤ２を含んでおり、フォトセン
サと論理回路の結合の集積デバイスとして構成されて、
高速スイッチング動作ができるものである。

必要ならば、フォトダイオードＤ１及びＤ２のような光
電池である光センサの代わりに、第７図すに示されるよ
うに光導電性センサＳ１及びＳ２を用いる事ができる。

グループ■−■のシリコン及び他の材料で構成されるデ
バイスは、非常に高速（ピコセコンド）の応答特性を呈
する事ができ、したがって、本発明に用いる事が好適で
ある。

本発明のすべての実施例における重要事項は、交差結合
されたスイッチング回路を具備する光センサデバイスの
集積化が、付加的な増幅回路を必要とせずになされてい
る事であり、従って、出力パルス列における一時的ジツ
ターを十分に減少させる事ができる事である。

０ＰＴＯＧＬＥをデータプロセッサへ適用するために、
第６ａ〜６ｄ図に示されるように、光パルスが平坦な光
沢端部（第６ａ図）を有する光ファイバー５０ａ及び５
０ｂ、又は集積化された集光レンズ（第６ｂ図）を介し
て供給される事に留意すべきである。これらの２つの実
施例において、ファイバー５０ａ及び５０ｂの端部は、
トランジスタＱ１及びＱ２のそれぞれの適宜の電極領域
、フォトダイオードＤ１及びＤ２、又は光導電体Ｓ１及
びＳ２に貼着されるかあるいは適宜の手段で固定されて
いる。シングルモードの光ファイバー又はマルチモード
の光ファイバーのいずれでも、本発明に適用できる。第
６Ｃ図は、傾斜された端部を有してＶ−ブロックに結合
されたファイバー５０ａ及び５０ｂを示している。該傾
斜されたファイバ一端部は、光検出器である例えばフォ
トダイオードＤ１及びＤ２に光入力を結合するためのり
フレフタ−として作用する。第６ｄ図は、基板１６上に
形成された光導波管５４を示しており、該導波管の端部
はＲ８−Ｆ／Ｆと光学的に結合されて、光パルスを該Ｆ
／Ｆに供給する。光をトランジスタに搬送するために、
例えば、複数のＡｌＧａＡｓレーザダイオードデバイス
を０ＰＴＯＧＬＥ　１０と共に集積回路デバイス上に一
体化して構成する事も可能である。

シリコンＦＥＴデバイスは、ＧａＡｓ、グループ■−ｖ
の他の材料（例えばＩｎＰ）、又はこれらの組み合わせ
で構成されるデバイスよりも比較的低いキャリア伝播特
性を有しているため低応答特性を呈するが、このシリコ
ンＦＥＴを用いて０ＰＴＯＧＬＥを構成する事−もでき
る。

ＧａＡｓ材料を用いている第１及び２図の実施例を一例
にあげれば、電子伝播特性は約８６００ｃｍ”／Ｖｓで
あり、５ミクロン隔てられて２ポルトの電圧を印化され
た電極に対しての電子遷移時間は約１５ピコセコンドで
ある。１５０ピコセコンドの時間幅のレーザパルスに対
する利得は約１０である。動作中のゲート１２ａの電圧
の変化は、電流振幅の変化としてあられれる。

本発明が好適な実施例について説明されたが、本発明の
範囲及び技術的思想を逸脱する事なく、種種の変形、変
更ができる事が明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｒ８−Ｆ／Ｆとして構成され、該Ｆ／Ｆの状
態を変更するための２つの光入力を含んでいるトグル回
路の回路図、 第２図は、ＧａＡｓ　　ＭＥＳＦＥＴのインターディジ
テッドゲートと、該ＭＥＳＦＥＴを部分的に含んでいる
Ｒ３−Ｆ／Ｆの状態を変更するための光入力信号スポッ
トとを示している概略平面図、第３図は、本発明の光ト
グル回路に高速光パルスを結合するための装置を説明的
に示しているブロック図、 第４図は、入力光パルスに対応した光トグル回路の出力
電気パルスを、Ｘ軸を５００ピコセコンド（５００Ｘ１
０−”ｓｅｃ、）毎に目盛ったグラフに示したグラフ、 第５図は、光入力Ａ及びＢとして供給された光パルスに
対応した出力Ｑの状態を示す波形図、第６ａ〜６ｄ図は
、光トグル回路の入力に光パルスを結合するための種種
の手段を示した概略図、第７ａ図は、Ｒ８−Ｆ／Ｆとし
て構成され、該Ｆ／Ｆの状態を変更するために２つの光
入力を関連するスイッチングトランジスタに結合するた
めの集積化されたフォトダイオードを含んでいるトグル
回路の回路図、 第７ｂ図はＲ３−Ｆ／Ｆとして構成され、該Ｆ／Ｆの状
態を変更するために２つの光入力を関連するスイッチン
グトランジスタに結合するための集積化された光導電体
を含んでいるトグル回路の回路図、 第８図は、Ｒ３−Ｆ／Ｆとして構成され、２つの光入力
を結合するための集積化されたフォトダイオードを含み
、更に交差結合されたスイッチングトランジスタの代わ
りに交差結合されたＮＯＲゲート機能を有するデバイス
を含んでいるトグル回路の回路図、 第９図は、２人力２出力のＲ３−Ｆ／Ｆとして構成され
た従来のトグル回路の回路図 である。 Ｑ 匡

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周期的電気信号を発生するためのクロック発生集積
   回路装置において、 一対の交差結合されたスイッチング手段を有している、
   基板上に形成されたセット−リセット型フリップフロッ
   プ手段、 上記スイッチング手段のそれぞれと共に基板上に集積形
   成された光照射パルスを受けとる受信手段であって、そ
   れぞれがスイッチング手段に結合されて該スイッチング
   手段をオン状態とオフ状態との間で交互に切り換えるた
   めの第１及び第２の受光器を含み、それによりスイッチ
   ング手段の一方の出力端子に周期的電気信号を発生させ
   る事ができるように構成された受信手段 を具備しているクロック発生集積回路装置。 ２、請求項１記載の装置において、それぞれのスイッチ
   ング手段は、エネルギーバンドギャップ特性を有する半
   導体材料で形成されたトランジスタデバイスで構成され
   ており、それにより光パルスを吸収して充分な電荷キャ
   リアを発生し、トランジスタデバイスに電流を流す事が
   できるように構成されている事を特徴とするクロック発
   生集積回路装置。 ３、請求項２記載の装置において、半導体材料がグルー
   プIII−Ｖの材料である事を特徴とするクロック発生集
   積回路装置。 ４、請求項２記載の装置において、半導体材料がシリコ
   ンである事を特徴とするクロック発生集積回路装置。 ５、請求項１記載の装置において、受信手段が、関連す
   るスイッチング手段を光パルスを発生するレーザ光源の
   出力に結合するよう構成されている事を特徴とするクロ
   ック発生集積回路装置。 ６、請求項５記載の装置において、該装置は、受信手段
   にレーザ光源の出力を伝送するための光ファイバー手段
   を含んでいる事を特徴とするクロック発生集積回路装置
   。 ７、請求項５記載の装置において、該装置は、受信手段
   にレーザ光源の出力を伝送するための光導波管手段を含
   んでいる事を特徴とするクロック発生集積回路装置。 ８、請求項１記載の装置において、受信手段がレーザ光
   源の出力に結合されている事を特徴とするクロック発生
   集積回路装置。 ９、請求項１記載の装置において、それぞれのスイッチ
   ング手段は、エネルギーバンドギャップ特性を有する半
   導体材料で形成された電界効果トランジスタで構成され
   ており、それにより光パルスを吸収して充分な電荷キャ
   リアを発生して電界効果トランジスタに電流を流す事が
   できるように構成され、かつ受信手段が該電界効果トラ
   ンジスタのゲート端子領域で構成されている事を特徴と
   するクロック発生集積回路装置。 １０、請求項９記載の装置において、電界効果トランジ
   スタのゲート端子はインターディジテイド幾何構造を有
   し、無反射コーティングに近接して配置されている事を
   特徴とするクロック発生集積回路装置。 １１、請求項１記載の装置において、それぞれのスイッ
   チング手段は電界効果トランジスタデバイスで構成され
   ており、受信手段は該電界効果トランジスタデバイスの
   ゲート端子に結合された光電池デバイスで構成されてい
   る事を特徴とするクロック発生集積回路装置。 １２、請求項１記載の装置において、それぞれのスイッ
   チング手段は電界効果トランジスタデバイスで構成され
   ており、受信手段は該電界効果トランジスタデバイスの
   ゲート端子に結合された光導電性デバイスで構成されて
   いる事を特徴とするクロック発生集積回路装置。 １３、請求項１記載の装置において、それぞれのスイッ
   チング手段が論理素子で構成されている事を特徴とする
   クロック発生集積回路装置。 １４、請求項１３記載の装置において、論理素子が少な
   くとも２つの入力端子を有し、かつＮＯＲ動作を行うよ
   うに構成されている事を特徴とするクロック発生集積回
   路装置。 １５、請求項１記載の装置において、受信手段が介在す
   る光導波管手段を介して光パルスを発生するレーザ光源
   の出力に結合されており、該光導波管手段が基板上に集
   積化されて形成されている事を特徴とするクロック発生
   集積回路装置。 １６、光パルスを電気パルスに変換するためのパルス変
   換装置において、 それぞれ関連する負荷手段に結合された出力端子及び制
   御端子を有する第１及び第２のトランジスタ手段であっ
   て、第１のトランジスタ手段の制御端子が第２のトラン
   ジスタ手段の出力端子に接続されかつ第２のトランジス
   タ手段の制御端子が第１のトランジスタ手段の出力端子
   に接続されて交差結合されており、また第１のトランジ
   スタ手段の出力端子がパルス変換装置の出力端子に接続
   されている、同一基板に形成された第１及び第２のトラ
   ンジスタ手段、 第１及び第２のトランジスタ手段の制御端子に光照射に
   よる光パルスを入力して、それぞれのトランジスタ手段
   を導通状態及び非導通状態に交互に切り換え、それによ
   りパルス変換装置の出力端子に第１の論理状態及び第２
   の論理状態との間で交互に切り換わる電気信号を発生す
   るようにした入力手段であって、第１及び第２のトラン
   ジスタ手段と共に基板上に共通に集積化された入力手段 を具備しており、浮遊インダクタンス及び浮遊キャパシ
   タンスからなる浮遊リアクタンスを最小にして電気出力
   信号のジッターが実質的に発生しないように構成した事
   を特徴とするパルス変換装置。 １７、請求項１６記載のパルス変換装置において、上記
   入力手段は、上記第１のトランジスタ手段の制御端子に
   接続された第１のフォトダイオード及び上記第２のトラ
   ンジスタ手段の制御端子に接続された第２のフォトダイ
   オードで構成されている事を特徴とするパルス変換装置
   。 １８、請求項１６記載のパルス変換装置において、上記
   入力手段は、上記第１のトランジスタ手段の制御端子に
   接続された第１の光導電体及び上記第２のトランジスタ
   手段の制御端子に接続された第２の光導電体で構成され
   ている事を特徴とするパルス変換装置。 １９、請求項１６記載のパルス変換装置において、上記
   入力手段は少なくとも、上記第１及び第２のトランジス
   タ手段のそれぞれの制御端子部分に構成されている事を
   特徴とするパルス変換装置。 ２０、請求項１６記載のパルス変換装置において、第１
   及び第２のトランジスタ手段はそれぞれ、シリコン、ゲ
   ルマニューム、グループIII−Ｖの材料又はこれらの組
   み合わせによって構成されたバイポーラトランジスタ又
   は電界効果トランジスタを含んでいる事を特徴とするパ
   ルス変換器。