JPH03248395A

JPH03248395A - 光記憶装置

Info

Publication number: JPH03248395A
Application number: JP2045195A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yoshimatsu; 吉松　浩
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1991-11-06

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、特にカオス半導体レーザを用いた光記憶装置
に係わる。

〔発明の概要〕

本発明は光記憶装置に係わり、共通の基体上に、ヘテロ
接合バイポーラトランジスタと、直流駆動面発光半導体
レーザと、波長多重記録材料によるホログラムメモリ部
とが積層形成されて成り、半導体レーザとホログラムメ
モリ部とによって複合共振器が構成され、ヘテロ接合バ
イポーラトランジスタと、面発光半導体レーザとは充電
的フィードバック・ループが形成されて半導体レーザが
自動発振するようになされ、面発光半導体レーザへの直
流注入電流を変化させることにより、平均発振周波数、
または波長を変化させたカオス光発振状態を形成するこ
とができるようにする。

一方、ホログラムメモリ部に外部から情報の書き込みを
行い、このホログラムメモリと面発光半導体レーザとの
結合により、面発光半導体レーザの発振をホログラムメ
モリ部のデータで制御するか、または面発光半導体レー
ザをカオス状態としてホログラムメモリ部のデータをカ
オス的にサーチできるようにする。

〔従来の技術〕

従来の光学的な記憶装置（オプティカル・エンジニアリ
ング：　０ＰＴＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ／Ｍ
ａｙ　１９８７／Ｖｏ１．２６　Ｎｏ、５／ＰＰ４３５
〜４４４参照）は、ホログラム等のメモリ部を受動的な
共振器内に入れ、決められた手続に従って入力光に最も
強い相関を持つホログラムデータを連想するというもの
である。この場合、予め入力されている参照データ等は
、度入力すると、そのデータを変更することは、そのま
まの装置の配置では難しく参照データ記録のために、各
部分の再配置を行わなければならないという不都合があ
る。

また、様々な参照データを想起する例（デイドリーミン
グ：　Ｄａｙｄｒｅａｍｉｎｇ）では、その想起のきっ
かけが利得のゆらぎによるものであることから結定論的
でない。つまり入力データに対して因果的でないという
問題がある。

更に、特公平１−５１０７４号公報には、光メモリ等に
有効な光双安定機能素子の提案がなされている。

これは、垂直発振型半導体レーザと非線形光学層との組
合せによる構造を採るものであり、出力レベルの安定化
がはかられるという利点を有するものの双安定であるが
故に光メモリとして用いられる場合の記憶容量に問題が
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上述した諸問題の解決をはかり、メモリの書
き換えが自在で、かつ安定した動作をなさしめ、更に光
記憶の大容量化をはかることができるようにした光記憶
装置を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、第１図にその一例の断面図を示すように、共
通の基体（１）上に、ヘテロ接合バイポーラトランジス
タいわゆるＨ　Ｂ　Ｔ　（２）と、直流駆動面発光半導
体レーザ（垂直型半導体レーザ）（３）と、波長多重記
録材料によるホログラムメモリ部（４）とが積層形成さ
れて成り、半導体レーザ（３）と、ホログラムメモリ（
４）とによって複合共振器（５）が構成され、トランジ
スタＨＢ　Ｔ　（２）と、半導体レーザ（３）とが、光
学的フィードバックループを形成し自動発振するように
する。つまり、トランジスタＨＢ　Ｔ　（２）は、半導
体レーザのドライブ用トランジスタとしての機能をも有
するようにする。

〔作用〕

上述の構成において半導体レーザ（３）に、直流駆動電
流を供給すると、カオス光の自動発振がなされ、ホログ
ラムメモリ部（４）と、半導体レーザ（３）とによって
構成された複合共振器（５）によって、ホログラムメモ
リ部（４）に予め外光によってホログラムとして記憶さ
れている情報が、カオス光によるワンダリング（Ｗａｎ
ｄｅｒｉｎｇ）によって想起される。

このカオス光の発生は、半導体レーザ（３）に対する直
流駆動電流の供給によってこのレーザ（３）から垂直方
向に発光が生じることによって、これがトランジスタＨ
Ｂ　Ｔ　（２）のベースに導入され、これが電気信号に
変換されかつ増幅されて半導体レーザに対しフィードバ
ック・ループを形成していることから、レーザ（３）が
トランジスタＨＢ　Ｔ　（２）の出力でドライブされる
。すなわち正帰還動作がなされレーザ（３）が自動発振
する。このとき、その発振のゆらぎによって、本来光−
電気変換効率が高く増幅率の高いＩ　Ｇ　Ｈｚ以上の広
帯域特性を有する）（ＢＴ（２）による正帰還動作でカ
オス光の発振に至るものと思われる。

上述したように、本発明によれば、波長多重ホログラム
によるメモリの想起を、カオス光すなわち周波数及び波
形が変動す、る光によっていわばワンダリングさせて行
うので、各波長による多重記録像をカオス的メモリサー
チによって確実、簡単に想起することができる。

また、本発明によれば、ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタＨＢ　Ｔ　（２）と、半導体レーザ（３）と、波長
多重ホログラム（４）とを共通の基体（１）上に積層し
た全体として単一化いわゆるモノシリツク構造としたこ
とによって王者が密にかつ相互に所定の位置関係が設定
されることから、量産性に冨み、再現性にすぐれている
などの製造上の利点と共に、特性上条（の利点をもたら
す。

〔実施例］第１図を参照して本発明装置の一例を詳細に説明する。

基体（１）として、例えば半絶縁性のＧａＡｓ化合物半
導体サブストレイトを用意し、これの上に必要に応じて
、第１導電型例えばｎ型のバッファ層（６）をエピタキ
シャル成長し、これの上に順次第１導電型の例えばＧａ
Ａｓより成るコレクタ層（７）と、第２導電型例えばＰ
型のＧａＡｓよりなるベース層（８）と、第１導電型例
えばｎ型でベース層（８）に比しバンドギャップが大な
る例えば八ＺＧａＡｓより成るエミツタ層（９）とを順
次エピタキシャル成長してヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタＨＢ　Ｔ　（２）を構成する。そして更に続いて
これの上に、面発光型半導体レーザ（３）、例えば分布
反射Ｄ　Ｂ　Ｒ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ
Ｒｅｆ　１ｅｃｔｉｏｎ）型の面発光型（垂直型）半導
体レーザ（３）を形成する。すなわち、例えばＨＢ　Ｔ
　（２）のエミツタ層（９）上に、例えばＡＺＧａＡｓ
とＧａＡｓの繰返し積層構造の第１の多重反射層（１０
）と、これの上に第１導電型のｎ型の例えばＡＺＧａＡ
ｓより成る第１０クランド層（１１）と、例えばＧａＡ
ｓより成る活性層（１２）と、第２導電型のｎ型のＡＺ
ＧａＡｓより成る第２のクラッド層（１３）と、更にこ
れの上に例えばＡＺＧａＡｓとＧａＡｓの繰返し積層の
構造の第２の多重反射層（１４）と、第２導電型のＧａ
Ａｓより成るキャップ層（１５）とをエピタキシャル成
長する。これらＨＢ　Ｔ　（２）及び半導体レーザ（３
）を構成する各層（６）〜（１５）は、連続的にＭＯＣ
ＶＤ　（有機金属気相成長層：　Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａ
ｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）によって形成し得る。

そして、キャップ層（１５）上に一方のレーザ電極（１
６）となる透明電極、例えばＡｕの薄膜、ＩＴＯ（Ｉｎ
ＴｉＯ）または５ｎ０２などの蒸着によって形成し、こ
れの上にＧａＡＺＡｓより成るバッファ層（１７）を介
して光化学ホールバーニングが生ずるＰ　ＨＢ　（Ｐｈ
ｏｔｏｎｇａｔｅｄ　Ｐｅｒｓｆｓｔｅｎｔ　Ｈｏ１ｅ
　Ｂｕｒｎｉｎｇ）材料の例えばＢａＣ／Ｆ：Ｓｍ”に
よるＰＨＢホログラム材料層（１８）をスパッタリング
などによって被着する。そしてこれの上に第３の多重反
射層（１９）を例えばＢａＦ２とＢａ（ＪＰの繰返し積
層によって形成する。このようにして第２及び第３の多
重反射層（１４）及び（１９）によってＰＨＢホログラ
ム材料層（１８）が挟みこまれたホログラムメモリ部（
４）を構成すると共に、第１及び第２の反射層（１０）
及び（１４）間の半導体レーザ（３）による共振器と、
第２及び第３の反射層（１４）及び（１９）間のホログ
ラムメモリ部（４）による共振器によって複合共振器（
５）を構成する。

そして、例えば半導体レーザ（３）を構成する各半導体
層の一部をエツチング除去して、ＨＢ　Ｔ　（２）のエ
ミツタ層（９）を外部に露出し、更にエミツタ層（９）
及びベース層（８）を一部エッチング除去してコレクタ
層（７）の一部を外部に露出し、各エミツタ層（９）及
びコレクタ層（７）の露出部上にそれぞれエミッタ電極
兼一方のレーザ電極（２０）とコレクタ電極（２１）と
をそれぞれオーミックに被着する。

この構成において、ホログラムメモリ部（４）に外部か
ら情報の記憶（メモリ）を行う。これはＰＨＢ材料層（
１８）に外部から所要の例えば複数種の波長のレーザ光
をメモリすべき情報に応じたパターンに照射することに
よって、そのレーザ光照射部でホールバーニングの発生
による吸収スペクトルにへこみ（ホール）を生じさせて
情報の書き込みによるホログラムを形成するものである
（ＰＨＢについては、オプティックス・レターズ、　０
ＰＴＩＣ５ＬＥＴＴＥＲ３，Ｊｕｌｙ　１９８５／Ｖｏ
１．１０．　Ｎｏ、７／１９８５．０ｐｔｉｃａｌＳｏ
ｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ参照）。

そして、ＨＢ　Ｔ　（２）の電極（２０）及び（２１）
に所要のエミッターコレクタ間電圧を印加し、半導体レ
ーザ（３）の画電極（１６）及びく２０）間に所要の直
流駆動電流を供給する。

このようにすると、面発光半導体レーザ（３）からレー
ザ光が発生するが、ＨＢ　Ｔ　（２）との充電的フィー
ドバック・ループが形成されていることによって、カオ
ス光の自動発振がなされるが同時に複合共振器（５）に
よってホログラムメモリ部（４）のホログラムメモリが
カオス光によるワンダリングによって想起される。ワン
ダリングする際に、それぞれの波長によるメモリを想起
することができることからメモリ容量は膨大となる。

尚、上述した例では、第１導電型がｎ型で第２導電型が
Ｐ型である場合としたが、これらを逆導電型とすること
もできる。また上述の例では第１〜第３の反射層（１０
）　、　（１４）　、　（１９）を多重量子井戸構造の
反射層とした場合であるが、これに限られるものではな
く、また面発光半導体レーザも上述したＤＢＲ型レーザ
に限られるものではない。

（発明の効果〕本発明装置によれば、上述したように、波長多重ホログ
ラムによるメモリの想起を、カオス光すなわち周波数、
及び波形が変動する光によっていわばワンダリングさせ
て行うので、各波長による多重記録像をカオス的メモリ
サーチによって確実、簡単に想起することができる。

また、本発明によれば、ヘテロ接合トランジスタＨＢ　
Ｔ　（２）と、半導体レーザ（３）と、波長多重ホログ
ラム（４）とを共通の基体（１）上に積層した全体とし
て単一化いわゆるモノリシック構造としたことによって
三者が密にかつ相互に所要の位置関係に設定されること
から、再現性、量産性にすぐれ、製造上及び特性上の利
点が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一例の路線的拡大断面図である。（１）は基体、（２）はヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ、（３）は半導体レーザ、（４）はホログラムメモ
リ部、（１０）　（１４）及び（１９）は第１．第２及
び第３の反射層である。代理人松隈秀盛

Claims

【特許請求の範囲】共通の基体上に、ヘテロ接合バイポーラトランジスタと、直流駆動面発光
半導体レーザと、波長多重記録材料によるホログラムメ
モリ部とが積層形成され、上記半導体レーザと上記ホログラムメモリ部とにより複
合共振器が構成され、上記ヘテロ接合バイポーラトランジスタと、上記面発光
半導体レーザとは充電的フィードバックループが形成さ
れて自動発振するようになされたことを特徴とする光記
憶装置。