JPH04116630A - 光フリップフロップレーザ - Google Patents
光フリップフロップレーザInfo
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- JPH04116630A JPH04116630A JP23836290A JP23836290A JPH04116630A JP H04116630 A JPH04116630 A JP H04116630A JP 23836290 A JP23836290 A JP 23836290A JP 23836290 A JP23836290 A JP 23836290A JP H04116630 A JPH04116630 A JP H04116630A
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
- G02F3/02—Optical bistable devices
- G02F3/026—Optical bistable devices based on laser effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (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。
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１
本発明は、光信号によって制御される光制御型の光フリ
ップフロップレーザに関するものである。
ップフロップレーザに関するものである。
［従来の技術１
この稲光フリップフロップレーザの従来技術として、た
とえば第２図（Ａ）に示すような可飽和吸収領域を持つ
双安定レーザがある。ここで、２０１はＡｕおよびＡｕ
ＺｎＮｉから成る電極層、２０２はＧａＩｎＡｓＰのコ
ンタクト層、２０３はＩｎＰ（ｐ）のクラッド層、２０
４はＧａＩｎＡｓＰの活性層、２０５はＩｎＰ（ｎ）の
クラッド層、２０６はＩｎＰ基板であり、この順序で配
置されている。２０７は可飽和吸収領域、２０８は利得
領域、２０９は層２０１．２０２および２０３にわたっ
て形成した電極分離溝である。分離された電極層２００
に電極１１゜。およびＩ、。。を注入する。
とえば第２図（Ａ）に示すような可飽和吸収領域を持つ
双安定レーザがある。ここで、２０１はＡｕおよびＡｕ
ＺｎＮｉから成る電極層、２０２はＧａＩｎＡｓＰのコ
ンタクト層、２０３はＩｎＰ（ｐ）のクラッド層、２０
４はＧａＩｎＡｓＰの活性層、２０５はＩｎＰ（ｎ）の
クラッド層、２０６はＩｎＰ基板であり、この順序で配
置されている。２０７は可飽和吸収領域、２０８は利得
領域、２０９は層２０１．２０２および２０３にわたっ
て形成した電極分離溝である。分離された電極層２００
に電極１１゜。およびＩ、。。を注入する。
このレーザ単体でもフリップフロップ動作するが、リセ
ットする際には異なる波長の光を用いるか、あるいは強
度の大きい光を用いる必要がある。このため、この双安
定レーザな用いて光回路を構成する場合には、波長や光
強度を微調する必要があり、実際的な光信号処理回路を
構成することは困難である。さらにまた、可飽和吸収領
域２０７の飽和光強度が大きいため、この可飽和吸収領
域２０７への注入電流（１１）を大きく変化させないと
双安定特性を制御できず、ひいては、高速化。
ットする際には異なる波長の光を用いるか、あるいは強
度の大きい光を用いる必要がある。このため、この双安
定レーザな用いて光回路を構成する場合には、波長や光
強度を微調する必要があり、実際的な光信号処理回路を
構成することは困難である。さらにまた、可飽和吸収領
域２０７の飽和光強度が大きいため、この可飽和吸収領
域２０７への注入電流（１１）を大きく変化させないと
双安定特性を制御できず、ひいては、高速化。
低消費電力化が難しいという問題点を持っている。加え
て、リセット時間は可飽和吸収領域２０７のキャリア寿
命に律速され、動作帯域も高々数ＧＨｚどまりである。
て、リセット時間は可飽和吸収領域２０７のキャリア寿
命に律速され、動作帯域も高々数ＧＨｚどまりである。
また、出力は一系統のみであって、相補的な二出力を得
ることができないので、論理構成が限定される欠点もあ
る。
ることができないので、論理構成が限定される欠点もあ
る。
別の従来技術として、第２図（Ｂ）に示すように、光変
調器と光電変換器を組み合わせた光フリップフロップが
ある。ここで、２１０および２１１はＬｉＮｂＯ５光変
調器、２１２および２１３は光電変換器、２１４は光変
調器２１１および２１２に対するバイアス用電源である
。実線は光の結合を示し、Ｈはバイアス光、Ｒはリセッ
ト光、Ｓはセット光である。破線は電気の結合を示し、
光変調器２１０および２１１の各出力光を、それぞれ、
光電変換器２１２および２１３を介して、光変調器２１
１および２１２に帰還する。この構成では各構成要素を
同一基板上に集積することは困難であり、小型にできず
、高速化が困難である。
調器と光電変換器を組み合わせた光フリップフロップが
ある。ここで、２１０および２１１はＬｉＮｂＯ５光変
調器、２１２および２１３は光電変換器、２１４は光変
調器２１１および２１２に対するバイアス用電源である
。実線は光の結合を示し、Ｈはバイアス光、Ｒはリセッ
ト光、Ｓはセット光である。破線は電気の結合を示し、
光変調器２１０および２１１の各出力光を、それぞれ、
光電変換器２１２および２１３を介して、光変調器２１
１および２１２に帰還する。この構成では各構成要素を
同一基板上に集積することは困難であり、小型にできず
、高速化が困難である。
［発明が解決しようとする課題１
このように、従来の光フリップフロップには種々の問題
点があるのに鑑み、本発明の目的は、可飽和吸収領域を
持つ双安定レーザを用い、同じ強度、同じ波長の光によ
ってセット、リセットができるように適切に構成した光
フリップフロップレーザを提供することにある。
点があるのに鑑み、本発明の目的は、可飽和吸収領域を
持つ双安定レーザを用い、同じ強度、同じ波長の光によ
ってセット、リセットができるように適切に構成した光
フリップフロップレーザを提供することにある。
［課題を解決するための手段］
このような目的を達成するために、本発明は、可飽和吸
収領域および利得領域を有する第１双安定レーザと、可
飽和吸収領域および利得領域を有し、前記第１双安定レ
ーザと併設された第２双安定レーザと、前記第１および
第２双安定レーザの各可飽和吸収領域を電気的に直列に
接続する接続部と、前記第１および第２双安定レーザの
各可飽和吸収領域に電圧を印加する手段とを具え、前記
第１および第２双安定レーザの各可飽和吸収領域に入射
する光により前記第１および第２双安定レーザより光フ
リップフロップ出力光を取り出すようにしたことを特徴
とする。
収領域および利得領域を有する第１双安定レーザと、可
飽和吸収領域および利得領域を有し、前記第１双安定レ
ーザと併設された第２双安定レーザと、前記第１および
第２双安定レーザの各可飽和吸収領域を電気的に直列に
接続する接続部と、前記第１および第２双安定レーザの
各可飽和吸収領域に電圧を印加する手段とを具え、前記
第１および第２双安定レーザの各可飽和吸収領域に入射
する光により前記第１および第２双安定レーザより光フ
リップフロップ出力光を取り出すようにしたことを特徴
とする。
本発明の他の形態は、可飽和吸収領域および利得領域を
有する双安定レーザと、可飽和吸収領域を有し、前記双
安定レーザの可飽和吸収領域と併設されたフォトダイオ
ードと、前記双安定レーザおよび前記フォトダイオード
の各可飽和吸収領域とを電気的に接続する接続部と、前
記双安定レーザおよび前記フォトダイオードの各可飽和
吸収領域に電圧を印加する手段とを具え、前記双安定レ
ーザおよび前記フォトダイオードの各可飽和吸収領域に
入射する光により前記双安定レーザより光フリップフロ
ップ出力光を取り出すようにしたことを特徴とする。
有する双安定レーザと、可飽和吸収領域を有し、前記双
安定レーザの可飽和吸収領域と併設されたフォトダイオ
ードと、前記双安定レーザおよび前記フォトダイオード
の各可飽和吸収領域とを電気的に接続する接続部と、前
記双安定レーザおよび前記フォトダイオードの各可飽和
吸収領域に電圧を印加する手段とを具え、前記双安定レ
ーザおよび前記フォトダイオードの各可飽和吸収領域に
入射する光により前記双安定レーザより光フリップフロ
ップ出力光を取り出すようにしたことを特徴とする。
ここで、第１．第２双安定レーザの活性層あるいは双安
定レーザおよびフォトダイオードの活性層を多重量子井
戸構造の形態とすることができる。
定レーザおよびフォトダイオードの活性層を多重量子井
戸構造の形態とすることができる。
［作 用１
本発明では、直列接続された可飽和吸収領域に逆バイア
ス電圧を印加している状態で、一方の可飽和吸収領域に
光を入射すると、両回飽和吸収領域における逆バイアス
の状態が変化し、光を入射した側の可飽和吸収領域が低
抵抗となり、逆バイアスがかからな（なり、発振状態と
なるが、他方の可飽和吸収領域には逆バイアスが加わる
ので、非発振状態となり、以て光フリップフロップ動作
を実現でき、以て同じ強度の光、同じ波長の光によって
セット、リセットを行うことのできる光フリップフロッ
プレーザを構成できる。
ス電圧を印加している状態で、一方の可飽和吸収領域に
光を入射すると、両回飽和吸収領域における逆バイアス
の状態が変化し、光を入射した側の可飽和吸収領域が低
抵抗となり、逆バイアスがかからな（なり、発振状態と
なるが、他方の可飽和吸収領域には逆バイアスが加わる
ので、非発振状態となり、以て光フリップフロップ動作
を実現でき、以て同じ強度の光、同じ波長の光によって
セット、リセットを行うことのできる光フリップフロッ
プレーザを構成できる。
本発明において、活性層に多重量子井戸構造を用いた場
合にはスイッチング時間が可飽和吸収領域のキャリア寿
命に律速されないので、きわめて高速のスイッチングが
可能である。また、本発明では、増幅媒質を用いて構成
されているので、本質的な利得を持ち、大きなファンア
ウトを得ることができる。さらにまた、本発明によれば
、半導体基板上に光フリップフロップを集積可能であり
、小型な構成が可能である。
合にはスイッチング時間が可飽和吸収領域のキャリア寿
命に律速されないので、きわめて高速のスイッチングが
可能である。また、本発明では、増幅媒質を用いて構成
されているので、本質的な利得を持ち、大きなファンア
ウトを得ることができる。さらにまた、本発明によれば
、半導体基板上に光フリップフロップを集積可能であり
、小型な構成が可能である。
［実施例１
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第１図（Ａ）、（Ｂ）および第３図（Ａ） 、 （Ｂ）
、 （Ｃ）に本発明光フリップフロップレーザの一実
施例を示す。
、 （Ｃ）に本発明光フリップフロップレーザの一実
施例を示す。
ここで、第１図（Ａ）は本実施例の光フリップフロップ
レーザを示す斜視図である。ここで、１．０１は第】の
ＭＱＷ （多重量子井戸）双安定レーザ、１０２は第２
（ＤＭＱＷ双安定レーザ、ｌ０ＩＡは第１ ＭＱＷ双安
定レーザの可飽和吸収領域、１０１Ｂは第１ ＭＱＷ双
安定レーザの利得領域、１０２Ａは第２ ＭＱＷ双安定
レーザの可飽和吸収領域、１０２Ｂは第２ ＭＱＷ双安
定レーザの利得領域である。１０３〜１０９は各部の電
気接続部を示し、１１０〜１１７は各部に配設した電極
を示す。電極１１０には接続部１０３を介して一定の逆
バイアス電圧Ｖｃを印加する。電極１１２と１１４とを
接続部１０４を介して接続し、以て可飽和吸収領域１０
１Ａと１０２Ａとを電気的に直列に接続する。電極１１
６は接続部１０５を介して接地される。電極Ｉｌｌおよ
び１１５には、それぞれ、接続部１０６および１０ｇを
介して、電流■１および工、を注入する。電極１１３お
よび１１７を、それぞれ、接続部１０７および１０９を
介して接地する。１２１および１２２は、それぞれ、第
１および第２ ＭＱＷ双安定レーザ１０１および１０２
の活性層である。
レーザを示す斜視図である。ここで、１．０１は第】の
ＭＱＷ （多重量子井戸）双安定レーザ、１０２は第２
（ＤＭＱＷ双安定レーザ、ｌ０ＩＡは第１ ＭＱＷ双安
定レーザの可飽和吸収領域、１０１Ｂは第１ ＭＱＷ双
安定レーザの利得領域、１０２Ａは第２ ＭＱＷ双安定
レーザの可飽和吸収領域、１０２Ｂは第２ ＭＱＷ双安
定レーザの利得領域である。１０３〜１０９は各部の電
気接続部を示し、１１０〜１１７は各部に配設した電極
を示す。電極１１０には接続部１０３を介して一定の逆
バイアス電圧Ｖｃを印加する。電極１１２と１１４とを
接続部１０４を介して接続し、以て可飽和吸収領域１０
１Ａと１０２Ａとを電気的に直列に接続する。電極１１
６は接続部１０５を介して接地される。電極Ｉｌｌおよ
び１１５には、それぞれ、接続部１０６および１０ｇを
介して、電流■１および工、を注入する。電極１１３お
よび１１７を、それぞれ、接続部１０７および１０９を
介して接地する。１２１および１２２は、それぞれ、第
１および第２ ＭＱＷ双安定レーザ１０１および１０２
の活性層である。
第１図（Ｂ）は本実施例素子の各部分の光および電気的
な結合を示す図である。ここで矢印は光の結合を示して
いる。可飽和吸収領域１０１Ａｉ３よび１０２Ａに、そ
れぞれ、セット光およびリセット光を入射できるように
する。ＭＱＷ双安定レーザ１０１および１０２の可飽和
吸収領域１０１Ａ、 １０２Ａと利得領域１０１Ａ、
１０２Ｂとは十分に分離されているとしてその間の結合
は除いである。
な結合を示す図である。ここで矢印は光の結合を示して
いる。可飽和吸収領域１０１Ａｉ３よび１０２Ａに、そ
れぞれ、セット光およびリセット光を入射できるように
する。ＭＱＷ双安定レーザ１０１および１０２の可飽和
吸収領域１０１Ａ、 １０２Ａと利得領域１０１Ａ、
１０２Ｂとは十分に分離されているとしてその間の結合
は除いである。
第３図（Ａ）は第１図（Ａ）に示したＭＱＩＩＩ双安定
レーザ１０１または１０２の光軸に沿った断面図を示す
、ここで、上述した電極１１０〜１１７はＡｕあるいは
ＡｕＺｎＮｉあるいはＡｕＧｅＮｉから成る。３０１〜
３０４はＧａＩｎＡｓＰによるコンタクト層、３０５．
３０６はＩｎＰ （ｐ）のクラッド層、３０７，３０８
は１２周期の７０オンゲスロームのＩｎＧａＡｓ層と３
０オングストロームのＩｎＰ層とからなるＭＱＷ層、３
０９，３１０はＩｎＰ（ｎ）のクラッド層、３１１．３
１２はＩｎＰ（ｎ”）層、３１３はＩｎＰ（ｐ１層、３
１４は絶縁性ＩｎＰ基板、３１５は電極１１０，１１４
と電極１１１．１１５とを分離するための分離溝である
。第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）におけるＩ−Ｉ’線断面
図、第３図（Ｃ）は第３図（Ａ）におけるｎ−ｎ’線断
面図である。ここで、３２０〜３２３はＩｎＰ（ｎ）層
、３２４〜３２７はＩｎＰ（ｐ）層、３２８と３３１は
電極１１０゜１１１と１１２，１１３とを分離するＳｉ
Ｏ□層、３３０と３３３は電極１１４．１１５と１１６
．１１７とを分離する５Ｌ０２層、３２９および３３２
は第１および第２ ＭＱＷ双安定レーザ１０１および１
０２を分離するＳｉＯ□層である。
レーザ１０１または１０２の光軸に沿った断面図を示す
、ここで、上述した電極１１０〜１１７はＡｕあるいは
ＡｕＺｎＮｉあるいはＡｕＧｅＮｉから成る。３０１〜
３０４はＧａＩｎＡｓＰによるコンタクト層、３０５．
３０６はＩｎＰ （ｐ）のクラッド層、３０７，３０８
は１２周期の７０オンゲスロームのＩｎＧａＡｓ層と３
０オングストロームのＩｎＰ層とからなるＭＱＷ層、３
０９，３１０はＩｎＰ（ｎ）のクラッド層、３１１．３
１２はＩｎＰ（ｎ”）層、３１３はＩｎＰ（ｐ１層、３
１４は絶縁性ＩｎＰ基板、３１５は電極１１０，１１４
と電極１１１．１１５とを分離するための分離溝である
。第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）におけるＩ−Ｉ’線断面
図、第３図（Ｃ）は第３図（Ａ）におけるｎ−ｎ’線断
面図である。ここで、３２０〜３２３はＩｎＰ（ｎ）層
、３２４〜３２７はＩｎＰ（ｐ）層、３２８と３３１は
電極１１０゜１１１と１１２，１１３とを分離するＳｉ
Ｏ□層、３３０と３３３は電極１１４．１１５と１１６
．１１７とを分離する５Ｌ０２層、３２９および３３２
は第１および第２ ＭＱＷ双安定レーザ１０１および１
０２を分離するＳｉＯ□層である。
以上の構成によって光フリップフロップ動作を実現でき
ることを示す。まず始めに、第４図（Ａ）に示すように
模式化した、ＭＱＷ双安定レーザの動作について説明す
る。第４図（Ｂ）はかかるＭＱＷ双安定レーザの電気入
力−光出力特性の一例である。ここで、領域ＡおよびＢ
の各長さＩ２Ａおよびｉ、を、それぞれ、β、＝３ｏｏ
μｍ、ρ、＝１００μｍとした。第４図（Ａ）において
可飽和吸収領域Ｂの印加電圧Ｖ、を制御することで光出
力の双安定特性を制御できる。これはＭＱＷ双安定レー
ザの特徴である。このとき、逆方向電圧が高くなるほど
しきい値の高くなることが分かる。また、第４図（Ａ）
に示す利得領域Ａへの注入電流■、を双安定動作領域に
設定すれば（例えば第４図（Ｂ）で可飽和吸収領域Ｂへ
の印加電圧を一〇、 ＩＶとして、図中の矢印の位置に
利得領域への注入電流を設定すれば）、光入出力特性は
、第４図（Ｃ）に示すように光メモリ特性を示す。なお
、第４図（Ｂ）において、均一注入とは、領域Ａおよび
Ｂの各電極を相互に接続した場合を示す。
ることを示す。まず始めに、第４図（Ａ）に示すように
模式化した、ＭＱＷ双安定レーザの動作について説明す
る。第４図（Ｂ）はかかるＭＱＷ双安定レーザの電気入
力−光出力特性の一例である。ここで、領域ＡおよびＢ
の各長さＩ２Ａおよびｉ、を、それぞれ、β、＝３ｏｏ
μｍ、ρ、＝１００μｍとした。第４図（Ａ）において
可飽和吸収領域Ｂの印加電圧Ｖ、を制御することで光出
力の双安定特性を制御できる。これはＭＱＷ双安定レー
ザの特徴である。このとき、逆方向電圧が高くなるほど
しきい値の高くなることが分かる。また、第４図（Ａ）
に示す利得領域Ａへの注入電流■、を双安定動作領域に
設定すれば（例えば第４図（Ｂ）で可飽和吸収領域Ｂへ
の印加電圧を一〇、 ＩＶとして、図中の矢印の位置に
利得領域への注入電流を設定すれば）、光入出力特性は
、第４図（Ｃ）に示すように光メモリ特性を示す。なお
、第４図（Ｂ）において、均一注入とは、領域Ａおよび
Ｂの各電極を相互に接続した場合を示す。
光フリップフロップレーザの初期状態として。
第１ ＭＱＷ双安定レーザ１０１が発振状態、第２ Ｍ
ＱＷ双安定レーザ１０２が発振停止状態にあるとする。
ＱＷ双安定レーザ１０２が発振停止状態にあるとする。
この状態は安定である。なぜならば、第１ ＭＱＷ双安
定レーザ１０１が発振状態であるため、第２ ＭＱＷ双
安定レーザ１０１の可飽和吸収領域１ＯＩＡには光電流
が流れ、低抵抗状態にあり、逆方向電圧は第２ＭＱＷ双
安定レーザ１０２の可飽和吸収領域１０２Ａに印加され
、結果として第２ ＭＱＷ双安定レーザ１０２の発振し
きい値は高（、発振停止状態が維持されるからである０
次に、第２ ＭＱＷ双安定レーザ１０２に光パルスを入
力すると、第４図（Ｃ）に示したように第２ ＭＱＷ双
安定レーザ１０２は発振状態に変化する。この結果、第
２ ＭＱ！双安定レーザ１０２の可飽和吸収領域１０２
Ａは低抵抗状態に変化するので、第１ ＭＱＷ双安定レ
ーザ１０１の可飽和吸収領域１０１Ａへの印加電圧が増
加し、第１ ＭＱＷ双安定レーザ１０１のしきい値が増
加する。その結果、第１ ＭＱＷ双安定レーザ１０１は
発振停止状態に変化する。
定レーザ１０１が発振状態であるため、第２ ＭＱＷ双
安定レーザ１０１の可飽和吸収領域１ＯＩＡには光電流
が流れ、低抵抗状態にあり、逆方向電圧は第２ＭＱＷ双
安定レーザ１０２の可飽和吸収領域１０２Ａに印加され
、結果として第２ ＭＱＷ双安定レーザ１０２の発振し
きい値は高（、発振停止状態が維持されるからである０
次に、第２ ＭＱＷ双安定レーザ１０２に光パルスを入
力すると、第４図（Ｃ）に示したように第２ ＭＱＷ双
安定レーザ１０２は発振状態に変化する。この結果、第
２ ＭＱ！双安定レーザ１０２の可飽和吸収領域１０２
Ａは低抵抗状態に変化するので、第１ ＭＱＷ双安定レ
ーザ１０１の可飽和吸収領域１０１Ａへの印加電圧が増
加し、第１ ＭＱＷ双安定レーザ１０１のしきい値が増
加する。その結果、第１ ＭＱＷ双安定レーザ１０１は
発振停止状態に変化する。
すなわち、直列接続された可飽和吸収領域１０１Ａおよ
び１０２Ａに一定の逆バイアス電圧■。を印加している
状態で、一方の可飽和吸収領域１０１Ａ （１０２Ａ）
にセット光（リセット光）を入射すると、両回飽和吸収
領域に対する逆バイアスの配分が変化し、光を入射した
側の可飽和吸収領域１０１Ａ（１０２Ａ）が低抵抗とな
り、逆バイアスがかからなくなり、損失が減って、対応
する利得領域１０１Ｂ（１０２Ｂ）は発振状態となり、
発光する。他方の可飽和吸収領域１０２Ａ（ＩＯＩＡ）
には逆バイアスが加わるので、対応する利得領域１０２
Ｂ （ＩＯＩＢ）は非発振状態となる。
び１０２Ａに一定の逆バイアス電圧■。を印加している
状態で、一方の可飽和吸収領域１０１Ａ （１０２Ａ）
にセット光（リセット光）を入射すると、両回飽和吸収
領域に対する逆バイアスの配分が変化し、光を入射した
側の可飽和吸収領域１０１Ａ（１０２Ａ）が低抵抗とな
り、逆バイアスがかからなくなり、損失が減って、対応
する利得領域１０１Ｂ（１０２Ｂ）は発振状態となり、
発光する。他方の可飽和吸収領域１０２Ａ（ＩＯＩＡ）
には逆バイアスが加わるので、対応する利得領域１０２
Ｂ （ＩＯＩＢ）は非発振状態となる。
対称な構成であるため、この過程を繰り返すことで、光
フリップフロップとして動作する。
フリップフロップとして動作する。
光フリップフロップの動作タイミングチャートを第５図
に示す。第５図かられかるように、第１および第２ Ｍ
ＱＷ双安定レーザ１０１および１０２は、セット光およ
びリセット光によって、それぞれ、状態を反転させられ
て、双安定動作を示し、光フリップフロップとして動作
する。
に示す。第５図かられかるように、第１および第２ Ｍ
ＱＷ双安定レーザ１０１および１０２は、セット光およ
びリセット光によって、それぞれ、状態を反転させられ
て、双安定動作を示し、光フリップフロップとして動作
する。
第６図（Ａ）は本発明の別の実施例を示す。これは、第
１の実施例における第２ ＭＱＷ双安定レーザ】０２の
利得領域１０２Ｂを除去した構成である。ここで、第１
図（Ａ）と同様の個所には同一符号を付す。本実施例で
は、第１のＭＱＷ双安定レーしｌＯ１の可飽和吸収領域
１０１Ａに併置してフォトダイオード６０２を設ける。
１の実施例における第２ ＭＱＷ双安定レーザ】０２の
利得領域１０２Ｂを除去した構成である。ここで、第１
図（Ａ）と同様の個所には同一符号を付す。本実施例で
は、第１のＭＱＷ双安定レーしｌＯ１の可飽和吸収領域
１０１Ａに併置してフォトダイオード６０２を設ける。
このフォトダイオード６０２は、第１図（Ａ）に示した
可飽和吸収領域１０２Ａに対応する。
可飽和吸収領域１０２Ａに対応する。
第６図（Ｂ）は本実施例の素子の各部分の光および電気
的な結合を示す図である。本実施例の構成の場合、フリ
ップフロップ動作のセット動作は単一のＭＱＷ双安定レ
ーザの動作と同一である。リセット動作は、可飽和吸収
領域１０１Ａに直列に接続されたフォトダイオード部６
０２への光入力により可飽和吸収領域１０１Ａへの印加
電圧が増加しＭＱＷ双安定レーザのしきい値が増加する
ことによりなされる。光フリップフロップの出力として
一系統で十分な用途に対してはこの構成で十分なことは
言うまでもない。
的な結合を示す図である。本実施例の構成の場合、フリ
ップフロップ動作のセット動作は単一のＭＱＷ双安定レ
ーザの動作と同一である。リセット動作は、可飽和吸収
領域１０１Ａに直列に接続されたフォトダイオード部６
０２への光入力により可飽和吸収領域１０１Ａへの印加
電圧が増加しＭＱＷ双安定レーザのしきい値が増加する
ことによりなされる。光フリップフロップの出力として
一系統で十分な用途に対してはこの構成で十分なことは
言うまでもない。
さらにまた、本発明は、動作領域が限定されるものの、
光フリップフロップレーザの構成の概念を多重量子井戸
構造を用いない通常のダブルへテロ構造の双安定レーザ
にも適用することができることは言うまでもない。さら
にまた、本実施例においてはファブリベロー型の共振器
構造を一例として挙げたが、ＤＦＢ構造あるいはＤＢＲ
構造など他の共振器構造を用いることもできることは言
うまでもない。あるいはまた、上述した実施例ではＩｎ
Ｐ系の材料を例として挙げたが、本発明はこれにのみ限
られるものではなく、ＧａＡｓ系等の他の半導体材料に
よるレーザにも適用できることは言うまでもない。
光フリップフロップレーザの構成の概念を多重量子井戸
構造を用いない通常のダブルへテロ構造の双安定レーザ
にも適用することができることは言うまでもない。さら
にまた、本実施例においてはファブリベロー型の共振器
構造を一例として挙げたが、ＤＦＢ構造あるいはＤＢＲ
構造など他の共振器構造を用いることもできることは言
うまでもない。あるいはまた、上述した実施例ではＩｎ
Ｐ系の材料を例として挙げたが、本発明はこれにのみ限
られるものではなく、ＧａＡｓ系等の他の半導体材料に
よるレーザにも適用できることは言うまでもない。
［発明の効果１
以上説明したように、本発明によれば、直列接続された
可飽和吸収領域に逆バイアス電圧を印加している状態で
、一方の可飽和吸収領域に光を入射すると、両回飽和吸
収領域における逆バイアスの状態が変化し、光を入射し
た側の可飽和吸収領域が低抵抗となり、逆バイアスがか
からなくなり、発振状態となるが、他方の可飽和吸収領
域には逆バイアスが加わるので、非発振状態となり、以
て光フリップフロップ動作を実現でき、以て同じ強度、
同じ波長の光によってセット、リセットが可能な光フリ
ップフロップを構成できる。
可飽和吸収領域に逆バイアス電圧を印加している状態で
、一方の可飽和吸収領域に光を入射すると、両回飽和吸
収領域における逆バイアスの状態が変化し、光を入射し
た側の可飽和吸収領域が低抵抗となり、逆バイアスがか
からなくなり、発振状態となるが、他方の可飽和吸収領
域には逆バイアスが加わるので、非発振状態となり、以
て光フリップフロップ動作を実現でき、以て同じ強度、
同じ波長の光によってセット、リセットが可能な光フリ
ップフロップを構成できる。
本発明において、活性層に多重量子井戸構造を用いた場
合にはスイッチング時間が可飽和吸収領域のキャリア寿
命に律速されないので、きわめて高速のスイッチングが
可能である。また、本発明では、増幅媒質を用いて構成
されているので、本質的な利得を持ち、大きなファンア
ウトを得ることができる。さらにまた、本発明によれば
、半導体基板上に光フリップフロップを集積可能であり
、小型な構成が可能である。
合にはスイッチング時間が可飽和吸収領域のキャリア寿
命に律速されないので、きわめて高速のスイッチングが
可能である。また、本発明では、増幅媒質を用いて構成
されているので、本質的な利得を持ち、大きなファンア
ウトを得ることができる。さらにまた、本発明によれば
、半導体基板上に光フリップフロップを集積可能であり
、小型な構成が可能である。
第１図（Ａ）は本発明光フリップフロップレーザの一実
施例を示す斜視図、 第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）に示した光フリップフロッ
プレーザの各部分の光および電気的な結合を示す模式図
、 第２図（Ａ）は従来技術の一例を示す断面図、第２図（
Ｂ）は従来技術の他の例の説明図、第３図（Ａ）は第１
図（Ａ）に示したＭＱＷ双安定レーザの光軸に沿った断
面図、 第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）におけるＩ−Ｉ’線断面図
、 第３図（Ｃ）は第３図（Ａ）におけるｎ−ｎ’線断面図
、 第４図（Ａ）はＭＱＷ双安定レーザの模式図、第４図（
Ｂ）はＭＱＷ双安定レーザの電気入力−光出力特性図５ 第４図（Ｃ）はＭＱＷ双安定レーザの光メモリ特性図、 第５図は光フリップフロップ動作のタイミングチャート
、 第６図（Ａ）は本発明の別の実施例を示す斜視図、 第６図（Ｂ）は第６図（Ａ）に示した本発明の別の実施
例の光および電気的な結合を示す模式図である。 １０１ ：第１ ＭＱＷ双安定レーザ、１０１Ａ ：
第１ ＭＱＷ双安定レーザの可飽和吸収領域、 １０１Ｂ ：第１ ＭＱＷ双安定レーザの利得領域、１
０２：第２ ＭＱＷ双安定レーザ、 １０２Ａ ：第２ ＭＱＷ双安定レーザの可飽和吸収領
域、 １０２Ｂ ：第２ ＭＱＷ双安定レーザの利得領域、１
０３〜１０９：電気接続部、 １１０〜１１７：電極、 １２１．１２２ ：活性層、 ２０１：ＡｕおよびＡｕＺｎＮｉから成る電極層、２０
２ ： ＧａＩｎＡｓＰのコンタクト層、２０３ ：
ＩｎＰ（ｐ）のクラッド層、２０４ ： ＧａＩｎＡ
ｓＰの活性層、２０５ ： ＩｎＰ（ｎ）のクラッド
層、２０６ ： ＩｎＰ基板、 ２０７：可飽和吸収領域、 ２０８：利得領域、 ２０９：電極分離溝、 ２１０．２１１ ： ＬｆＮｂＯ，光変調器、２１２
．２１３ ：光電変換器、 ２１４：バイアス用電源、 ３０１〜３０４ ： Ｇａ１ｎＡｓＰのコンタクト層
、３０５．３０６ ： ＩｎＰ（ｐ）のクラッド層、３
０９．３１０ ： ＩｎＰ（ｎ）のクラッド層、３１
１．３１２ ： ＩｎＰ（ｎ”）層、３１３ ： Ｉｎ
Ｐ（ｐ）層、 ３１４：絶縁性ＩｎＰ基板、 ３１５：分離溝、 ３２０〜３２３ ： ＩｎＰ（ｎＪ層、３２４〜３２７
： ＩｎＰ（ｐ）層、３２８〜３３３ ： ５ＬＯ
ｘ層、 ６０２：フォトダイオード部。
施例を示す斜視図、 第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）に示した光フリップフロッ
プレーザの各部分の光および電気的な結合を示す模式図
、 第２図（Ａ）は従来技術の一例を示す断面図、第２図（
Ｂ）は従来技術の他の例の説明図、第３図（Ａ）は第１
図（Ａ）に示したＭＱＷ双安定レーザの光軸に沿った断
面図、 第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）におけるＩ−Ｉ’線断面図
、 第３図（Ｃ）は第３図（Ａ）におけるｎ−ｎ’線断面図
、 第４図（Ａ）はＭＱＷ双安定レーザの模式図、第４図（
Ｂ）はＭＱＷ双安定レーザの電気入力−光出力特性図５ 第４図（Ｃ）はＭＱＷ双安定レーザの光メモリ特性図、 第５図は光フリップフロップ動作のタイミングチャート
、 第６図（Ａ）は本発明の別の実施例を示す斜視図、 第６図（Ｂ）は第６図（Ａ）に示した本発明の別の実施
例の光および電気的な結合を示す模式図である。 １０１ ：第１ ＭＱＷ双安定レーザ、１０１Ａ ：
第１ ＭＱＷ双安定レーザの可飽和吸収領域、 １０１Ｂ ：第１ ＭＱＷ双安定レーザの利得領域、１
０２：第２ ＭＱＷ双安定レーザ、 １０２Ａ ：第２ ＭＱＷ双安定レーザの可飽和吸収領
域、 １０２Ｂ ：第２ ＭＱＷ双安定レーザの利得領域、１
０３〜１０９：電気接続部、 １１０〜１１７：電極、 １２１．１２２ ：活性層、 ２０１：ＡｕおよびＡｕＺｎＮｉから成る電極層、２０
２ ： ＧａＩｎＡｓＰのコンタクト層、２０３ ：
ＩｎＰ（ｐ）のクラッド層、２０４ ： ＧａＩｎＡ
ｓＰの活性層、２０５ ： ＩｎＰ（ｎ）のクラッド
層、２０６ ： ＩｎＰ基板、 ２０７：可飽和吸収領域、 ２０８：利得領域、 ２０９：電極分離溝、 ２１０．２１１ ： ＬｆＮｂＯ，光変調器、２１２
．２１３ ：光電変換器、 ２１４：バイアス用電源、 ３０１〜３０４ ： Ｇａ１ｎＡｓＰのコンタクト層
、３０５．３０６ ： ＩｎＰ（ｐ）のクラッド層、３
０９．３１０ ： ＩｎＰ（ｎ）のクラッド層、３１
１．３１２ ： ＩｎＰ（ｎ”）層、３１３ ： Ｉｎ
Ｐ（ｐ）層、 ３１４：絶縁性ＩｎＰ基板、 ３１５：分離溝、 ３２０〜３２３ ： ＩｎＰ（ｎＪ層、３２４〜３２７
： ＩｎＰ（ｐ）層、３２８〜３３３ ： ５ＬＯ
ｘ層、 ６０２：フォトダイオード部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）可飽和吸収領域および利得領域を有する第１双安定
レーザと、 可飽和吸収領域および利得領域を有し、前記第１双安定
レーザと併設された第２双安定レーザと、 前記第１および第２双安定レーザの各可飽和吸収領域を
電気的に直列に接続する接続部と、前記第１および第２
双安定レーザの各可飽和吸収領域に電圧を印加する手段
と を具え、前記第１および第２双安定レーザの各可飽和吸
収領域に入射する光により前記第１および第２双安定レ
ーザより光フリップフロップ出力光を取り出すようにし
たことを特徴とする光フリップフロップレーザ。 ２）前記第１および第２双安定レーザの活性層を多重量
子井戸構造により構成したことを特徴とする請求項１に
記載の光フリップフロップレーザ。 ３）可飽和吸収領域および利得領域を有する双安定レー
ザと、 可飽和吸収領域を有し、前記双安定レーザの可飽和吸収
領域と併設されたフォトダイオードと、 前記双安定レーザおよび前記フォトダイオードの各可飽
和吸収領域とを電気的に接続する接続部と、 前記双安定レーザおよび前記フォトダイオードの各可飽
和吸収領域に電圧を印加する手段とを具え、前記双安定
レーザおよび前記フォトダイオードの各可飽和吸収領域
に入射する光により前記双安定レーザより光フリップフ
ロップ出力光を取り出すようにしたことを特徴とする光
フリップフロップレーザ。 ４）前記双安定レーザの活性層および前記フォトダイオ
ードの活性層を多重量子井戸構造により構成したことを
特徴とする請求項３に記載の光フリップフロップレーザ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23836290A JPH04116630A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 光フリップフロップレーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23836290A JPH04116630A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 光フリップフロップレーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116630A true JPH04116630A (ja) | 1992-04-17 |
Family
ID=17029062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23836290A Pending JPH04116630A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 光フリップフロップレーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04116630A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003025665A1 (fr) * | 2001-09-13 | 2003-03-27 | Japan Science And Technology Agency | Bascule tout optique |
-
1990
- 1990-09-07 JP JP23836290A patent/JPH04116630A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003025665A1 (fr) * | 2001-09-13 | 2003-03-27 | Japan Science And Technology Agency | Bascule tout optique |
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