JPH04245680A - Photoelectron integrated circuit - Google Patents

Photoelectron integrated circuit

Info

Publication number
JPH04245680A
JPH04245680A JP3010642A JP1064291A JPH04245680A JP H04245680 A JPH04245680 A JP H04245680A JP 3010642 A JP3010642 A JP 3010642A JP 1064291 A JP1064291 A JP 1064291A JP H04245680 A JPH04245680 A JP H04245680A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical
emitting element
phototransistor
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3010642A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Matsuda
賢一 松田
Atsushi Shibata
淳 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3010642A priority Critical patent/JPH04245680A/en
Priority to US07/826,727 priority patent/US5233556A/en
Publication of JPH04245680A publication Critical patent/JPH04245680A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a circuit architecture and structure for an optical input/ output SR flip flop which shows a stabilized bistable characteristic and provides a large extinction ratio of ON/OFF. CONSTITUTION:A first light emitting device 6 and a first phototransistor 7 are connected with each other in parallel to which a first load resistor 8 is connected in serial, thereby forming a first optical inversion circuit 9. A second optical inversion circuit 13 is also formed in the same architecture. The optical inversion circuit allows output light to come to a halt when incident light enters. The two optical inversion circuits are connected with each other in such a fashion that their output lights are the input lights of their respective counterpart. As a result, two stabilized states are available wherein the first optical inversion circuit emits light while the second optical inversion circuit fails to emit light and the second optical inversion circuit emits light while the first optical inversion circuit fails to emit light.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、光信号によって入出力
を行うセット・リセット型(SR)フリップフロップの
回路構成および構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the circuit configuration and structure of a set-reset (SR) flip-flop that performs input and output using optical signals.

【0002】0002

【従来の技術】光信号によって入出力を行う双安定素子
としては、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。本装置は図5にような
発光素子48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47とが直列に接続された光双安定素子5
5を基板上にアレイ状に並べたものである。電極50,
51に電圧を印加し、入力光50がフォトトランジスタ
47に入射すればフォトトランジスタ47がオンする。 それによって、発光素子48がオンしてそのフィードバ
ック光49がフォトトランジスタ47に入力し、光双安
定素子55が動作して、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特性を有する。上記光
双安定素子をオフするためには一旦電源電圧を0にする
必要があるが、この点を改良して光信号によって光双安
定素子をオフできるようにしたのが、特願昭60−15
1578号公報に示されている光記憶装置である。これ
を図6に示す。 本装置は、発光素子61と第1のフォ
トトランジスタ62が直列に接続されて光双安定素子6
3を構成しており、これと並列に第2のフォトトランジ
スタ64が接続されている。本回路は、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素子の
特性を用いたものであり、第1のフォトトランジスタ6
2に光を入力すると電流が流れ発光素子61が発光し、
入力光を止めても発光素子61の光が第1のフォトトラ
ンジスタ62に入力されるため光双安定素子はオン状態
を維持し続ける。続いて、第2のフォトトランジスタ6
4に光を入力すると第2のフォトトランジスタ64に電
流が流れ、外部抵抗65による電圧降下のため光双安定
素子はオフすることになる。このように第1のフォトト
ランジスタによってオンし、第2のフォトトランジスタ
によってオフすることができる。
2. Description of the Related Art An example of a bistable device that performs input and output using optical signals is an image storage device disclosed in Japanese Patent Application No. 60-184047. This device includes an optical bistable element 5 in which a light emitting element 48 and a phototransistor 47 capable of receiving light emitted from the light emitting element are connected in series as shown in FIG.
5 are arranged in an array on a substrate. electrode 50,
When a voltage is applied to the phototransistor 51 and the input light 50 enters the phototransistor 47, the phototransistor 47 is turned on. As a result, the light emitting element 48 is turned on and its feedback light 49 is input to the phototransistor 47, and the optical bistable element 55 is activated to maintain the on state and continue to emit output light even if the input light is stopped. have characteristics. In order to turn off the above-mentioned optical bistable device, it is necessary to temporarily reduce the power supply voltage to 0, but this point was improved so that the optical bistable device could be turned off by an optical signal. 15
This is an optical storage device disclosed in Japanese Patent No. 1578. This is shown in FIG. In this device, a light emitting element 61 and a first phototransistor 62 are connected in series to form an optical bistable element 6.
3, and a second phototransistor 64 is connected in parallel thereto. This circuit uses the characteristics of an optical bistable element, which turns on when light is input and emits light by itself, and even when the input light is stopped, it remains on and continues to emit output light. Phototransistor 6
When light is input to 2, a current flows and the light emitting element 61 emits light.
Even if the input light is stopped, the light from the light emitting element 61 is input to the first phototransistor 62, so the optical bistable element continues to maintain the on state. Next, the second phototransistor 6
When light is input to the phototransistor 4, a current flows through the second phototransistor 64, and a voltage drop due to the external resistor 65 turns off the optical bistable element. In this way, it can be turned on by the first phototransistor and turned off by the second phototransistor.

【0003】上記装置を光信号が基板面に垂直に入出力
する縦続接続をさらに発展させたのが特願昭63−27
8698号公報に示されている光電子集積回路である。 本回路の回路図を図7に示す。これは第1の発光素子7
1と第1のフォトトランジスタ72から構成される光安
定素子73と並列に第2のトランジスタ74、第2の発
光素子75が接続されている。以下本回路の動作につい
て説明する。第1の発光素子71と第1のフォトトラン
ジスタ72の直列接続回路は、図6の場合と同様に光双
安定素子73として機能する。すなわち、第1のフォト
トランジスタ72のベースに等しい最長受光可能波長以
下の書き込み信号光を入力するとコレクタ電流が流れ、
第1の発光素子71が第1のフォトトランジスタ72の
ベース層に等しい波長の出力信号光を発する。ここで書
き込み信号光の入力を止めても第1の発光素子71から
の帰還光(フィードバック光)を第1のフォトトランジ
スタ72が受光することで、オン状態を維持する。また
、第2のフォトトランジスタ74にベース層に等しい最
長受光可能波長以下の消去信号光を入力すると、第1の
発光素子71に電流が流れなくなるために本回路はオフ
状態にもどる。
[0003] The above device was further developed in a cascade connection in which optical signals were input/output perpendicular to the substrate surface in the patent application filed in 1983-27.
This is an optoelectronic integrated circuit disclosed in Japanese Patent No. 8698. A circuit diagram of this circuit is shown in FIG. This is the first light emitting element 7
A second transistor 74 and a second light emitting element 75 are connected in parallel to a photostable element 73 composed of a phototransistor 1 and a first phototransistor 72. The operation of this circuit will be explained below. The series connection circuit of the first light emitting element 71 and the first phototransistor 72 functions as an optical bistable element 73 as in the case of FIG. That is, when a write signal light equal to or less than the longest receivable wavelength is input to the base of the first phototransistor 72, a collector current flows.
The first light emitting element 71 emits an output signal light having a wavelength equal to that of the base layer of the first phototransistor 72 . Even if the input of the write signal light is stopped here, the first phototransistor 72 receives the feedback light from the first light emitting element 71, thereby maintaining the on state. Furthermore, when an erasing signal light having a wavelength equal to that of the base layer or less than the longest receivable wavelength is inputted to the second phototransistor 74, current no longer flows to the first light emitting element 71, so that the circuit returns to the off state.

【0004】この光電子集積回路では、回路からの出力
光がそのまま次段の回路の入力光となるように、光双安
定素子がオフの時に発光する第2の発光素子を付加して
いる。第1の発光素子1と第1のフォトトランジスタ2
が直列に接続された光双安定素子3に並列に第2のフォ
トトランジスタ4および第2の発光素子5が接続されて
いる。第2の発光素子の立上り電圧を光双安定素子の立
上り電圧よりも大きくすることで、光双安定素子がオン
状態の時には第2の発光素子が発光しないようにしてい
る。
In this optoelectronic integrated circuit, a second light emitting element is added that emits light when the optical bistable element is off, so that the output light from the circuit becomes the input light to the next circuit. First light emitting element 1 and first phototransistor 2
A second phototransistor 4 and a second light emitting element 5 are connected in parallel to the optical bistable element 3, which is connected in series. By making the rising voltage of the second light emitting element larger than the rising voltage of the optical bistable element, the second light emitting element does not emit light when the optical bistable element is in the on state.

【0005】光信号による縦続接続を可能にした光双安
定回路の例は、この他に第7回集積光学・光ファイバ通
信国際会議(アイオーオーシー、IOOC’89 In
tegrated Optics and Optic
al Fiber Communication)の技
術ダイジェスト・論文番号20C3−4(K. Har
a他:”A differential optica
l switching device using 
parallelly connected AlGa
As pnpn−structures”)にも示され
ている。これを図8に示す。これはpnpn構造による
光双安定素子を二つ並列に接続し、共通の負荷抵抗に接
続することで差動動作を行わせている。2つの光双安定
素子のうち入力光(PA,PB)が強い方だけがオンし
て動作する。すなわち、入力光と出力光がともに差動信
号となっていることから、光信号によって入出力を行う
SRフリップフロップとして機能するものである。
[0005]An example of an optical bistable circuit that enables cascade connection using optical signals is also presented at the 7th International Conference on Integrated Optical and Optical Fiber Communications (IOOC, IOOC'89 In
tegrated optics and optic
Al Fiber Communication) Technical Digest Paper No. 20C3-4 (K. Har
a and others: “A differential optica
l switching device using
Parallelly connected AlGa
This is shown in Figure 8. This is shown in Figure 8. This is a system that connects two optical bistable devices with a pnpn structure in parallel and connects them to a common load resistor to perform differential operation. Of the two optical bistable elements, only the one with the stronger input light (PA, PB) turns on and operates.In other words, since both the input light and the output light are differential signals, It functions as an SR flip-flop that performs input and output using optical signals.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】特願昭63−2786
98号公報に示されている光電子集積回路あるいはIO
OC’89・技術ダイジェストに示されている差動光ス
イッチによれば、光双安定回路を光信号のみによって縦
続接続して行くことが可能である。しかし、前者の回路
では、光双安定素子と第2の発光素子の立上り電圧の差
によって第2の発光素子の発光を止めているために、第
2の発光素子のオン/オフの消光比があまり大きくなら
ない。また、後者の差動光スイッチでは、それ自体で双
安定動作をする光双安定素子を二つ並列にして差動動作
させているので、動作条件によっては両方の光双安定素
子が共にオンしたり、共にオフしたりする可能性がある
。本発明は、安定な双安定特性を示し、オン/オフの消
光比が大きい光入出力SRフリップフロップの回路構成
および構造を提供することにある。
[Problem to be solved by the invention] Japanese Patent Application No. 63-2786
Optoelectronic integrated circuit or IO shown in Publication No. 98
According to the differential optical switch shown in the OC'89 Technology Digest, it is possible to connect optical bistable circuits in cascade using only optical signals. However, in the former circuit, the second light emitting element stops emitting light due to the difference in rising voltage between the optical bistable element and the second light emitting element, so the on/off extinction ratio of the second light emitting element is It doesn't get too big. In addition, in the latter type of differential optical switch, two optical bistable elements, which themselves are bistable, are connected in parallel and operated differentially, so depending on the operating conditions, both optical bistable elements may be turned on. or both may turn off. An object of the present invention is to provide a circuit configuration and structure of an optical input/output SR flip-flop that exhibits stable bistable characteristics and has a large on/off extinction ratio.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、第1の発光素子と前記第1の発光素子に
並列に接続された第1のフォトトランジスタと前記第1
の発光素子に直列に接続された第1の負荷抵抗とを含む
第1の光反転回路と、第2の発光素子と前記第2の発光
素子に並列に接続された第2のフォトトランジスタと前
記第2の発光素子に直列に接続された第2の負荷抵抗と
を含む第2の光反転回路とを有し、前記第1の発光素子
からの発光を前記第2のフォトトランジスタが受光し、
前記第2の発光素子からの発光を前記第1のフォトトラ
ンジスタが受光する回路によって光電子集積回路を構成
する。また、半導体基板と、前記半導体基板上に順次積
層されたコレクタ層、ベース層、エミッタ層、活性層お
よびクラッド層によって形成された第1および第2のメ
サと、前記第1のメサの前記クラッド層と前記第2のメ
サの前記コレクタ層を電気的に接続する第1の配線と、
前記第2のメサの前記クラッド層と前記第1のメサの前
記コレクタ層を電気的に接続する第2の配線とを有する
構造で光電子集積回路を構成する。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first light emitting element, a first phototransistor connected in parallel to the first light emitting element, and a first phototransistor connected in parallel to the first light emitting element.
a first optical inversion circuit including a first load resistor connected in series to a light emitting element; a second phototransistor connected in parallel to a second light emitting element; and a second phototransistor connected in parallel to the second light emitting element; a second optical inversion circuit including a second load resistor connected in series to a second light emitting element, the second phototransistor receives light emitted from the first light emitting element;
An optoelectronic integrated circuit is configured by a circuit in which the first phototransistor receives light emitted from the second light emitting element. Further, a semiconductor substrate, first and second mesas formed by a collector layer, a base layer, an emitter layer, an active layer, and a cladding layer sequentially stacked on the semiconductor substrate, and the cladding layer of the first mesa. a first wiring electrically connecting the layer and the collector layer of the second mesa;
An optoelectronic integrated circuit is configured with a structure including a second wiring electrically connecting the cladding layer of the second mesa and the collector layer of the first mesa.

【0008】[0008]

【作用】本光電子集積回路は、発光素子とフォトトラン
ジスタが並列に接続され、これに直列に負荷抵抗を接続
した光反転回路を基本要素としている。この光反転回路
は、フォトトランジスタに入力光を入射しない場合には
発光素子に電流が流れて出力光を出射するが、フォトト
ランジスタに入力光を入射した場合には発光素子に電流
が流れなくなり出力光が出射されなくなる。すなわち、
光信号によって入出力を行う反転器(インバータ)であ
る。本光電子集積回路にはこの光反転回路が二つ含まれ
ており、お互いの出力光が相手の入力光となる。このた
め、第1の光反転回路が発光し第2の光反転回路は発光
しないという状態と、第2の光反転回路が発光し第1の
光反転回路は発光しないという状態の二つの安定状態が
存在する。この二つの安定状態間の遷移を行うためには
、発光している光反転回路に含まれるフォトトランジス
タに外部からの信号光を入射すればよい。また、発光素
子からの発光は他方の光反転回路の入力光となるだけで
はなく、信号光として外部にも出力される。
[Operation] The basic element of this optoelectronic integrated circuit is an optical inversion circuit in which a light emitting element and a phototransistor are connected in parallel, and a load resistor is connected in series with this. In this optical inversion circuit, when no input light enters the phototransistor, current flows through the light emitting element and outputs light, but when input light enters the phototransistor, no current flows through the light emitting element and the output is output. Light will no longer be emitted. That is,
This is an inverter that performs input and output using optical signals. This optoelectronic integrated circuit includes two of these optical inversion circuits, and the output light of each becomes the input light of the other. Therefore, there are two stable states: a state in which the first light inversion circuit emits light and the second light inversion circuit does not emit light, and a state in which the second light inversion circuit emits light and the first light inversion circuit does not emit light. exists. In order to make a transition between these two stable states, it is sufficient to input signal light from the outside to the phototransistor included in the light inverting circuit that is emitting light. Furthermore, the light emitted from the light emitting element not only serves as input light to the other optical inversion circuit, but also is output to the outside as signal light.

【0009】光反転回路のお互いの出力光を相手の入力
光とするためには種々の方法があるが、第1の光反転回
路を構成する第1の発光素子と第2の光反転回路を構成
する第2のフォトトランジスタを積層構造とし、第2の
光反転回路を構成する第2の発光素子と第1の光反転回
路を構成する第1のフォトトランジスタを積層構造とす
れば、高効率の光接続ができる。ここで、第1の発光素
子と第1のフォトトランジスタおよび第2の発光素子と
第2のフォトトランジスタの電気的な接続は、半導体基
板上の配線によって容易に実現できる。
There are various methods for making the output light of each optical inverting circuit the input light of the other, but there is a method in which the first light emitting element and the second optical inverting circuit constituting the first optical inverting circuit are connected to each other. If the second phototransistor constituting the component has a laminated structure, and the second light emitting element constituting the second optical inversion circuit and the first phototransistor constituting the first photoinversion circuit have a laminated structure, high efficiency can be achieved. Optical connection is possible. Here, electrical connection between the first light emitting element and the first phototransistor and between the second light emitting element and the second phototransistor can be easily realized by wiring on the semiconductor substrate.

【0010】本光電子集積回路は、その動作原理から明
らかなように、必ず一方の光反転回路のみが発光し、他
方の光反転回路は全く発光しない。また、どちらの光反
転回路が発光するかは外部からの信号光によって容易に
制御可能であり、出力光の取り出しも容易である。さら
に、この出力光を次段の入力光とする縦続接続も可能で
ある。
As is clear from the operating principle of the present optoelectronic integrated circuit, only one of the optical inverting circuits always emits light, and the other optical inverting circuit does not emit light at all. Furthermore, which optical inversion circuit emits light can be easily controlled by external signal light, and the output light can be easily extracted. Furthermore, cascade connection is also possible in which this output light is used as input light for the next stage.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明の一実施例の光電子集積回路の
回路図である。第1の発光素子6と第1のフォトトラン
ジスタ7が並列に接続され、これに第1の負荷抵抗8が
直列に接続されて第1の光反転回路9が構成されている
。同様に、第2の発光素子10と第2のフォトトランジ
スタ11が並列に接続され、これに第2の負荷抵抗12
が直列に接続されて第2の光反転回路13が構成されて
いる。第1の発光素子6からの発光は第2のフォトトラ
ンジスタ11に入射され、第2の発光素子10からの発
光は第1のフォトトランジスタ7に入射される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a circuit diagram of an optoelectronic integrated circuit according to an embodiment of the present invention. A first light emitting element 6 and a first phototransistor 7 are connected in parallel, and a first load resistor 8 is connected in series to form a first optical inversion circuit 9. Similarly, a second light emitting element 10 and a second phototransistor 11 are connected in parallel, and a second load resistor 12 is connected thereto.
are connected in series to form a second optical inversion circuit 13. Light emission from the first light emitting element 6 is incident on the second phototransistor 11, and light emission from the second light emitting element 10 is incident on the first phototransistor 7.

【0012】まず第1の光反転回路9の動作について説
明する。第1の光反転回路9は、第1のフォトトランジ
スタ7に入力光を入射しない場合には第1の発光素子6
に電流が流れて出力光を出射するが、第1のフォトトラ
ンジスタ7に入力光を入射した場合には第1の発光素子
6に電流が流れなくなり出力光が出射されなくなる。こ
の入力光と出力光の関係は定量的には図2の実線のよう
な特性となる。入力光が小さい間はフォトトランジスタ
の利得が小さいので、入力光の増加に対する出力光の減
少は緩やかであるが、さらに入力光を増加するとフォト
トランジスタの利得が大きくなり、出力光は急激に減少
する。フォトトランジスタはコレクタ・エミッタ間電圧
がほぼ0で電流が流れるのに対し、発光素子はダイオー
ドの立上り電圧以上の電圧を印加しないと電流が流れな
いため、入力光がある値以上になると発光素子からの出
力光は完全に0になる。また、フォトトランジスタは利
得を有していることから、出力光を0にするのに必要な
入力光パワーPinは、元々の出力光パワーPoutよ
りも十分に小さい。すなわち、本光反転回路は反転器と
して理想的な特性を有している。
First, the operation of the first optical inversion circuit 9 will be explained. The first light inverting circuit 9 connects the first light emitting element 6 when input light is not input to the first phototransistor 7.
A current flows through the first phototransistor 7 and output light is emitted.However, when input light enters the first phototransistor 7, no current flows through the first light emitting element 6 and no output light is emitted. Quantitatively, the relationship between the input light and the output light has a characteristic as shown by the solid line in FIG. As long as the input light is small, the gain of the phototransistor is small, so the decrease in output light as the input light increases is gradual; however, as the input light increases further, the gain of the phototransistor increases and the output light decreases rapidly. . In a phototransistor, current flows when the voltage between the collector and emitter is almost 0, but in a light emitting element, current does not flow unless a voltage higher than the rising voltage of the diode is applied, so when the input light exceeds a certain value, the current flows from the light emitting element. The output light of becomes completely 0. Furthermore, since the phototransistor has a gain, the input optical power Pin required to reduce the output light to 0 is sufficiently smaller than the original output optical power Pout. That is, the present optical inversion circuit has ideal characteristics as an inverter.

【0013】本実施例には、この第1の光反転回路およ
びこれと全く同じ動作をする第2の光反転回路が含まれ
ており、お互いの出力光が相手の入力光となる。従って
、第2の光反転回路の特性は、図2の破線のようになる
。図2から明らかなように、本回路は第1の光反転回路
が発光し第2の光反転回路は発光しないという第1の状
態Aと、第2の光反転回路が発光し第1の光反転回路は
発光しないという第2の状態Bの二つの安定状態をとる
。この二つの安定状態間の遷移を行うためには、発光し
ている光反転回路に含まれるフォトトランジスタに外部
からの信号光を入射すればよい。また、発光素子からの
発光は他方の光反転回路の入力光となるだけではなく、
信号光として外部にも出力される。
The present embodiment includes this first optical inverting circuit and a second optical inverting circuit which operates in exactly the same manner as the first optical inverting circuit, and the output light of each circuit becomes the input light of the other circuit. Therefore, the characteristics of the second optical inversion circuit are as shown by the broken line in FIG. As is clear from FIG. 2, this circuit has two states: a first state A in which the first light inverting circuit emits light and a second light inverting circuit does not emit light, and a second state A in which the second light inverting circuit emits light and the first light inverting circuit emits light. The inverting circuit takes two stable states, a second state B in which no light is emitted. In order to make a transition between these two stable states, it is sufficient to input signal light from the outside to the phototransistor included in the light inverting circuit that is emitting light. In addition, the light emitted from the light emitting element not only becomes input light to the other optical inverting circuit, but also
It is also output to the outside as signal light.

【0014】本発明の第2の実施例の光電子集積回路を
図3、4に示す。図3は全体の平面図、図4は図3中の
一点鎖線X−Yに沿った断面図である。図4に示すよう
に半絶縁性InP半導体基板14上に順次積層されたn
型InPコレクタ層15、p型InGaAsPベース層
16、n型InPエミッタ層17、n型InGaAsP
活性層18およびp型InPクラッド層19によって図
3に示す第1のメサ20が形成されている。クラッド層
19、活性層18およびエミッタ層17が発光素子とし
て機能し、コレクタ層15、ベース層16およびエミッ
タ層17がフォトトランジスタとして機能する。第1の
メサ20は、部分的にエミッタ層17あるいはコレクタ
層15が露出しており、クラッド層19上に第1のアノ
ード電極21、エミッタ層17上に第1のエミッタ電極
22、コレクタ層15上に第1のコレクタ電極23が形
成されている。また、コレクタ層15のうち、第1のコ
レクタ電極23と第1の抵抗電極24の間は負荷抵抗と
して用いられている。第2のメサ25も、この第1のメ
サ20と全く同じ構造であり、第2のアノード電極26
、第2のエミッタ電極27、第2のコレクタ電極28、
第2の抵抗電極29が形成されている。
An optoelectronic integrated circuit according to a second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 3 and 4. 3 is an overall plan view, and FIG. 4 is a sectional view taken along the dashed line X-Y in FIG. 3. As shown in FIG.
InP type collector layer 15, p type InGaAsP base layer 16, n type InP emitter layer 17, n type InGaAsP
A first mesa 20 shown in FIG. 3 is formed by the active layer 18 and the p-type InP cladding layer 19. The cladding layer 19, the active layer 18, and the emitter layer 17 function as a light emitting element, and the collector layer 15, the base layer 16, and the emitter layer 17 function as a phototransistor. In the first mesa 20, the emitter layer 17 or the collector layer 15 is partially exposed, with the first anode electrode 21 on the cladding layer 19, the first emitter electrode 22 on the emitter layer 17, and the collector layer 15. A first collector electrode 23 is formed thereon. Further, in the collector layer 15, a portion between the first collector electrode 23 and the first resistance electrode 24 is used as a load resistor. The second mesa 25 also has exactly the same structure as this first mesa 20, and has a second anode electrode 26.
, second emitter electrode 27, second collector electrode 28,
A second resistance electrode 29 is formed.

【0015】第1のメサ20の第1のアノード電極21
と第2のメサ25の第2のコレクタ電極28は第1の配
線30によって接続され、第2のメサ25の第2のアノ
ード電極26と第1のメサ20の第1のコレクタ電極2
3は第2の配線31によって接続されている。また、第
1の抵抗電極24と第2の抵抗電極29は電源配線32
に接続されており、第1のエミッタ電極22と第2のエ
ミッタ電極27は接地配線33に接続されている。本実
施例の等価回路は図1のようになるが、以下これについ
て説明する。第1のメサに含まれるフォトトランジスタ
と負荷抵抗が第1のフォトトランジスタおよび第1の負
荷抵抗、第2のメサに含まれる発光素子が第1の発光素
子であるとすれば、これらによって第1の光反転回路が
構成される。すなわち、第1の抵抗電極24と第1のコ
レクタ電極23の間が第1の負荷抵抗、第1のコレクタ
電極23と第1のエミッタ電極22の間が第1のフォト
トランジスタ、第2のアノード電極26と第2のエミッ
タ電極27の間が第1の発光素子となるので、第1の発
光素子と第1のフォトトランジスタが並列に接続され、
第1のフォトトランジスタのコレクタは第1の負荷抵抗
を介して電源配線に接続され、エミッタは接地配線に接
続される。同様に、第2のメサに含まれるフォトトラン
ジスタと負荷抵抗および第1のメサに含まれる発光素子
によって第2の光反転回路が構成される。
First anode electrode 21 of first mesa 20
and the second collector electrode 28 of the second mesa 25 are connected by the first wiring 30, and the second anode electrode 26 of the second mesa 25 and the first collector electrode 2 of the first mesa 20 are connected to each other by the first wiring 30.
3 are connected by a second wiring 31. Further, the first resistance electrode 24 and the second resistance electrode 29 are connected to the power supply wiring 32.
The first emitter electrode 22 and the second emitter electrode 27 are connected to a ground wiring 33 . The equivalent circuit of this embodiment is shown in FIG. 1, which will be explained below. If the phototransistor and load resistor included in the first mesa are the first phototransistor and the first load resistor, and the light emitting element included in the second mesa is the first light emitting element, then these An optical inversion circuit is constructed. That is, between the first resistance electrode 24 and the first collector electrode 23 is the first load resistance, between the first collector electrode 23 and the first emitter electrode 22 is the first phototransistor, and the second anode. Since the first light emitting element is located between the electrode 26 and the second emitter electrode 27, the first light emitting element and the first phototransistor are connected in parallel.
A collector of the first phototransistor is connected to a power supply wiring via a first load resistor, and an emitter is connected to a ground wiring. Similarly, a second optical inversion circuit is configured by the phototransistor and load resistor included in the second mesa and the light emitting element included in the first mesa.

【0016】図1の回路は図3以外の構造によっても実
現できるが、図3の構造であれば第1の光反転回路を構
成する第1のフォトトランジスタと第2の光反転回路を
構成する第2の発光素子が第1のメサとして積層構造に
なっており、第2の光反転回路を構成する第2のフォト
トランジスタと第1の光反転回路を構成する第1の発光
素子が第2のメサとして積層構造になっている。このた
め、第1の光反転回路と第2の光反転回路の入出力間で
高効率の光接続ができる。また、外部からの入力光は半
導体基板の裏面から第1あるいは第2のフォトトランジ
スタに入射され、外部への出力光は半導体基板の表面か
ら出射される。従って、光信号による縦続接続が原理的
に可能なだけではなく、本光電子集積回路が形成された
半導体基板をスタック化することで、容易に縦続接続す
ることができる。
The circuit shown in FIG. 1 can be realized by a structure other than that shown in FIG. 3, but in the structure shown in FIG. The second light emitting element has a laminated structure as the first mesa, and the second phototransistor forming the second light inversion circuit and the first light emitting element forming the first light inversion circuit form the second light inversion circuit. It has a laminated structure as a mesa. Therefore, highly efficient optical connection can be made between the input and output of the first optical inversion circuit and the second optical inversion circuit. Further, input light from the outside is inputted to the first or second phototransistor from the back surface of the semiconductor substrate, and output light to the outside is emitted from the front surface of the semiconductor substrate. Therefore, not only is cascade connection based on optical signals possible in principle, but also cascade connection can be easily achieved by stacking semiconductor substrates on which the present optoelectronic integrated circuits are formed.

【0017】[0017]

【発明の効果】本光電子集積回路は、光信号によって入
出力を行うSRフリップフロップとして機能する。そし
て、その動作原理から必ずどちらか一方の光反転回路の
みが発光し、他方の光反転回路は全く発光しない。また
、どちらの光反転回路が発光するかは外部からの信号光
によって容易に制御可能であり、出力光の取り出しも容
易である。さらに、この出力光を次段の入力光とする縦
続接続も可能である。
Effects of the Invention This optoelectronic integrated circuit functions as an SR flip-flop that performs input/output using optical signals. Due to its operating principle, only one of the light inversion circuits emits light, and the other light inversion circuit does not emit light at all. Furthermore, which optical inversion circuit emits light can be easily controlled by external signal light, and the output light can be easily extracted. Furthermore, cascade connection is also possible in which this output light is used as input light for the next stage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例の光電子集積回路の回路図で
ある。
FIG. 1 is a circuit diagram of an optoelectronic integrated circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施例に含まれる光反転回路の入力
光パワーと出力光パワーの関係を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between input optical power and output optical power of the optical inversion circuit included in the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】本発明の第2の実施例の光電子集積回路の平面
図である。
FIG. 3 is a plan view of an optoelectronic integrated circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に示す第2の実施例の光電子集積回路の断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the optoelectronic integrated circuit of the second embodiment shown in FIG. 3;

【図5】従来の画像記憶装置の光双安定素子である。FIG. 5 is an optical bistable element of a conventional image storage device.

【図6】従来の光記憶装置の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional optical storage device.

【図7】従来の光電子集積回路の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional optoelectronic integrated circuit.

【図8】従来のpnpn構造による光双安定素子である
FIG. 8 shows an optical bistable device with a conventional pnpn structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6  第1の発光素子 7  第1のフォトトランジスタ 8  第1の負荷抵抗 9  第1の光反転回路 10  第2の発光素子 11  第2のフォトトランジスタ 12  第2の負荷抵抗 13  第2の光反転回路 14  半導体基板 15  コレクタ層 16  ベース層 17  エミッタ層 18  活性層 19  クラッド層 20  第1のメサ 25  第2のメサ 30  第1の配線 31  第2の配線 6 First light emitting element 7 First phototransistor 8 First load resistance 9 First optical inversion circuit 10 Second light emitting element 11 Second phototransistor 12 Second load resistance 13 Second optical inversion circuit 14 Semiconductor substrate 15 Collector layer 16 Base layer 17 Emitter layer 18 Active layer 19 Cladding layer 20 First Mesa 25 Second Mesa 30 First wiring 31 Second wiring

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  第1の発光素子と前記第1の発光素子
に並列に接続された第1のフォトトランジスタと前記第
1の発光素子に直列に接続された第1の負荷抵抗とを含
む第1の光反転回路と、第2の発光素子と前記第2の発
光素子に並列に接続された第2のフォトトランジスタと
前記第2の発光素子に直列に接続された第2の負荷抵抗
とを含む第2の光反転回路とを有し、前記第1の発光素
子からの発光を前記第2のフォトトランジスタが受光し
、前記第2の発光素子からの発光を前記第1のフォトト
ランジスタが受光することを特徴とする光電子集積回路
1. A first light emitting device including a first light emitting element, a first phototransistor connected in parallel to the first light emitting element, and a first load resistor connected in series to the first light emitting element. a second light-emitting element, a second phototransistor connected in parallel to the second light-emitting element, and a second load resistor connected in series to the second light-emitting element; the second phototransistor receives light emitted from the first light emitting element, and the first phototransistor receives light emitted from the second light emitting element. An optoelectronic integrated circuit characterized by:
【請求項2】  半導体基板と、前記半導体基板上に順
次積層されたコレクタ層、ベース層、エミッタ層、活性
層およびクラッド層によって形成された第1および第2
のメサと、前記第1のメサの前記クラッド層と前記第2
のメサの前記コレクタ層を電気的に接続する第1の配線
と、前記第2のメサの前記クラッド層と前記第1のメサ
の前記コレクタ層を電気的に接続する第2の配線とを有
することを特徴とする光電子集積回路。
2. First and second semiconductor substrates formed by a semiconductor substrate, a collector layer, a base layer, an emitter layer, an active layer, and a cladding layer sequentially stacked on the semiconductor substrate.
a mesa, the cladding layer of the first mesa and the second mesa.
a first wiring that electrically connects the collector layer of the mesa, and a second wiring that electrically connects the cladding layer of the second mesa and the collector layer of the first mesa. An optoelectronic integrated circuit characterized by:
JP3010642A 1991-01-31 1991-01-31 Photoelectron integrated circuit Pending JPH04245680A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3010642A JPH04245680A (en) 1991-01-31 1991-01-31 Photoelectron integrated circuit
US07/826,727 US5233556A (en) 1991-01-31 1992-01-28 Optoelectronic memory and logic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3010642A JPH04245680A (en) 1991-01-31 1991-01-31 Photoelectron integrated circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04245680A true JPH04245680A (en) 1992-09-02

Family

ID=11755868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3010642A Pending JPH04245680A (en) 1991-01-31 1991-01-31 Photoelectron integrated circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04245680A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5666376A (en) Electro-optical device
EP0360833B1 (en) Symmetrical optical device
JP2664454B2 (en) Tri-state optical device
US5677552A (en) Optical control circuit for an optical pnpn thyristor
US20120038960A1 (en) Electro-optical logic techniques and circuits
US5122844A (en) Quantum well structure and semiconductor device using the same
JPH04245680A (en) Photoelectron integrated circuit
US5233556A (en) Optoelectronic memory and logic device
JP3071630B2 (en) Semiconductor optical function device
US5541443A (en) Active optical logic device incorporating a surface-emitting laser
JP3257185B2 (en) Semiconductor light source device and driving method thereof
JPH02125467A (en) Photoelectronic integrated circuit
JPH04240766A (en) Photoelectronic memory device
JP3198169B2 (en) Light unstable device
JP3341296B2 (en) Optical semiconductor device
JPS6130089A (en) Optical logic circuit
JPS58153378A (en) Optical bistable device
JP2720136B2 (en) Semiconductor optical function device
Winoto et al. All Optical Logic Processing Using a Transistor Laser Photonic Integrated Circuit
JPH0462182B2 (en)
JP2625890B2 (en) Optical negation circuit
JPS62503139A (en) semiconductor device
JPH04245812A (en) Optical inverter circuit
JPH04116630A (en) Optical flip-flop laser
JPH0682860B2 (en) Optical storage