JPH0455833A - Optical switching device and method for driving optical switching device - Google Patents

Optical switching device and method for driving optical switching device

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JPH0455833A
JPH0455833A JP2167001A JP16700190A JPH0455833A JP H0455833 A JPH0455833 A JP H0455833A JP 2167001 A JP2167001 A JP 2167001A JP 16700190 A JP16700190 A JP 16700190A JP H0455833 A JPH0455833 A JP H0455833A
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JP
Japan
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light
voltage
address
semiconductor element
switching device
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Application number
JP2167001A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Numai
沼居 貴陽
Yoshiharu Tashiro
田代 義春
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Priority to DE69130493T priority patent/DE69130493T2/en
Priority to CA002041316A priority patent/CA2041316C/en
Priority to US07/692,850 priority patent/US5153758A/en
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Abstract

PURPOSE:To speed up operations by admitting address light, control signal light and information signal light as input signals in time series and generating a voltage by a driving synchronizing circuit when an address light detecting circuit detects the address light. CONSTITUTION:The voltage is generated from the driving synchronizing circuit 103 through a driving system 106 and a set pulse is impressed to a pnpn semiconductor element 201 when the address light detecting circuit 102 detects the address light 300. The voltage is generated from the driving synchronizing circuit 103 through the driving system 106 and a reset pulse is impressed to the pnpn semiconductor element 201 when the address light detecting circuit 102 detects the reset light 310. The problem that the operating speed cannot be increased to the on-off speed of the element or above, the problem that a power consumption increases and further the problem that the driving circuit is complicated in order to select as to whether the information signal is sent to the ensuing stage or not are solved in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光情報処理や光交換に必要な光スイッチング
装置および光スイッチング装置の駆動方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical switching device necessary for optical information processing and optical switching, and a method for driving the optical switching device.

(従来の技術) 微小なトリガ光によって内部の状態が変化して発光し始
め、トリガ光が消えたあとでも光り続ける機能を備えた
半導体素子はこれからの光情報処理や光交換システムを
構築する際に欠かせなし)基本素子である。第8図は、
アプライド、フィジックス。
(Prior art) Semiconductor elements that have the ability to change their internal state in response to minute trigger light and start emitting light, and continue to emit light even after the trigger light has disappeared, will be used in the construction of future optical information processing and optical switching systems. (indispensable) basic element. Figure 8 shows
Applied Physics.

レターズ(Applied Physics Lett
ers)誌、第54巻、第329頁〜331頁、198
9年に記載されている半導体光素子の模式図である。こ
の素子はpnpn構造となっている。アノード領域とカ
ソード領域は、それぞれ、p−AI。、4GaO,6A
s8等とn−Alo、4GaO,6As2等からなり、
これらが禁制帯幅の狭いn−Al0,25GaO,7A
s7のnゲート層と、p−Al0,25Ga□、75A
s3.1−AIo、25GaO,75As4.1−Ga
As5及び、1−Alo、25GaO,75As6から
なるpゲート層を挟む構造となっている。このpnpn
半導体素子がオンし、高インピーダンス状態から低イン
ピーダンス状態に移行し、ゲート領域にキャリアが閉じ
込められる結果、発光が生じる。更に、このオン状態で
流れる電流を閾値(この素子では100mA、1以上に
設定することにより、この素子は波長870nmで誘導
放出光を発する。そのときの電流−光出力特性を第9図
、発振スペクトルを第10図に示す。第11図にこのp
npn半導体素子の駆動回路図を示した。第11図の様
にpnpn半導体素子に直列に負荷抵抗30と電源31
を接続する。第12図はこの様なpnpn牛導体素導体
素子方法を示したものである。第12図(a)に示す様
に電源31からアノード電極側に正でVb(ホールディ
ング電圧vh、vb、スイッチング電圧Vs)の電圧(
セットパルス60)と負でVrの電圧(リセットパルス
66)を交互に印加する。この時、Vb<■Sのため電
圧のみではpnpn半導体素子はオン状態にはなれない
。このセットパルス60にタイミングを合わせ第12図
(b)に示す様に情報信号光62を入射する。入射光が
スイッチングに必要なエネルギーPsよりも大きい場合
にpnpn半導体素子がオンし、発光する。そのため入
力信号光62に対応した出力信号光63が得られた。こ
の時、第11図に示す負荷抵抗30を選択しオン状態で
流れる電流を閾電流以上となるようにした。ここで使用
した素子はVs=5V、vh=1.5v、閾電流100
mA、 Ps=10pJであり、Vb=4.5V、Vr
 = −0,5V 、負荷抵抗27Ωとした。
Applied Physics Letts
ers) Magazine, Volume 54, Pages 329-331, 198
1 is a schematic diagram of a semiconductor optical device described in 1999. This element has a pnpn structure. The anode region and cathode region are each p-AI. ,4GaO,6A
Consisting of s8 etc., n-Alo, 4GaO, 6As2 etc.
These are n-Al0,25GaO,7A with narrow forbidden band width.
s7 n gate layer and p-Al0,25Ga□,75A
s3.1-AIo, 25GaO, 75As4.1-Ga
It has a structure sandwiching a p-gate layer made of As5, 1-Alo, 25GaO, and 75As6. This pnpn
The semiconductor element turns on, transitions from a high impedance state to a low impedance state, and as a result of carriers being confined in the gate region, light emission occurs. Furthermore, by setting the current flowing in this on state to a threshold value (100 mA in this device, 1 or more), this device emits stimulated emission light at a wavelength of 870 nm.The current-light output characteristics at that time are shown in Figure 9. The spectrum is shown in Figure 10. Figure 11 shows this p
A driving circuit diagram of an npn semiconductor element is shown. As shown in Fig. 11, a load resistor 30 and a power supply 31 are connected in series to the pnpn semiconductor element.
Connect. FIG. 12 shows a method for creating such a pnpn conductor element. As shown in FIG. 12(a), a positive voltage Vb (holding voltages vh, vb, switching voltage Vs) is applied from the power supply 31 to the anode electrode side.
A set pulse 60) and a negative voltage of Vr (reset pulse 66) are applied alternately. At this time, since Vb<■S, the pnpn semiconductor element cannot be turned on by voltage alone. In synchronization with this set pulse 60, an information signal light 62 is made incident as shown in FIG. 12(b). When the incident light is greater than the energy Ps required for switching, the pnpn semiconductor element turns on and emits light. Therefore, output signal light 63 corresponding to input signal light 62 was obtained. At this time, the load resistor 30 shown in FIG. 11 was selected so that the current flowing in the on state was equal to or higher than the threshold current. The element used here is Vs=5V, vh=1.5V, threshold current 100
mA, Ps=10pJ, Vb=4.5V, Vr
= -0.5V, and the load resistance was 27Ω.

pnpn半導体素子には、オン状態では約110mAが
流れ、その時のpnpn半導体素子の光出力は約3mW
であった。人力信号光10pJは1010n5X1とし
たために、情報信号光に比べ光量は3倍近い増幅となっ
た。第12図(a)のセットパルス60が印加されてい
る間は光出力が得られており光メモリ、スイッチの役目
を果たしており、更に、人力光量を複数とすることによ
りAND等の演算も行える。さらに入力光よりも出力光
が大きくとれることにより、次段に信号を引き継ぐ場合
アンプが必要ない。
Approximately 110 mA flows through the pnpn semiconductor element in the on state, and the optical output of the pnpn semiconductor element at that time is approximately 3 mW.
Met. Since the human power signal light 10 pJ was 1010n5X1, the amount of light was amplified nearly three times compared to the information signal light. While the set pulse 60 of FIG. 12(a) is being applied, optical output is obtained, and it functions as an optical memory and a switch.Furthermore, by using a plurality of manual light amounts, calculations such as AND operations can be performed. Furthermore, since the output light can be larger than the input light, an amplifier is not required when passing the signal to the next stage.

(発明が解決しようとする課題) この様な駆動方法では、素子のオン、オフにより出力の
オン、オフを行っているために素子のオン、オフスピー
ド(数百Mb/s程度)以上には動作速度を上げられな
い。また、毎回素子をスイッチングする必要から、書き
込みに必要な光エネルギーPsが必要であり消費パワー
が大きくなる問題が合った。さらに、情報信号を次段に
送るか送らないかを選択するためには電源電圧か信号強
度を入力信号によって変える必要があり駆動回路等が複
雑になる問題があった。
(Problem to be Solved by the Invention) In such a driving method, since the output is turned on and off by turning on and off the element, the on/off speed of the element (about several hundred Mb/s) or higher is Unable to increase operating speed. Furthermore, since it is necessary to switch the element each time, the optical energy Ps necessary for writing is required, which increases power consumption. Furthermore, in order to select whether or not to send the information signal to the next stage, it is necessary to change the power supply voltage or the signal strength depending on the input signal, resulting in the problem that the drive circuit etc. become complicated.

本発明の目的は、高速動作可能で低消費電力であり、駆
動回路が簡単で、しかも伝送容量の大きいpnpn半導
体素子の駆動装置および駆動方法を提供することにある
An object of the present invention is to provide a driving device and method for a pnpn semiconductor element that can operate at high speed, consumes low power, has a simple driving circuit, and has a large transmission capacity.

(課題を解決するための手段) 本発明の光スイッチング装置は、光情報伝達入力線を複
数本に分岐し、前記複数本に分岐した光情報伝達入力線
のうち少なくとも1つにアドレス光検出回路を接続し、
前記複数本に分岐した光情報伝達入力線のうちこのアド
レス光検出回路の接続していない線にpnpn半導体素
子を接続し、前記アドレス光検出回路と、駆動同期回路
とを第1の駆動系を通して接続し、前記駆動同期回路と
前記pnpn半導体素子とを第2の駆動系を通して接続
し、光情報伝達出力線を前記pnpn半導体素子に接続
し、前記駆動同期回路で前記pnpn半導体素子を駆動
することを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) An optical switching device of the present invention branches an optical information transmission input line into a plurality of lines, and connects an address optical detection circuit to at least one of the plurality of optical information transmission input lines. connect and
A pnpn semiconductor element is connected to a line that is not connected to the address photodetection circuit among the plurality of branched optical information transmission input lines, and the address photodetection circuit and the drive synchronization circuit are connected through the first drive system. connecting the drive synchronization circuit and the pnpn semiconductor element through a second drive system, connecting an optical information transmission output line to the pnpn semiconductor element, and driving the pnpn semiconductor element with the drive synchronization circuit. It is characterized by

あるいは、本発明の光スイッチング装置は、上記の光ス
イッチング装置であって、前記駆動同期回路と複数のp
npn半導体素子を第2の駆動系を通して接続し、前記
1つの駆動同期回路で前記複数のpnpn半導体素子を
時系列的に駆動することを特徴とする。
Alternatively, the optical switching device of the present invention is the optical switching device described above, in which the drive synchronization circuit and a plurality of p
The present invention is characterized in that the npn semiconductor elements are connected through a second drive system, and the plurality of pnpn semiconductor elements are driven in time series by the one drive synchronization circuit.

あるいは、本発明の光スイッチング装置は、前記pnp
n半導体素子が、p型半導体から成るアノード領域とn
型半導体から成るカソード領域が前記アノード領域及び
カソード領域の禁制帯幅より狭い複数の半導体層から成
るゲート領域を挟み、かつ、低インピーダンス状態で誘
導放出光を発することを特徴とする。
Alternatively, the optical switching device of the present invention may include the pnp
The n semiconductor element has an anode region made of a p-type semiconductor and an n
A cathode region made of a type semiconductor sandwiches a gate region made of a plurality of semiconductor layers narrower than the forbidden band width of the anode region and cathode region, and emits stimulated emission light in a low impedance state.

本発明の光スイッチング装置の駆動方法は、前記光スイ
ッチング装置の前記pnpn半導体素子に電圧を印加す
るタイミングの情報を有するアドレス光を照射する工程
と、前記pnpn半導体素子の動作状態を設定する制御
信号光を照射する工程と、情報信号光を照射する工程と
、リセット光を照射する工程と、前記アドレス光を前記
アドレス光検出回路によって検出する工程と、前記駆動
同期回路が前記アドレス光が有している情報に応じたタ
イミングで前記pnpn半導体層のアノードとカソード
間に正の電圧を印加する工程と、前記リセット光を検出
する工程と、前記同期駆動回路が前記リセット光が有し
ている情報に応じたタイミングで前記pnpn半導体素
子のアノードとカソード間に負の電圧を印加する工程を
備えることを特徴とする。
A method for driving an optical switching device according to the present invention includes a step of irradiating address light having timing information for applying a voltage to the pnpn semiconductor element of the optical switching device, and a control signal for setting the operating state of the pnpn semiconductor element. a step of irradiating light, a step of irradiating information signal light, a step of irradiating reset light, a step of detecting the address light by the address light detection circuit, and a step of detecting the address light by the drive synchronization circuit. a step of applying a positive voltage between the anode and cathode of the pnpn semiconductor layer at a timing according to the information contained in the pnpn semiconductor layer; a step of detecting the reset light; and a step of detecting the reset light by the synchronous drive circuit. The method is characterized by comprising a step of applying a negative voltage between the anode and cathode of the pnpn semiconductor element at a timing corresponding to the pnpn semiconductor element.

あるいは、本発明の光スイッチング装置の駆動方法は、
前記光スイッチング装置の前記pn、pn半導体層に電
圧を印加するタイミングと印加電圧の大きさの情報とを
有するアドレス光を照射する工程と、前記pnpn半導
体素子の動作状態を設定する制御信号光を照射する工程
と、波長多重化された情報信号光を照射する工程と、リ
セット光を照射する工程と、前記アドレス光を前記アド
レス光検出回路によって検出する工程と、前記駆動同期
回路が前記pnpn半導体素子に前記アドレス光が有し
ている情報に応じてアノードとカソード間に正の電圧を
印加する工程と、前記の正の印加電圧により前記の波長
多重化された情報信号光の中から所望の波長の情報信号
光のみを選択する工程と、前記リセット光を検出する工
程と、前記駆動同期回路が前記リセット光が有している
情報に応じたタイミングで前記pnpn半導体素子のア
ノードとカソード間に負の電圧を印加する工程を備える
ことを特徴とする。
Alternatively, the method for driving an optical switching device of the present invention includes:
A step of irradiating address light having information on the timing of applying a voltage to the pn and pn semiconductor layers of the optical switching device and the magnitude of the applied voltage, and a step of irradiating a control signal light that sets the operating state of the pnpn semiconductor element. a step of irradiating wavelength-multiplexed information signal light; a step of irradiating reset light; a step of detecting the address light by the address light detection circuit; A step of applying a positive voltage between an anode and a cathode in accordance with the information contained in the address light to the element; a step of selecting only the information signal light of the wavelength; a step of detecting the reset light; The method is characterized by comprising a step of applying a negative voltage.

あるいは、本発明の光スイッチング装置の駆動方法は、
前記光スイッチング装置の駆動方法であって、前記制御
信号光と同期して前記駆動同期回路が発生する電圧の強
度が、前記情報信号先入対峙に前記駆動同期回路が発生
する電圧よりも大きいことを特徴とする。
Alternatively, the method for driving an optical switching device of the present invention includes:
The method for driving the optical switching device is characterized in that the intensity of the voltage generated by the drive synchronization circuit in synchronization with the control signal light is greater than the voltage generated by the drive synchronization circuit in response to the information signal first input. Features.

(作用) pnpn半導体素子はオフ状態では光吸収のみを行い、
オン状態では、キャビティ内利得により光を増幅する。
(Function) In the off state, the pnpn semiconductor element only absorbs light,
In the on state, light is amplified by intracavity gain.

これを利用し、オン状態で光増幅しながら光を出力する
が、オフ状態では光を吸収することで高力しないことが
可能となる。
Utilizing this, it outputs light while amplifying light in the on state, but absorbs light in the off state, making it possible to not generate high power.

pnpn半導体素子が制御信号光を入射してオンになっ
た状態で、ホールディング電圧より高い電圧が印加して
あれば、pnpn半導体素子に電流が流れ、この電流値
は印加電圧で制御できる。第15図はpnpn半導体素
子の電流−電圧特性を示す図である。印加電圧によって
、素子がONになった時に素子に流れる電流が変化する
ことがわかる。この電流が、発振しきい値以下の値とな
るように電圧を設定すればpnpn半導体素子は、光ア
ンプとして機能する。このような素子を複数個配置し、
各pnpn半導体素子に印加する電圧のタイミングを調
節することで、どのpnpn半導体素子から出力光を取
り出すかを選択することが可能となり、セルフルーティ
ングスイッチや空間変調器を構成できる。このとき素子
の両端面に反射がある場合には、共振波長のみで選択的
に光を増幅する共振型の光アンプとして動作し、その共
振波長は素子の等側屈折率と共振器長とで決まる。プラ
ズマ効果のために電流値に従って、素子の等側屈折率が
変わるので、電流(電圧)によって共振波長を制御する
ことが出来る。第16図は、pnpn半導体素子に流れ
る電流による共振波長の変化を示す図である。共振波長
はプラズマ効果によって約1人/mAの割合で電流の増
加に伴い短波長側に変化する。以上のことから、pnp
n半導体素子に波長多重化された情報信号光を照射し、
印加電圧により所望の波長の情報信号光のみを選択すれ
ば、波長の異なる複数の信号が同時に入射した場合でも
識別することが可能であり、信号の多重度は波長選択数
で決まる。このため、信号の多重度は素子のスイッチン
グ速度で制限されることはなく、伝送情報量が大きくな
るばかりでなく、信号単位間のタイミング調整の装置が
不要になり、装置が簡単となる。また、第13図(a)
〜(e)に示したpnpn素子の駆動方法を用いて時分
割多重伝送を行う場合でも、システムの多重度は時間の
多重度と波長多重度との積で決まるので、伝送容量の大
容量化につながる。
If a voltage higher than the holding voltage is applied while the pnpn semiconductor element is turned on by inputting the control signal light, a current flows through the pnpn semiconductor element, and the value of this current can be controlled by the applied voltage. FIG. 15 is a diagram showing current-voltage characteristics of a pnpn semiconductor element. It can be seen that the current flowing through the element when the element is turned on changes depending on the applied voltage. If the voltage is set so that this current has a value below the oscillation threshold, the pnpn semiconductor element functions as an optical amplifier. By arranging multiple such elements,
By adjusting the timing of the voltage applied to each pnpn semiconductor element, it is possible to select from which pnpn semiconductor element output light is extracted, and a self-routing switch or a spatial modulator can be configured. At this time, if there is reflection on both end faces of the element, it operates as a resonant optical amplifier that selectively amplifies light only at the resonant wavelength, and the resonant wavelength is determined by the isolateral refractive index of the element and the resonator length. It's decided. Since the isolateral refractive index of the element changes according to the current value due to the plasma effect, the resonance wavelength can be controlled by the current (voltage). FIG. 16 is a diagram showing a change in resonance wavelength due to a current flowing through a pnpn semiconductor element. The resonance wavelength changes to the shorter wavelength side as the current increases at a rate of about 1 person/mA due to the plasma effect. From the above, pnp
irradiating the n semiconductor element with wavelength-multiplexed information signal light,
If only the information signal light of a desired wavelength is selected by the applied voltage, it is possible to identify even when a plurality of signals of different wavelengths are incident simultaneously, and the degree of signal multiplexing is determined by the number of selected wavelengths. Therefore, the degree of multiplexing of signals is not limited by the switching speed of the elements, which not only increases the amount of transmitted information, but also eliminates the need for a device for timing adjustment between signal units, simplifying the device. Also, Fig. 13(a)
Even when time-division multiplexing transmission is performed using the pnpn element driving method shown in ~(e), the multiplicity of the system is determined by the product of the time multiplicity and the wavelength multiplicity, so it is necessary to increase the transmission capacity. Leads to.

以上のような機能を実現する場合、制御信号光と同期さ
せてpnpn半導体素子に電圧を印加する必要がある。
In order to realize the above functions, it is necessary to apply a voltage to the pnpn semiconductor element in synchronization with the control signal light.

そのための一つの方法として、第14図に示すように電
圧発生のための情報を駆動回路に送信する伝送線を1本
用意し、光情報伝達入力線と平行して配置することが考
えられる。この方法では、当然の事ながら光情報を伝達
するための伝送線と、電圧発生のための情報を送信する
ための伝送線との2本が必要となる。光情報と電圧発生
のための情報とが別々の伝送線を伝わるために、光信号
と電気信号(電圧)とのタイミング調整のための回路が
複雑となるといった問題が生ずる。そこで、本発明の光
スイッチング装置および駆動方法では、制御信号光の前
にアドレス光を配置し、アドレス光検出回路がアドレス
光を検出したら、駆動同期回路によって電圧を発生する
構成とした。このことにより、伝送線は、光情報を送信
する信号線1本で済み、かつタイミング調整のための回
路が簡単化される。さらにアドレス光に印加電圧の形状
および大きさの情報をもたせることで、容易に波長多重
化された情報信号光の中から所望の波長の情報信号光の
みを選択することが出来る。
One possible method for this purpose is to prepare one transmission line for transmitting information for voltage generation to the drive circuit and arrange it in parallel with the optical information transmission input line, as shown in FIG. This method naturally requires two transmission lines: one for transmitting optical information and one for transmitting information for generating voltage. Since the optical information and the information for voltage generation are transmitted through separate transmission lines, a problem arises in that the circuit for adjusting the timing of the optical signal and the electrical signal (voltage) becomes complicated. Therefore, in the optical switching device and driving method of the present invention, address light is placed before the control signal light, and when the address light detection circuit detects the address light, a voltage is generated by the drive synchronization circuit. As a result, only one signal line for transmitting optical information is required as a transmission line, and the circuit for timing adjustment is simplified. Furthermore, by providing the address light with information on the shape and magnitude of the applied voltage, it is possible to easily select only the information signal light of a desired wavelength from among the wavelength-multiplexed information signal lights.

(実施例) 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第1図は本発明の光スイッチング装置の一実施例を示
す図である。第2図は本発明の光スイッチング装置の別
の実施例を示す図である。
(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an optical switching device of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the optical switching device of the present invention.

第1図を用いて本発明について説明するが第2図の場合
についても基本動作は同じである。
The present invention will be explained using FIG. 1, but the basic operation is the same in the case of FIG.

第1図に示すようにアドレス光300、制御信号光40
0、情報信号光410、リセット光310を順次pnp
n半導体素子201に照射した。実験に用いたpnpn
半導体素子201は従来例で用いたもの(第8図)と同
様とした。アドレス光検出回路102がアドレス光30
0を検出したら、駆動系106を通じて駆動同期回路1
03から電圧を発生し、駆動系107を通してpnpn
半導体素子201にセットパルスを印加した。また、ア
ドレス光検出回路102がリセット光310を検出した
ら、駆動系106を通じて駆動同期回路103から電圧
を発生し、駆動系107を通してpnpn半導体素子2
01にリセットパルスを印加した。この場合、印加電圧
のみではpnpn半導体素子201はオン状態にならず
、制御信号光400(波長870nm、 Ps以上の光
エネルギー)をセットパルスとタイミングを合わせてp
npn半導体素子に入射した場合のみ素子がオン状態に
なり、それに伴い素子に電流が流れた。素子にセットパ
ルスを印加している間は、pnpn半導体素子には90
mAの電流が流れ、素子の発振閾電流以下のために発振
は起こらず、素子自身からの発光は非常に小さい。オン
状態にある素子に波長λ□=870.0nmの情報信号
光410を照射しすると、情報信号光が出射された。こ
こで情報信号光の強度を制御信号光の強度よりも小さく
しているが、これは制御信号光で素子をオンさせて、情
報信号光では素子をオンさせないために必要な条件であ
る。
As shown in FIG. 1, address light 300 and control signal light 40
0, information signal light 410, and reset light 310 are sequentially pnp
The n-semiconductor element 201 was irradiated. pnpn used in the experiment
The semiconductor element 201 was the same as that used in the conventional example (FIG. 8). The address light detection circuit 102 detects the address light 30
0 is detected, the drive synchronization circuit 1 is activated through the drive system 106.
A voltage is generated from 03 and pnpn is generated through the drive system 107.
A set pulse was applied to the semiconductor element 201. Further, when the address light detection circuit 102 detects the reset light 310, a voltage is generated from the drive synchronization circuit 103 through the drive system 106, and the voltage is generated through the drive system 107 to the pnpn semiconductor element 2.
A reset pulse was applied to 01. In this case, the pnpn semiconductor element 201 does not turn on with only the applied voltage, and the control signal light 400 (wavelength 870 nm, optical energy of Ps or higher) is applied to the pnpn semiconductor element 201 at the same timing as the set pulse.
Only when the light was incident on the npn semiconductor device, the device was turned on, and a current accordingly flowed through the device. While applying the set pulse to the device, the pnpn semiconductor device has a
A current of mA flows, and since the current is below the oscillation threshold current of the element, oscillation does not occur, and the light emitted from the element itself is very small. When the element in the on state was irradiated with information signal light 410 having a wavelength λ□=870.0 nm, the information signal light was emitted. Here, the intensity of the information signal light is made smaller than the intensity of the control signal light, which is a necessary condition for turning on the element with the control signal light but not turning on the element with the information signal light.

第3図は、第1図の光スイッチング装置の駆動方法の第
1の実施例を示したものである。第3図(a)に示した
ようにアドレス光300、制御信号光400、情報信号
光410、リセット光310を順次pnpn半導体素子
201に照射した。実験に用いたpnpn半導体素子2
01は第8図の素子と同様とした。アドレス光検出回路
102がアドレス光300を検出したら、駆動系106
を通じて駆動同期回路103から電圧を発生し、第3図
(b)に示すように駆動系107を通してpnpn半導
体素子201にセットパルス(電圧Vl = 4.0V
)70を印加した。
FIG. 3 shows a first embodiment of the method for driving the optical switching device of FIG. 1. In FIG. As shown in FIG. 3(a), address light 300, control signal light 400, information signal light 410, and reset light 310 were sequentially irradiated onto pnpn semiconductor element 201. PNPN semiconductor device 2 used in the experiment
01 was the same as the element shown in FIG. When the address light detection circuit 102 detects the address light 300, the drive system 106
A voltage is generated from the drive synchronization circuit 103 through the drive system 107, and a set pulse (voltage Vl = 4.0V) is applied to the pnpn semiconductor element 201 through the drive system 107, as shown in FIG.
)70 was applied.

また、アドレス光検出回路102がリセット光310を
検出したら、駆動系106を通じて駆動同期回路103
から電圧を発生し、駆動系107を通してpnpn半導
体素子201にリセットパルス(電圧Vr=−0,5V
)90を印加した。この場合、印加電圧のみではpnp
n半導体素子はオン状態にならす、制御信号光400(
波長870nm、 Ps以上の光エネルギー)をセット
パルスにタイミングを合わせてpn、pn半導体素子2
01に入射することにより素子がオン状態になり、それ
に伴い第3図(C)に示したように素子201に電流が
流れた。
Further, when the address light detection circuit 102 detects the reset light 310, the drive synchronization circuit 103 passes through the drive system 106.
A reset pulse (voltage Vr=-0,5V
)90 was applied. In this case, with only applied voltage, pnp
The control signal light 400 (
A wavelength of 870 nm, a light energy of Ps or more) is applied to the pn and pn semiconductor elements 2 at the same timing as the set pulse.
01, the element was turned on, and accordingly, a current flowed through the element 201 as shown in FIG. 3(C).

素子にセットパルスを印加している間は、pnpn半導
体素子には90mAの電流が流れ、素子の発振閾電流以
下のために発振は起こらず、素子自身からの発光は非常
に小さい。オン状態にある素子に波長λ1=870.0
nmの情報信号光410を照射したところ、レーザアン
プと同様な動作により、共振波長に合った波長λ1==
870.Onmの情報信号光510が第3図(d)に示
すように出射された。ここで情報信号光の強度を制御信
号光の強度よりも/J)さくしているが、これは制御信
号光で素子をオンさせて、情報信号光では素子をオンさ
せないために必要な条件である。
While a set pulse is being applied to the device, a current of 90 mA flows through the pnpn semiconductor device, and since the current is below the oscillation threshold current of the device, no oscillation occurs, and the light emitted from the device itself is very small. Wavelength λ1 = 870.0 for the element in the on state
When irradiated with information signal light 410 nm, the wavelength λ1 == which matches the resonant wavelength is generated by an operation similar to that of a laser amplifier.
870. Onm information signal light 510 was emitted as shown in FIG. 3(d). Here, the intensity of the information signal light is /J) lower than the intensity of the control signal light, and this is a necessary condition in order to turn on the element with the control signal light, but not with the information signal light. .

第4図は第1図の光スイッチング装置の駆動方法の第2
の実施例を示す図である。第4図(a)に示したように
、アドレス光300、制御信号光400、情報信号光4
10、リセット光310を順次pnpn半導体素子20
1に照射した。実験に用いたpnpn半導体素子201
は第8図の素子と同様とした。アドレス光検出回路10
2がアドレス光300を検出したら、駆動系106を通
じて駆動同期回路103から電圧を発生し駆動系107
を通してpnpn半導体素子201にセットパルス71
を印加した。ここではアドレス光300に印加電圧の大
きさ、形状の情報があり、第4図(b)のようにセット
パルス71の始めの部分(制御光入射時に対応)の電圧
は後の部分より高くなるようにしている。また、アドレ
ス光検出回路102がリセット光310を検出したら、
駆動系106を通じて駆動同期回路103がら電圧を発
生し、駆動系107を通してpnpn半導体素子201
にリセットパルス(電圧Vr = −0,5V)90を
印加した。
Figure 4 shows the second method of driving the optical switching device shown in Figure 1.
It is a figure showing an example of. As shown in FIG. 4(a), address light 300, control signal light 400, information signal light 4
10. The reset light 310 is sequentially applied to the pnpn semiconductor device 20
1 was irradiated. PNPN semiconductor device 201 used in the experiment
was the same as the element shown in FIG. Address light detection circuit 10
2 detects the address light 300, a voltage is generated from the drive synchronization circuit 103 through the drive system 106, and the drive system 107
Set pulse 71 to the pnpn semiconductor element 201 through
was applied. Here, the address light 300 has information on the magnitude and shape of the applied voltage, and as shown in FIG. 4(b), the voltage at the beginning of the set pulse 71 (corresponding to when the control light is incident) is higher than at the later part. That's what I do. Furthermore, when the address light detection circuit 102 detects the reset light 310,
A voltage is generated from the drive synchronization circuit 103 through the drive system 106, and the pnpn semiconductor element 201 is generated through the drive system 107.
A reset pulse (voltage Vr = -0.5V) 90 was applied to.

この場合、印加電圧のみではpnpn半導体素子はオン
状態にならず、第4図(a)、(b)に示したように制
御信号光400(波長870nm、 Ps以上の光エネ
ルギー)をセットパルスにタイミングを合わせてpnp
H半導体素子に入射することにより素子がオン状態にな
リ、それに伴い素子に電流が110mA流れた。この時
、セントパルス71は制御信号光入射時の印加電圧を4
,5vとし、情報信号光入射時の印加電圧(4,OV)
よりも高くなるように設定した。これにより、第4図(
e)に示すようにpn、pn半導体素子に閾電流100
mAよりも大きな電流が流れるため発振し、自ら発光を
始めた。第4図(d)に示すようにこの特約3mWの光
出力の制御信号光500が得られた。情報信号光入射時
にはpnpn半導体素子には90mAの電流しか流れず
、素子の発振閾電流以下のために発振は起こらず、レー
ザアンプと同様な動作により発振波長に合った波長λ1
 = 870.Onmの出力情報信号光510が出射さ
れた。
In this case, the pnpn semiconductor element does not turn on with only the applied voltage, and the control signal light 400 (wavelength 870 nm, light energy of Ps or higher) is used as a set pulse as shown in FIGS. 4(a) and (b). pnp at the right time
By entering the H semiconductor element, the element was turned on, and accordingly, a current of 110 mA flowed through the element. At this time, the cent pulse 71 changes the applied voltage when the control signal light is incident to 4
, 5V, and the applied voltage (4, OV) when the information signal light is incident.
It was set to be higher than that. As a result, Figure 4 (
As shown in e), a threshold current of 100 is applied to the pn and pn semiconductor elements.
Because a current larger than mA flows through it, it oscillates and begins to emit light on its own. As shown in FIG. 4(d), a control signal light 500 having an optical output of approximately 3 mW was obtained. When the information signal light is incident, only 90 mA of current flows through the pnpn semiconductor element, and since it is below the oscillation threshold current of the element, oscillation does not occur, and the wavelength λ1 matching the oscillation wavelength is generated by the same operation as a laser amplifier.
=870. Onm output information signal light 510 was emitted.

第5図は第1図の光スイッチング装置の駆動方法の第3
の実施例を示す図である。第5図(a)に示したように
、アドレス光300、制御信号光400、情報信号光4
11(波長λ1 = 87(10nm)、情報信号光4
12(波長λ2 = 870.2nm)、リセット光3
10、アドレス光301、制御信号光400、情報信号
光411.412を順次pnpn半導体素子201に照
射した。実験に用いたpnpn半導体素子201は第8
図の素子と同様とした。アドレス光自身に印加電圧の大
きさの情報を与えておき、アドレス光検出回路102が
アドレス光300を検出したら、駆動系106を通じて
駆動同期回路103から電圧を発生し、駆動系107を
通してpnpn半導体素子201に第5図(b)に示す
ようにセットパルス80(電圧4.OV)を印加した。
Figure 5 shows the third method of driving the optical switching device shown in Figure 1.
It is a figure showing an example of. As shown in FIG. 5(a), address light 300, control signal light 400, information signal light 4
11 (wavelength λ1 = 87 (10 nm), information signal light 4
12 (wavelength λ2 = 870.2 nm), reset light 3
10. The pnpn semiconductor element 201 was sequentially irradiated with address light 301, control signal light 400, and information signal light 411 and 412. The pnpn semiconductor element 201 used in the experiment was the eighth
It was the same as the element shown in the figure. Information on the magnitude of the applied voltage is given to the address light itself, and when the address light detection circuit 102 detects the address light 300, a voltage is generated from the drive synchronization circuit 103 through the drive system 106, and the voltage is generated through the drive system 107 to the pnpn semiconductor element. A set pulse 80 (voltage 4.OV) was applied to 201 as shown in FIG. 5(b).

また、アドレス光検出回路102がリセット光310を
検出したら、駆動系106を通じて駆動同期回路103
から電圧を発生し、駆動系107を通してpnpn半導
体素子201にリセットパルス(電圧Vr= −0,5
V)90を印加した。引き続き、アドレス光検出回路1
02がアドレス光301を検出したら、駆動系106を
通じて駆動同期回路103から電圧を発生し、駆動系1
07を通してpnpn半導体素子201にセットパルス
81(電圧3.9V)を印加した。ここではアドレス光
300と301の情報が異なるため、セットパルス電圧
80と81の電圧値が異なっている。この場合、印加電
圧のみではpnpn半導体素子はオン状態になれず、第
5図に示したように、制御信号光400(波長870n
m、 Ps以上の光エネルギー)をセットパルスにタイ
ミングを合わせてpnpn半導体素子に入射することに
より素子がオン状態になり、それに伴い第5図(C)に
示すように素子に電流が流れた。情報信号光入射時には
セットパルス80をpnpn半導体素子に印加したとき
は90mAの電流しか流れず、素子の発振閾電流以下の
ために発振は起こらず、レーザアンプと同様な動作によ
り共振波長に合った波長スエ=870.On、mの出力
情報信号光511のみが第5図(d)に示すように出射
された。また、セットパルス81をpnpn半導体素子
に印加したときは88mAの電流しか流れず、素子の発
振閾電流以下のために発振は起こらず、レーザアンプと
同様な動作により共振波長に合った波長λ2 = 87
0.2nmの出力情報信号光512のみが選択的に増幅
された。
Further, when the address light detection circuit 102 detects the reset light 310, the drive synchronization circuit 103 passes through the drive system 106.
A reset pulse (voltage Vr=-0,5
V) 90 was applied. Next, address light detection circuit 1
02 detects the address light 301, a voltage is generated from the drive synchronization circuit 103 through the drive system 106, and the drive system 1
A set pulse 81 (voltage 3.9 V) was applied to the pnpn semiconductor element 201 through 07. Here, since the information of the address lights 300 and 301 is different, the voltage values of the set pulse voltages 80 and 81 are different. In this case, the pnpn semiconductor element cannot be turned on by only the applied voltage, and as shown in FIG.
The device was turned on by entering the pnpn semiconductor device with light energy of more than m, Ps at the same timing as the set pulse, and a current flowed through the device as shown in FIG. 5(C). When the information signal light is input, when a set pulse of 80 is applied to the pnpn semiconductor element, only a current of 90 mA flows, and since it is below the oscillation threshold current of the element, oscillation does not occur, and the operation similar to that of a laser amplifier matches the resonant wavelength. Wavelength Sue=870. Only the On, m output information signal light 511 was emitted as shown in FIG. 5(d). Furthermore, when the set pulse 81 is applied to the pnpn semiconductor device, only a current of 88 mA flows, which is below the oscillation threshold current of the device, so oscillation does not occur, and the wavelength λ2 = matching the resonance wavelength due to the same operation as a laser amplifier. 87
Only the 0.2 nm output information signal light 512 was selectively amplified.

第6図は第1図の光スイッチング装置の駆動方法の第4
の実施例を示す図である。第6図(a)に示したように
、アドレス光300、制御信号光400、情報信号光4
11(波長870.On’m)、情報信号光412(波
長870.2nm)、リセット光310、アドレス光3
01、制御信号光400、情報信号光411.412を
順次pnpn半導体素子201に照射した。実験に用い
たpnpn半導体素子201は第8図の素子と同様とし
た。アドレス光自身に印加電圧の大きさの情報を与えて
おき、アドレス光検出回路102がアドレス光300を
検出したら、駆動系106を通じて駆動同期回路103
から電圧を発生し、駆動系107を通してpnpn半導
体素子201に第6図のようにセットパルス82(制御
信号光入射時に4.5v、情報信号光入射時に4.OV
)を印加した。また、アドレス光検出回路102がリセ
ット光310を検出したら、駆動系106を通じて駆動
同期回路103から電圧を発生し、駆動系107を通し
てpn、pn半導体素子201にリセットパルス(電圧
Vr=−0,5V)90を印加した。引き続き、アドレ
ス光検出回路102がアドレス光301を検出したら、
駆動系106を通じて駆動同期回路103から電圧を発
生し、駆動系107を通してpnpn半導体素子201
にセットパルス83(制御信号光入射時に4.5V、情
報信号光入射時に3.9V)を印加した。この場合、印
加電圧のみではpnpn半導体素子はオン状態になれず
、第6図に示したように、制御信号光400(波長87
0nm、 Ps以上の光エネルギー)をセントパルスに
タイミングを合わせてpnpn半導体素子に入射するこ
とにより素子がオン状態になり、それに伴い素子に電流
が流れた。第6図(C)に示すようにセットパルス82
.83の制御信号光入射時の電圧を4.5vとし、情報
信号光入射時の印加電圧よりも高くなるように設定した
ことで、pnpn半導体素子に閾電流100mAよりも
大きな電流が110mA流れるため発振し、自ら発光を
始めた。第6図(d)に示すようにこのとき約3mAの
光出力の制御信号光500が得られた。情報信号光入射
時にはセットパルス82をpnpn半導体素子に印加し
たときは90mAの電流しか流れず、素子の発振閾電流
以下のために発振は起こらず、レーザアンプと同様な動
作により共振波長に合った波長λ□=870.Onmの
出力情報信号光511のみが出射された。また、セット
パルス83をpnpn半導体素子に印加した場合、情報
信号光入射時には88m、Aの電流しか流れず、素子の
発振閾電流以下のために発振は起こらず、レーザアンプ
と同様な動作により共振波長に合った波長λ2=870
.2nmの出力情報信号光512のみが選択的に増幅さ
れた。
FIG. 6 shows the fourth method of driving the optical switching device shown in FIG.
It is a figure showing an example of. As shown in FIG. 6(a), address light 300, control signal light 400, information signal light 4
11 (wavelength 870.On'm), information signal light 412 (wavelength 870.2 nm), reset light 310, address light 3
01, control signal light 400, and information signal light 411 and 412 were sequentially irradiated onto the pnpn semiconductor element 201. The pnpn semiconductor device 201 used in the experiment was similar to the device shown in FIG. Information on the magnitude of the applied voltage is given to the address light itself, and when the address light detection circuit 102 detects the address light 300, the address light is sent to the drive synchronization circuit 103 through the drive system 106.
A set pulse 82 (4.5V when the control signal light is incident, 4.OV when the information signal light is incident) is generated from
) was applied. Furthermore, when the address light detection circuit 102 detects the reset light 310, a voltage is generated from the drive synchronization circuit 103 through the drive system 106, and a reset pulse (voltage Vr=-0,5V )90 was applied. Subsequently, when the address light detection circuit 102 detects the address light 301,
A voltage is generated from the drive synchronization circuit 103 through the drive system 106, and the pnpn semiconductor element 201 is generated through the drive system 107.
A set pulse 83 (4.5 V when the control signal light is incident, 3.9 V when the information signal light is incident) was applied to the. In this case, the pnpn semiconductor element cannot be turned on only by the applied voltage, and as shown in FIG.
By injecting a light energy of 0 nm, Ps or more into the pnpn semiconductor element at the same timing as the cent pulse, the element was turned on, and a current accordingly flowed through the element. Set pulse 82 as shown in FIG. 6(C)
.. By setting the voltage applied when the control signal light of 83 is 4.5V, which is higher than the voltage applied when the information signal light enters, a current of 110mA, which is larger than the threshold current of 100mA, flows through the pnpn semiconductor element, causing oscillation. Then, it began to emit light on its own. As shown in FIG. 6(d), a control signal light 500 with an optical output of about 3 mA was obtained at this time. When the set pulse 82 is applied to the pnpn semiconductor element when the information signal light is incident, only a current of 90 mA flows, and since it is below the oscillation threshold current of the element, oscillation does not occur, and the resonant wavelength is matched by an operation similar to that of a laser amplifier. Wavelength λ□=870. Only Onm output information signal light 511 was emitted. In addition, when the set pulse 83 is applied to a pnpn semiconductor element, only a current of 88 mA flows when the information signal light is incident, and oscillation does not occur because the oscillation threshold current of the element is lower than the oscillation threshold current, and resonance occurs due to the same operation as a laser amplifier. Wavelength λ2 that matches the wavelength = 870
.. Only the 2 nm output information signal light 512 was selectively amplified.

第2図は、本発明の光スイッチング装置の別の実施例を
示す図である。第2図はpn、pn素子を2個備えそれ
に伴う配線を有する点が異なるだけであり、装置の基本
的機能や動作原理は第1図の装置3′二同じである。
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the optical switching device of the present invention. The basic function and operating principle of the device is the same as the device 3' in FIG. 1, except that FIG. 2 has two pn and pn elements and associated wiring.

本発明の第5の実施例を第2図と第7図を用いて説明す
る。第7図は駆動方法を説明するための図で、第7図(
a)〜(d)はpnpn素子201の場合、(e)〜(
h)は素子202の場合を示す。アドレス光300、制
御信号光400、情報信号光410、リセット光310
を順次pnpn半導体素子201.202に照射した。
A fifth embodiment of the present invention will be described using FIGS. 2 and 7. Figure 7 is a diagram for explaining the driving method.
In the case of the pnpn element 201, a) to (d) are (e) to (
h) shows the case of element 202. Address light 300, control signal light 400, information signal light 410, reset light 310
were sequentially irradiated onto the pnpn semiconductor elements 201 and 202.

実験に用いたpnpn半導体素子201.202は第8
図と同様としなるアドレス光検出回路102がアドレス
光300を検出したら、駆動系106を通じて駆動同期
回路103から電圧を発生し駆動系107.108を通
してpnpn半導体素子201.202に時系列的にセ
ットパルス、電圧Vl =4.0V)72.73をそれ
ぞれ印加した。また、アドレス光検出回路102がリセ
ット光310を検出したら、駆動系106を通じて駆動
同期回路103がら電圧を発生し、駆動系107を通し
てpnpn半導体素子201にリセットパルス(電圧V
r = −0,5V)90を印加した。
The pnpn semiconductor elements 201 and 202 used in the experiment were the 8th
When the address light detection circuit 102, which is similar to that shown in the figure, detects the address light 300, a voltage is generated from the drive synchronization circuit 103 through the drive system 106, and set pulses are applied to the pnpn semiconductor elements 201 and 202 in time series through the drive system 107 and 108. , voltage Vl = 4.0V) 72.73 were applied, respectively. Further, when the address light detection circuit 102 detects the reset light 310, a voltage is generated from the drive synchronization circuit 103 through the drive system 106, and a reset pulse (voltage V
r = −0,5 V) 90 was applied.

印加電圧と入射光とのタイミングをpnpn素子201
の場合を第7図(a)、(b)にpnpn素子202の
場合を第7図(e)、(Oに示した。この場合、印加電
圧のみではpnpn半導体素子はオン状態にならず、制
御信号光400(波長870nm、 Ps以上の光エネ
ルギー)をアドレス光300の情報に従って、セットパ
ルスにタイミングを合わせて入射したpnpn半導体素
子201のみがオン状態になり、それに伴い第7図(C
)に示したように電流が流れた。pnpn素子202で
は第7図(0のように、アドレス光の情報により、セッ
トパルス73がセットパルス72に比べ時間的に遅れて
いるため、制御信号光400とタイミングが合わず、第
7図(g)のように電流は流れず、従って第7図(h)
のよう(二発光もしない。オン状態になったpnpn素
子201にセットパルスを印加している間は、素子には
90mAの電流が流れ、これは素子の発振閾電流以下の
ため発振は起こらず、素子自身からの発光は非常にl」
・かい。
The timing of the applied voltage and the incident light is determined by the pnpn element 201.
The case of the pnpn element 202 is shown in FIGS. 7(a) and 7(b), and the case of the pnpn element 202 is shown in FIG. Only the pnpn semiconductor element 201 to which the control signal light 400 (wavelength: 870 nm, light energy of Ps or higher) is incident in accordance with the information of the address light 300 and is timed to the set pulse is turned on, and accordingly, as shown in FIG.
), a current flowed as shown in In the pnpn element 202, as shown in FIG. 7(0), the set pulse 73 is delayed in time compared to the set pulse 72 due to the information of the address light, so the timing does not match with the control signal light 400, No current flows as shown in g), therefore, as shown in Fig. 7 (h)
(No light is emitted twice. While a set pulse is applied to the pnpn element 201 that is in the on state, a current of 90 mA flows through the element, and since this is less than the oscillation threshold current of the element, no oscillation occurs. , the light emission from the element itself is very l'
·shellfish.

pnpn半導体素子201.202に波長λ1=870
.0nmの情報信号光410を照射したところ、第7図
(d)のようにオン状態になった素子201のみがら情
報信号光510が出射された。このようにアドレス光に
より特定の素子のみを発光させ、情報を伝達することが
できる。
Wavelength λ1=870 for pnpn semiconductor elements 201 and 202
.. When the information signal light 410 of 0 nm was irradiated, the information signal light 510 was emitted only from the element 201 which was in the on state as shown in FIG. 7(d). In this way, the address light causes only a specific element to emit light, thereby making it possible to transmit information.

この実施例ではpnpn半導体素子を2個用いた例を示
したが更に素子数を増やすことにより、より大容量の情
報の伝送ができる。
Although this embodiment shows an example using two pnpn semiconductor elements, by further increasing the number of elements, a larger amount of information can be transmitted.

光スイッチング素子の駆動方法の第1、第3の実施例で
は、制御信号光が素子内に吸収され消滅するか、あるい
は次段の素子をスイッチングするには不十分な光量しか
得られず、情報信号を何段も引き継ぐさきには、毎回何
等かの方法により制御信号光を付加する必要があるが、
第2、第4の実施例では、素子自身の発光で制御信号を
作り出すことが出来る。ここで素子に印加するセットパ
ルスを2段階とするのは、同じオン状態であっても制御
信号光入射時には発振を生じ、情報信号光入射時には発
振を生じさせないために必要な条件である。
In the first and third embodiments of the method for driving an optical switching element, the control signal light is absorbed into the element and disappears, or the amount of light is insufficient to switch the next stage element, and the information is lost. Before passing the signal over many stages, it is necessary to add a control signal light by some method each time.
In the second and fourth embodiments, the control signal can be generated by the light emission of the element itself. The reason why the set pulse applied to the element is applied in two stages is a necessary condition so that even in the same on state, oscillation occurs when the control signal light is incident, and oscillation does not occur when the information signal light is incident.

本実施例で示した光スイッチング装置とその駆動方法に
より、IGb/sの高速伝送を簡単な駆動回路で、しか
も低消費電力で実現できた。また波長多重を用いること
にさらに大容量化できる。例えば10波長多重にすれば
10Gb/sの伝送が可能である。
By using the optical switching device and its driving method shown in this example, high-speed transmission of IGb/s can be achieved with a simple driving circuit and low power consumption. Furthermore, the capacity can be further increased by using wavelength multiplexing. For example, if 10 wavelengths are multiplexed, transmission of 10 Gb/s is possible.

(発明の効果) 光情報処理や光交換に応用可能な光スイッチング装置及
び光スイッチング装置の駆動方法に関するもので、人力
信号としてアドレス光、制御信号光、情報信号光を時系
列に入射し、アドレス光検出回路がアドレス光を検出し
たら、駆動同期回路によって電圧を発生する構成とする
ことにより、素子のオン、オフスピード以上には動作速
度を上げられない問題や、消費パワーが大きくなる問題
、更に、情報信号を次段に送るか送らないかを選択する
ためには駆動回路が複雑になる問題を解決できたる また、pnpn半導体素子に波長多重化された情報信号
光を照射し、アドレス光の持つ情報により印加電圧を制
御し、所望の波長の情報信号光のみを選択することで、
伝送容量を容易に大きくすることができた。
(Effects of the Invention) This invention relates to an optical switching device and a method for driving an optical switching device that can be applied to optical information processing and optical switching, in which address light, control signal light, and information signal light are input in time series as human signals, and address light is By configuring the drive synchronization circuit to generate a voltage when the photodetector circuit detects the address light, it solves the problem of not being able to increase the operating speed beyond the on/off speed of the element, and the problem of increased power consumption. This solves the problem of complicating the drive circuit in order to select whether or not to send the information signal to the next stage.Also, by irradiating the PNPN semiconductor element with wavelength-multiplexed information signal light, the address light can be By controlling the applied voltage based on the information held and selecting only the information signal light of the desired wavelength,
Transmission capacity could be easily increased.

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

第1図は本発明の光スイッチング装置の一実施例を示す
図である。第2図は本発明の光スイッチング装置の別の
実施例を示す図である。第3図(a)〜(d)は、本発
明の光スイッチング装置の駆動方法の第1の実施例を示
す図である。第4図(a)〜(d)は、本発明の光スイ
ッチング装置の騒動方法の第2の実施例を示す図である
。第5図(a)〜(d)は、本発明の光スイッチング装
置の駆動方法の第3の実施例を示す図である。第6図(
a)〜(d)は、本発明の光スイッチング装置の駆動方
法の第4の実施例を示す図である。第7図(a)〜(h
)は、本発明の光スイッチング装置の駆動方法の第5の
実施例を示す図である。第8図は素子の斜視図、第9図
は素子の電流−光出力特性図、第10図は発振スペクト
ルを示す図、第11図は、従来の素子と回路を示す図、
第12図(a)〜(C)、第13図(a)〜(C)はそ
れぞれ従来例の駆動方法を示す図、第14図は駆動方法
の1例を示す図、第15図は、素子の電流−電圧特性図
、第16図は電流と共振波長との関係を示す図である。 1はn−GaAs基板、2はn−Al□、4Ga□、6
As、3はp−Al0,25Ga□、75As、4およ
び6は1−AIo、25Gao、75As15は1−G
aAs、7はn−A1.0,25Ga□、75As、8
はp−AI□、4Ga□、6As、9はp−GaAs、
 10はp型電極、11はn型電極、12はpnpn半
導体素子、30は負荷抵抗、31は電源、32は入力光
、33は出力光、60及び、70.71.72.73.
80.81.82.83はセットパルス、66及び90
はリセットパルス、101は光情報入力伝達線、102
はアドレス光検出回路、103は駆動同期回路、104
は分岐光信号線、105は光情報出力伝達線、106.
107.108は駆動系、201.202はpnpn半
導体素子、300.301はアドレス光、310はリセ
ット光、400は制御信号光、62及び410.411
.412は情報信号光、6;lは出力信号光、500は
制御信号(出力)光、510.511.512は情報信
号(出力)光である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an optical switching device of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the optical switching device of the present invention. FIGS. 3(a) to 3(d) are diagrams showing a first embodiment of the method for driving an optical switching device of the present invention. FIGS. 4(a) to 4(d) are diagrams showing a second embodiment of the method for causing trouble in an optical switching device according to the present invention. FIGS. 5(a) to 5(d) are diagrams showing a third embodiment of the method for driving an optical switching device of the present invention. Figure 6 (
a) to (d) are diagrams showing a fourth embodiment of the method for driving an optical switching device of the present invention. Figure 7 (a) to (h)
) is a diagram showing a fifth embodiment of the method for driving an optical switching device of the present invention. FIG. 8 is a perspective view of the device, FIG. 9 is a current-light output characteristic diagram of the device, FIG. 10 is a diagram showing an oscillation spectrum, and FIG. 11 is a diagram showing a conventional device and circuit.
12(a) to (C) and FIG. 13(a) to (C) are diagrams each showing a conventional driving method, FIG. 14 is a diagram showing an example of a driving method, and FIG. 15 is a diagram showing a conventional driving method. The current-voltage characteristic diagram of the element, FIG. 16, is a diagram showing the relationship between current and resonance wavelength. 1 is n-GaAs substrate, 2 is n-Al□, 4Ga□, 6
As, 3 is p-Al0,25Ga□, 75As, 4 and 6 are 1-AIo, 25Gao, 75As15 is 1-G
aAs, 7 is n-A1.0, 25Ga□, 75As, 8
is p-AI□, 4Ga□, 6As, 9 is p-GaAs,
10 is a p-type electrode, 11 is an n-type electrode, 12 is a pnpn semiconductor element, 30 is a load resistor, 31 is a power source, 32 is input light, 33 is output light, 60 and 70.71.72.73.
80.81.82.83 are set pulses, 66 and 90
is a reset pulse, 101 is an optical information input transmission line, 102
103 is an address light detection circuit, 103 is a drive synchronization circuit, and 104 is an address light detection circuit.
105 is a branch optical signal line, 105 is an optical information output transmission line, and 106.
107.108 is a drive system, 201.202 is a pnpn semiconductor element, 300.301 is an address light, 310 is a reset light, 400 is a control signal light, 62 and 410.411
.. 412 is information signal light, 6;l is output signal light, 500 is control signal (output) light, and 510.511.512 is information signal (output) light.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数本に分岐された光情報伝達入力線と、該光情
報伝達入力線の内の少なくとも1つに接続されたアドレ
ス光検出回路と、前記複数本に分岐された光情報伝達入
力線の内、前記アドレス光検出回路に接続されていない
線に接続されたpnpn半導体素子と、前記アドレス光
検出回路と第1の駆動系を介して接続された駆動同期回
路と、前記駆動同期回路と前記pnpn半導体素子とを
接続する第2の駆動系と、前記pnpn半導体素子に接
続された光情報伝達出力線とを備えることを特徴とする
光スイッチング装置。
(1) An optical information transmission input line branched into a plurality of lines, an address photodetection circuit connected to at least one of the optical information transmission input lines, and an optical information transmission input line branched into the plurality of lines. Among them, a pnpn semiconductor element connected to a line not connected to the address photodetection circuit, a drive synchronization circuit connected to the address photodetection circuit via a first drive system, and the drive synchronization circuit. An optical switching device comprising: a second drive system connecting the pnpn semiconductor element; and an optical information transmission output line connected to the pnpn semiconductor element.
(2)請求項1記載の光スイッチング装置であって、前
記駆動同期回路と複数のpnpn半導体素子とが第2の
駆動系を介して接続され、前記1つの駆動同期回路で前
記複数のpnpn半導体素子が時系列的に駆動されるこ
とを特徴とする光スイッチング装置。
(2) The optical switching device according to claim 1, wherein the drive synchronization circuit and a plurality of pnpn semiconductor elements are connected via a second drive system, and the one drive synchronization circuit connects the plurality of pnpn semiconductor elements. An optical switching device characterized in that elements are driven in time series.
(3)請求項1または請求項2記載の光スイッチング装
置であって、前記pnpn半導体素子が、p型半導体か
ら成るアノード領域とn型半導体から成るカソード領域
が前記アノード領域及びカソード領域の禁制帯幅より狭
い複数の半導体層から成るゲート領域を挟み、かつ、低
インピーダンス状態で誘導放出光を発することを特徴と
する光スイッチング装置。
(3) The optical switching device according to claim 1 or 2, wherein the pnpn semiconductor element has an anode region made of a p-type semiconductor and a cathode region made of an n-type semiconductor in a forbidden band of the anode region and the cathode region. An optical switching device sandwiching a gate region made of a plurality of semiconductor layers narrower than the width, and emitting stimulated emission light in a low impedance state.
(4)pnpn半導体素子に電圧を印加するタイミング
の情報を有するアドレス光を照射する工程と、前記pn
pn半導体素子の動作状態を設定する制御信号光を照射
する工程と、情報信号光を照射する工程と、リセット光
を照射する工程と、前記アドレス光をアドレス光検出回
路によって検出する工程と、駆動同期回路が前記アドレ
ス光が有している情報に応じたタイミングで前記pnp
n半導体素子のアノードとカソード間に正の電圧を印加
する工程と、前記リセット光を検出する工程と、前記駆
動同期回路が前記リセット光が有している情報に応じた
タイミングで前記pnpn半導体素子のアノードとカソ
ード間に負の電圧を印加する工程とを備えることを特徴
とする光スイッチング装置の駆動方法。
(4) irradiating the pnpn semiconductor element with address light having timing information for applying voltage;
A step of irradiating a control signal light that sets the operating state of the pn semiconductor element, a step of irradiating an information signal light, a step of irradiating a reset light, a step of detecting the address light by an address light detection circuit, and a step of driving. A synchronous circuit detects the pnp at a timing according to information contained in the address light.
a step of applying a positive voltage between the anode and cathode of the n-semiconductor element; a step of detecting the reset light; A method for driving an optical switching device, comprising: applying a negative voltage between an anode and a cathode.
(5)pnpn半導体素子に電圧を印加するタイミング
と印加電圧の大きさの情報とを有するアドレス光を照射
する工程と、前記pnpn半導体素子の動作状態を設定
する制御信号光を照射する工程と、波長多重化された情
報信号光を照射する工程と、リセット光を照射する工程
と、前記アドレス光をアドレス光検出回路によって検出
する工程と、駆動同期回路が前記アドレス光を有してい
る情報に応じて前記pnpn半導体素子のアノードとカ
ソード間に正の電圧を印加する工程と、前記の正の印加
電圧により前記の波長多重化された情報信号光の中から
所望の波長の情報信号光のみを選択する工程と、前記リ
セット光を検出する工程と、前記駆動同期回路が前記リ
セット光が有している情報に応じたタイミングで前記p
npn半導体素子のアノードとカソード間に負の電圧を
印加する工程を備えることを特徴とする光スイッチング
装置の駆動方法。
(5) a step of irradiating the pnpn semiconductor element with address light having information on the timing of applying a voltage and the magnitude of the applied voltage; and a step of irradiating a control signal light that sets the operating state of the pnpn semiconductor element; A step of irradiating wavelength-multiplexed information signal light, a step of irradiating reset light, a step of detecting the address light by an address light detection circuit, and a step of detecting the address light by a drive synchronization circuit. a step of applying a positive voltage between the anode and cathode of the pnpn semiconductor element accordingly; and applying the positive voltage to only the information signal light of a desired wavelength from the wavelength-multiplexed information signal light. a step of selecting the reset light, a step of detecting the reset light, and a step of the drive synchronization circuit detecting the p
A method for driving an optical switching device, comprising the step of applying a negative voltage between an anode and a cathode of an npn semiconductor element.
(6)請求項4または請求項5記載の光スイッチング装
置の駆動方法であって、前記制御信号光と同期して前記
駆動同期回路が発生する電圧の強度が、前記情報信号光
入射時に前記駆動同期回路が発生する電圧よりも大きい
ことを特徴とする光スイッチング装置の駆動方法。
(6) The method for driving an optical switching device according to claim 4 or 5, wherein the intensity of the voltage generated by the drive synchronization circuit in synchronization with the control signal light is such that the intensity of the voltage generated by the drive synchronization circuit when the information signal light is incident is A method for driving an optical switching device, characterized in that the voltage is higher than the voltage generated by a synchronous circuit.
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DE69130493T DE69130493T2 (en) 1990-04-27 1991-04-26 Control method and control arrangement for a semiconductor PNPN device
CA002041316A CA2041316C (en) 1990-04-27 1991-04-26 Driving method and apparatus of a pnpn semiconductor device
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63299418A (en) * 1987-05-29 1988-12-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical matrix switch

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