JPH05251818A - 双安定光電気部品としての半導体レ−ザの動作方法 - Google Patents
双安定光電気部品としての半導体レ−ザの動作方法Info
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- JPH05251818A JPH05251818A JP4323214A JP32321492A JPH05251818A JP H05251818 A JPH05251818 A JP H05251818A JP 4323214 A JP4323214 A JP 4323214A JP 32321492 A JP32321492 A JP 32321492A JP H05251818 A JPH05251818 A JP H05251818A
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- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、分岐した空洞層を備えた半導体レ
−ザが光スイッチおよびメモリとして使用される動作方
法を得ることを目的とする。 【構成】 基体2 にモノリシに集積され、基体のベース
正面と同一平面に延在する空洞層41を有し、分岐され、
複数の分離した制御可能な領域8,9,10,11 を含む半導体
レ−ザの動作方法において、変化に対応して半導体レ−
ザが第１の波長または第２の波長で光を放射するように
少なくとも１つの領域で電荷キャリア密度が変化される
ことを特徴とする。
−ザが光スイッチおよびメモリとして使用される動作方
法を得ることを目的とする。 【構成】 基体2 にモノリシに集積され、基体のベース
正面と同一平面に延在する空洞層41を有し、分岐され、
複数の分離した制御可能な領域8,9,10,11 を含む半導体
レ−ザの動作方法において、変化に対応して半導体レ−
ザが第１の波長または第２の波長で光を放射するように
少なくとも１つの領域で電荷キャリア密度が変化される
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、分岐した空洞層を有す
る半導体レ−ザに基ずく。
る半導体レ−ザに基ずく。
【０００２】
【従来の技術】このような半導体レ−ザは文献（“Elec
tronics Letters ”1990年２月15日、26巻、No.4、243
〜244 頁）に記載されている。これはｎド−プ処理した
燐化インジウム基体にモノリシックに集積されている。
基体の下面はベース表面と呼ばれている。ベース表面と
同一平面である平面上には燐化砒素ガリウムインジウム
(InGaAsP) の空洞層が延在している。これは分岐してお
り上部から見ると“Ｙ”型である。空洞層の上面はま
た、例えば交差等の異なった形態を有していてもよい。
重要なことは空洞層は接触していることである。このこ
とは、複数の片でできているのではなく単一のエッジを
有する単一の片でつくられているので空洞層上面が“単
独に接触する領域”であると考えられる故に空洞層の平
面における位相規定の意味で記載され得る。空洞層は燐
化インジウム基体上に延在する燐化インジウムのｎド−
プした緩衡層の平面上に位置している。
tronics Letters ”1990年２月15日、26巻、No.4、243
〜244 頁）に記載されている。これはｎド−プ処理した
燐化インジウム基体にモノリシックに集積されている。
基体の下面はベース表面と呼ばれている。ベース表面と
同一平面である平面上には燐化砒素ガリウムインジウム
(InGaAsP) の空洞層が延在している。これは分岐してお
り上部から見ると“Ｙ”型である。空洞層の上面はま
た、例えば交差等の異なった形態を有していてもよい。
重要なことは空洞層は接触していることである。このこ
とは、複数の片でできているのではなく単一のエッジを
有する単一の片でつくられているので空洞層上面が“単
独に接触する領域”であると考えられる故に空洞層の平
面における位相規定の意味で記載され得る。空洞層は燐
化インジウム基体上に延在する燐化インジウムのｎド−
プした緩衡層の平面上に位置している。
【０００３】さらに、空洞層上に別の層が設けられてい
る。緩衡層の上のこれらの層および空洞層はエッチング
により生成されるメサを形成する。ベース表面と同一平
面の平面ではメサは空洞層と同様Ｙ型を有する。
る。緩衡層の上のこれらの層および空洞層はエッチング
により生成されるメサを形成する。ベース表面と同一平
面の平面ではメサは空洞層と同様Ｙ型を有する。
【０００４】分岐した空洞層を有するこのようなレ−ザ
は前述の文献によると光通信伝送システムの電気的に制
御可能な光源として設けられている。特に空洞層上に延
在する金属層が幾つかの電極に分割され、空洞層領域が
異なった動作電流により制御されると、このようなレ−
ザは非常に広範囲の波長域にわたって同調され得る放射
波長によって識別される。このことは前述の文献で記載
されたように電気的に制御可能な光源として使用するの
に最も重要な特性である。
は前述の文献によると光通信伝送システムの電気的に制
御可能な光源として設けられている。特に空洞層上に延
在する金属層が幾つかの電極に分割され、空洞層領域が
異なった動作電流により制御されると、このようなレ−
ザは非常に広範囲の波長域にわたって同調され得る放射
波長によって識別される。このことは前述の文献で記載
されたように電気的に制御可能な光源として使用するの
に最も重要な特性である。
【０００５】双安定部品は光伝送では重要性が高まって
いる。ここでの“双安定”は同様の方法で付勢すると、
即ち同一の電流又は同一の電圧では観察の下で付勢状態
が実現される方法によって部品は２つの異なった状態、
即ち低強度又は高強度の光放射或いは第１の波長の光ま
たは第２の波長の光を放射すると仮定される。
いる。ここでの“双安定”は同様の方法で付勢すると、
即ち同一の電流又は同一の電圧では観察の下で付勢状態
が実現される方法によって部品は２つの異なった状態、
即ち低強度又は高強度の光放射或いは第１の波長の光ま
たは第２の波長の光を放射すると仮定される。
【０００６】双安定部品は波長多重化スイッチシステム
および光デ−タ処理システムの光スイッチまたはメモリ
として使用されるのに適している。
および光デ−タ処理システムの光スイッチまたはメモリ
として使用されるのに適している。
【０００７】文献（“IEEE Photonics Technology Lett
ers ”２巻、No.9、1990年９月、623 〜625 頁）には２
つのセグメントを備え、波長双安定メモリとして動作す
るＤＦＢ［分布したフィ−ドバック］半導体レ−ザを記
載している。これは電気パルス手段によりセットされ、
450 ×10-12 秒以内でリセットされることができる。そ
れぞれの場合のＤＦＢ半導体レ−ザは互いに0.9 ｎｍの
間隔を隔てている２つの波長の一方で光を放射する。
ers ”２巻、No.9、1990年９月、623 〜625 頁）には２
つのセグメントを備え、波長双安定メモリとして動作す
るＤＦＢ［分布したフィ−ドバック］半導体レ−ザを記
載している。これは電気パルス手段によりセットされ、
450 ×10-12 秒以内でリセットされることができる。そ
れぞれの場合のＤＦＢ半導体レ−ザは互いに0.9 ｎｍの
間隔を隔てている２つの波長の一方で光を放射する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、分岐
した空洞層を備えた半導体レ−ザが光スイッチおよびメ
モリとして使用される方法を提供することである。
した空洞層を備えた半導体レ−ザが光スイッチおよびメ
モリとして使用される方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的は本発明によっ
て達成される。本発明は、基体にモノリシに集積され、
基体のベース正面と同一平面に延在する空洞層を有し、
分岐され、複数の分離した制御可能な領域を含む半導体
レ−ザの動作方法において、変化に対応して半導体レ−
ザが第１の波長または第２の波長で光を放射するように
領域の少なくとも１つで電荷キャリア密度が変化される
ことを特徴とする。
て達成される。本発明は、基体にモノリシに集積され、
基体のベース正面と同一平面に延在する空洞層を有し、
分岐され、複数の分離した制御可能な領域を含む半導体
レ−ザの動作方法において、変化に対応して半導体レ−
ザが第１の波長または第２の波長で光を放射するように
領域の少なくとも１つで電荷キャリア密度が変化される
ことを特徴とする。
【００１０】好ましい実施態様は特許請求の範囲の請求
項２以下に記載されている。波長双安定部品そしての優
れた動作モ−ドでは、半導体レ−ザは例えばマルチプレ
クサまたはデマルチプレクサまたは光サンプルおよび保
持部材として使用される。
項２以下に記載されている。波長双安定部品そしての優
れた動作モ−ドでは、半導体レ−ザは例えばマルチプレ
クサまたはデマルチプレクサまたは光サンプルおよび保
持部材として使用される。
【００１１】本発明は図面の実施例を参照してさらに詳
細に説明される。
細に説明される。
【００１２】
【実施例】図１は分岐空洞層を備えている従来技術の半
導体レ−ザを示している。これはｎド−プの燐化インジ
ウムの基体２を含む。その上には同様にｎド−プの燐化
インジウムからなる緩衡層３が配置されている。緩衡層
の一部はメサ４の最低部の層を形成し、これは上から見
るとＹ型を有する。メサ４は数段の層を有する。これは
燐化砒化ガリウムの空洞層41を含む。この空洞層はｐド
−プの燐化インジウムの被覆カバ−42により被覆されて
いる。その上にはｐ+ ド−プの砒化インジウムガリウム
の層接触層43が位置している。層41により被覆されない
メサ４の側面および緩衡層３の表面上では半絶縁燐化イ
ンジウムの層がメサ４に電気的絶縁と光導波を提供する
ように設けられている。この層の上部は接触層43の上部
表面と平面を形成する。層５は二酸化シリコンの保護層
６により被覆され、接触層43は金属層７により被覆され
る。
導体レ−ザを示している。これはｎド−プの燐化インジ
ウムの基体２を含む。その上には同様にｎド−プの燐化
インジウムからなる緩衡層３が配置されている。緩衡層
の一部はメサ４の最低部の層を形成し、これは上から見
るとＹ型を有する。メサ４は数段の層を有する。これは
燐化砒化ガリウムの空洞層41を含む。この空洞層はｐド
−プの燐化インジウムの被覆カバ−42により被覆されて
いる。その上にはｐ+ ド−プの砒化インジウムガリウム
の層接触層43が位置している。層41により被覆されない
メサ４の側面および緩衡層３の表面上では半絶縁燐化イ
ンジウムの層がメサ４に電気的絶縁と光導波を提供する
ように設けられている。この層の上部は接触層43の上部
表面と平面を形成する。層５は二酸化シリコンの保護層
６により被覆され、接触層43は金属層７により被覆され
る。
【００１３】３つの窪み44,45,46は金属層７にエッチイ
ングされ、レ−ザを４つの領域８、９、10、11に分離す
る。図１によると、窪み44,45,46は領域８〜11の間に設
定される光結合に応じて被覆層42にも延在するが空洞層
41には延在しない。８〜11の各領域で金属層７は第１の
電極を形成する。第２の電極は８〜11の各領域で基体２
の下に供給される金属層12により形成される。半導体レ
−ザ１の動作期間中、それぞれの場合に固定して設定さ
れるかまたは変化される電流が８〜11の各領域の１つの
金属層７から８〜11のそれぞれの領域を通って接地接点
まで流れる。この電流の流れる方向はレ−ザのそれぞれ
の領域の順方向と考えられる。
ングされ、レ−ザを４つの領域８、９、10、11に分離す
る。図１によると、窪み44,45,46は領域８〜11の間に設
定される光結合に応じて被覆層42にも延在するが空洞層
41には延在しない。８〜11の各領域で金属層７は第１の
電極を形成する。第２の電極は８〜11の各領域で基体２
の下に供給される金属層12により形成される。半導体レ
−ザ１の動作期間中、それぞれの場合に固定して設定さ
れるかまたは変化される電流が８〜11の各領域の１つの
金属層７から８〜11のそれぞれの領域を通って接地接点
まで流れる。この電流の流れる方向はレ−ザのそれぞれ
の領域の順方向と考えられる。
【００１４】空洞層41はその断面に量子ウェル層構造を
有するものであり、例えば、文献（“Appl. Phys. Let
t. ”巻39(10)、1981年11月15日、786 〜788 頁）に記
載されている。またはこれは異なった層構造を有してい
てもよい。層構造は本発明では重要ではない。
有するものであり、例えば、文献（“Appl. Phys. Let
t. ”巻39(10)、1981年11月15日、786 〜788 頁）に記
載されている。またはこれは異なった層構造を有してい
てもよい。層構造は本発明では重要ではない。
【００１５】半導体レ−ザ１の空洞層41が組成Ｉｎ0.62
Ｇａ0.38Ａｓ0.82Ｐ0.18を有すると半導体は約1520ｎｍ
の波長域で光を放射する。
Ｇａ0.38Ａｓ0.82Ｐ0.18を有すると半導体は約1520ｎｍ
の波長域で光を放射する。
【００１６】空洞層41が組成Ｉｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.73
Ｐ0.27を有すると半導体は約1300ｎｍの波長域で光を放
射する。両者の場合波長範囲は動作電流を変化すること
により少なくとも±20ｎｍに変化できる。
Ｐ0.27を有すると半導体は約1300ｎｍの波長域で光を放
射する。両者の場合波長範囲は動作電流を変化すること
により少なくとも±20ｎｍに変化できる。
【００１７】半導体レ−ザ１もまたＧａＡｌＡｓ／Ｇａ
Ａｓ半導体レ−ザとして構成されてもよく、このような
構造は文献（“Appl. Phys. Lett. ”巻52、No.10 、19
88年３月７日、767 〜769 頁）に記載されている。
Ａｓ半導体レ−ザとして構成されてもよく、このような
構造は文献（“Appl. Phys. Lett. ”巻52、No.10 、19
88年３月７日、767 〜769 頁）に記載されている。
【００１８】メサ４と空洞層41は図１で示されているよ
うな“Ｙ”型に組立てられるだけでなく例えば文献にも
記載されているような交差形態にも構成されることがで
きる。
うな“Ｙ”型に組立てられるだけでなく例えば文献にも
記載されているような交差形態にも構成されることがで
きる。
【００１９】８〜11の各領域では各領域が他の領域とは
無関係に動作されることのできる個々のファブリ−ペロ
−レ−ザであると考えられるので透明電流およびレ−ザ
しきい電流を限定することが可能である。透明電流は、
レ−ザが活性状態であるならばそれ自体の放射する波長
の光に対して領域を透明にすることを必要とする電流を
意味するものである。レ−ザしきい電流は領域がレ−ザ
活性となりコヒ−レント光を放射する領域を通過して流
れる電流を意味するものである。
無関係に動作されることのできる個々のファブリ−ペロ
−レ−ザであると考えられるので透明電流およびレ−ザ
しきい電流を限定することが可能である。透明電流は、
レ−ザが活性状態であるならばそれ自体の放射する波長
の光に対して領域を透明にすることを必要とする電流を
意味するものである。レ−ザしきい電流は領域がレ−ザ
活性となりコヒ−レント光を放射する領域を通過して流
れる電流を意味するものである。
【００２０】光という用語は以後、波長が可視域外にあ
ってもあらゆる光放射を意味するものとする。
ってもあらゆる光放射を意味するものとする。
【００２１】図１で示されている半導体レ−ザの動作の
すぐれた方法の第１の例をここに示す。半導体レ−ザの
領域11はレ−ザしきい電流より上で動作される、即ち例
えば60ｍＡが流れる。
すぐれた方法の第１の例をここに示す。半導体レ−ザの
領域11はレ−ザしきい電流より上で動作される、即ち例
えば60ｍＡが流れる。
【００２２】領域８、９を通って流れる電流は例えば10
乃至40ｍＡの電流強度を有し、従って領域は透明であ
る。スイッチの目的のためには、ある時間に領域８、９
の一方のみが透明であれば十分である。
乃至40ｍＡの電流強度を有し、従って領域は透明であ
る。スイッチの目的のためには、ある時間に領域８、９
の一方のみが透明であれば十分である。
【００２３】例えば電流Ｉ1 ＝４ｍＡおよび電流Ｉ5 ＝
25ｍＡの間にある電流が領域10を通過する。
25ｍＡの間にある電流が領域10を通過する。
【００２４】図２は半導体レ−ザの前述の動作方法では
図１の半導体レ−ザの放射波長が領域10を通過する電流
Ｉの関数としての変化形態を示している。Ｉ1 より低い
Ｉ0の電流強度で始まり、電流強度が変化され、これは
上昇すると図２で示されている半導体レ−ザ１により放
射された光の波長λ1 は20〜25ｍＡの間にある電流強度
Ｉ2 における波長λ2 に突然変化する。Ｉ2 を以後“高
電流しきい値”と呼ぶ。例えばＩ2 より上の電流強度Ｉ
3 で始めて電流強度を反対方向に減少すると波長λはＩ
2 より下でも波長λ2 と等しい状態を維持し、例えば電
流強度が４ｍＡの低電流しきい値Ｉ1 より下に低下した
後のみ、波長λ1 に変化する。
図１の半導体レ−ザの放射波長が領域10を通過する電流
Ｉの関数としての変化形態を示している。Ｉ1 より低い
Ｉ0の電流強度で始まり、電流強度が変化され、これは
上昇すると図２で示されている半導体レ−ザ１により放
射された光の波長λ1 は20〜25ｍＡの間にある電流強度
Ｉ2 における波長λ2 に突然変化する。Ｉ2 を以後“高
電流しきい値”と呼ぶ。例えばＩ2 より上の電流強度Ｉ
3 で始めて電流強度を反対方向に減少すると波長λはＩ
2 より下でも波長λ2 と等しい状態を維持し、例えば電
流強度が４ｍＡの低電流しきい値Ｉ1 より下に低下した
後のみ、波長λ1 に変化する。
【００２５】従って、低電流しきい値Ｉ1 と高電流しき
い値Ｉ2 との間で半導体レ−ザ放射波長が開始値と領域
10を通過する電流の電流強度を変化する上昇によって２
つの異なった値を有する。従って図２の曲線は制御値の
関数としての双安定部品に典型的な状態のヒステレシス
特性を示し、ここでの状態は放射波長であり、制御値は
領域10を通過する電流Ｉである。
い値Ｉ2 との間で半導体レ−ザ放射波長が開始値と領域
10を通過する電流の電流強度を変化する上昇によって２
つの異なった値を有する。従って図２の曲線は制御値の
関数としての双安定部品に典型的な状態のヒステレシス
特性を示し、ここでの状態は放射波長であり、制御値は
領域10を通過する電流Ｉである。
【００２６】従って電流強度が少なくとも４ｍＡで、25
ｍＡまたはそれ以上に上昇し、それから４ｍＡ値に低下
する電気信号が領域10に供給されると、半導体レ−ザは
交互に波長λ1 またはλ2 の波長の光を生成する。
ｍＡまたはそれ以上に上昇し、それから４ｍＡ値に低下
する電気信号が領域10に供給されると、半導体レ−ザは
交互に波長λ1 またはλ2 の波長の光を生成する。
【００２７】例えば波長λ1 が1559ｎｍであり、波長λ
2 が1565ｎｍであり即ち数ナノメ−トルの波長差が達成
できる。
2 が1565ｎｍであり即ち数ナノメ−トルの波長差が達成
できる。
【００２８】物理的に前述の動作方法で実現された波長
変化は空洞層の分岐領域に伝播されるレ−ザモ−ドに対
する実効的屈折率における変化に基づく。波長双安定は
従って電流の変化により引起こされる分散効果に基づ
く。
変化は空洞層の分岐領域に伝播されるレ−ザモ−ドに対
する実効的屈折率における変化に基づく。波長双安定は
従って電流の変化により引起こされる分散効果に基づ
く。
【００２９】前述の動作モ−ドの変形として半導体レ−
ザはまた以下のように動作可能である。レ−ザしきい電
流より上の動作電流が領域11を通過することが可能とさ
れると、領域11はレ−ザ活性となる。それぞれの領域が
領域11で生成される光の飽和吸収体として動作させる動
作電流が８、９または10の領域の１つを通過して流れる
ことが許容されており、一方領域８、９、10の他の２つ
の領域には領域11で生成した光に対してそれらを透明に
するような動作電流が供給される。順方向と反対に導か
れるかまたは少なくとも順方向では電流が流れない電圧
が供給されると、領域が飽和吸収体として動作する。例
えば、領域10は固定したバイアスで飽和吸収体として動
作し、一方、領域８、９は同時に適切な固定電流によっ
て動作され、これらは透明状態にある。領域11を通過す
る電流が変化されると、これは飽和吸収体10の吸収状態
を、したがって実効的な共振器長を変化し、この共振器
長は放射光の波長を変化する。この放射光の波長変化も
またヒステリシス動作を示し、図３に示されている波長
動作に対応する波長双安定動作方法が結果として生じ
る。このタイプの波長双安定は吸収双安定と呼ばれてい
る。
ザはまた以下のように動作可能である。レ−ザしきい電
流より上の動作電流が領域11を通過することが可能とさ
れると、領域11はレ−ザ活性となる。それぞれの領域が
領域11で生成される光の飽和吸収体として動作させる動
作電流が８、９または10の領域の１つを通過して流れる
ことが許容されており、一方領域８、９、10の他の２つ
の領域には領域11で生成した光に対してそれらを透明に
するような動作電流が供給される。順方向と反対に導か
れるかまたは少なくとも順方向では電流が流れない電圧
が供給されると、領域が飽和吸収体として動作する。例
えば、領域10は固定したバイアスで飽和吸収体として動
作し、一方、領域８、９は同時に適切な固定電流によっ
て動作され、これらは透明状態にある。領域11を通過す
る電流が変化されると、これは飽和吸収体10の吸収状態
を、したがって実効的な共振器長を変化し、この共振器
長は放射光の波長を変化する。この放射光の波長変化も
またヒステリシス動作を示し、図３に示されている波長
動作に対応する波長双安定動作方法が結果として生じ
る。このタイプの波長双安定は吸収双安定と呼ばれてい
る。
【００３０】この動作モ−ドでは飽和吸収体の変化した
吸収状態は放射光の強度を波長と同時に変化させる。こ
こでの強度の変化は図２で示されている波長変化と類似
的に生じる。新たな動作モ−ドのため、部品10は双安定
強度の光電気部品としても使用され得る。
吸収状態は放射光の強度を波長と同時に変化させる。こ
こでの強度の変化は図２で示されている波長変化と類似
的に生じる。新たな動作モ−ドのため、部品10は双安定
強度の光電気部品としても使用され得る。
【００３１】最初に述べた動作方法のような結果的な双
安定が分散双安定または第２番目に示した動作方法のよ
うな吸収双安定であるかにもかかわらず、両者の動作方
法は以下に示す共通点を有する。半導体領域の一つ（第
１のケ−スの領域10と第２のケ−スの領域11）では電流
変化は半導体レ−ザが第１の波長または第２の波長で光
を放射するように電荷キャリア密度を変化する。
安定が分散双安定または第２番目に示した動作方法のよ
うな吸収双安定であるかにもかかわらず、両者の動作方
法は以下に示す共通点を有する。半導体領域の一つ（第
１のケ−スの領域10と第２のケ−スの領域11）では電流
変化は半導体レ−ザが第１の波長または第２の波長で光
を放射するように電荷キャリア密度を変化する。
【００３２】多数の実用的な応用が可能であり、それに
おいて本発明により双安定光電気部品として図１の半導
体レ−ザの動作が利用できる。
おいて本発明により双安定光電気部品として図１の半導
体レ−ザの動作が利用できる。
【００３３】例えば、本発明による半導体レ−ザはデマ
ルチプレクサの部品として使用されることができる。例
えば２つの電気信号Ｓ´、Ｓ''が互いに多重化され、２
つの信号Ｓ´、Ｓ''の一方に開始時にアドレスが与えら
れるとき、例えばパケットで送信されるデジタル信号に
おいて各パケットがデ−タパケットの行先を決定するア
ドレスにより先行される場合、２つのデジタル信号は電
流が電流しきい値Ｉ1、Ｉ2 内で変化し、デジタル信号
に先行するアドレスは短い電流パルスにより置換され、
この電流パルスは信号に先行するアドレスの場合電流強
度Ｉ0 即ち低電流しきい値Ｉ1 より低い電流パルスであ
り、第２のデジタル信号に先行するアドレスは電流強度
Ｉ3 即ち高電流しきい値Ｉ2 を超過する電流パルスによ
り置換されるように最初に変換される。前述の第１の動
作方法によると、この方法で変形される電気多重信号が
半導体レ−ザの活性領域10に使用されると、半導体レ−
ザは対応する光多重信号を放射し、信号Ｓ´は波長λ1
を有し、信号Ｓ''は波長λ2 を有する。異なった波長の
ため両者の信号は光手段により互いに分離される。
ルチプレクサの部品として使用されることができる。例
えば２つの電気信号Ｓ´、Ｓ''が互いに多重化され、２
つの信号Ｓ´、Ｓ''の一方に開始時にアドレスが与えら
れるとき、例えばパケットで送信されるデジタル信号に
おいて各パケットがデ−タパケットの行先を決定するア
ドレスにより先行される場合、２つのデジタル信号は電
流が電流しきい値Ｉ1、Ｉ2 内で変化し、デジタル信号
に先行するアドレスは短い電流パルスにより置換され、
この電流パルスは信号に先行するアドレスの場合電流強
度Ｉ0 即ち低電流しきい値Ｉ1 より低い電流パルスであ
り、第２のデジタル信号に先行するアドレスは電流強度
Ｉ3 即ち高電流しきい値Ｉ2 を超過する電流パルスによ
り置換されるように最初に変換される。前述の第１の動
作方法によると、この方法で変形される電気多重信号が
半導体レ−ザの活性領域10に使用されると、半導体レ−
ザは対応する光多重信号を放射し、信号Ｓ´は波長λ1
を有し、信号Ｓ''は波長λ2 を有する。異なった波長の
ため両者の信号は光手段により互いに分離される。
【００３４】動作モ−ドの別の観点によると半導体部品
は電気光変換器として使用され、結果としての光信号の
波長は可変電流を変調する電気信号に先立つ制御パルス
により制御可能にされる。
は電気光変換器として使用され、結果としての光信号の
波長は可変電流を変調する電気信号に先立つ制御パルス
により制御可能にされる。
【００３５】反対に、半導体レ−ザは本発明の方法によ
るとマルチプレクサ部品として動作するように使用され
る。多重化される信号は電流強度がＩ1 およびＩ2 の間
で変動し、１つの信号がＩ1 より下に低下する制御パル
スにより先行され、一方他の信号はＩ2 を超過する制御
パルスにより先行される方法で変調される。図１により
半導体レ−ザの領域10を信号により活性化し、対応する
第２の半導体レ−ザの領域10を他の信号で活性化する
と、第１の電気信号は波長λ1 の光信号に変換され、第
２の電気信号は波長λ2 の光信号に変換される。両者の
光信号は１つの光導波体上を波長多重で伝送され得る。
るとマルチプレクサ部品として動作するように使用され
る。多重化される信号は電流強度がＩ1 およびＩ2 の間
で変動し、１つの信号がＩ1 より下に低下する制御パル
スにより先行され、一方他の信号はＩ2 を超過する制御
パルスにより先行される方法で変調される。図１により
半導体レ−ザの領域10を信号により活性化し、対応する
第２の半導体レ−ザの領域10を他の信号で活性化する
と、第１の電気信号は波長λ1 の光信号に変換され、第
２の電気信号は波長λ2 の光信号に変換される。両者の
光信号は１つの光導波体上を波長多重で伝送され得る。
【００３６】従って適切な制御パルスにより制御の選択
が存在するので、光信号が波長λ1または波長λ2 のい
ずれかを有していてもある出力で信号Ｓ´またはＳ''を
放射する第２の波長における光または別の出力の第１の
波長における光を放射するように光スイッチ要素を制御
することができる。
が存在するので、光信号が波長λ1または波長λ2 のい
ずれかを有していてもある出力で信号Ｓ´またはＳ''を
放射する第２の波長における光または別の出力の第１の
波長における光を放射するように光スイッチ要素を制御
することができる。
【００３７】本発明による方法の第３の実施例を記載す
る。前述の実施例ではレ−ザ動作に必要な電荷キャリア
は領域８〜11の１つへの電流注入のみによって生成され
る。代りに少なくとも領域８、９、11の１つへの光の流
入によって排他的に双安定波長を生成する領域で電荷キ
ャリアの変化を制御することも可能であり、光は半導体
レ−ザにより放射される光より高エネルギを有する。部
分的電流注入および部分的な光放射により領域の電荷キ
ャリアの変化を制御することも可能である。例えば、80
0,1300,1530 ｎｍの波長の光は1560ｎｍの波長の光を放
射する半導体レ−ザに放射されることができる。それ自
体で放射される光は再び半導体レ−ザにより生成され
る。
る。前述の実施例ではレ−ザ動作に必要な電荷キャリア
は領域８〜11の１つへの電流注入のみによって生成され
る。代りに少なくとも領域８、９、11の１つへの光の流
入によって排他的に双安定波長を生成する領域で電荷キ
ャリアの変化を制御することも可能であり、光は半導体
レ−ザにより放射される光より高エネルギを有する。部
分的電流注入および部分的な光放射により領域の電荷キ
ャリアの変化を制御することも可能である。例えば、80
0,1300,1530 ｎｍの波長の光は1560ｎｍの波長の光を放
射する半導体レ−ザに放射されることができる。それ自
体で放射される光は再び半導体レ−ザにより生成され
る。
【００３８】電流注入および同期的な光放射により制御
され得る電荷キャリアにおける変化に関する有効な応用
を記載する。この場合、電流は領域10を通って流れ、例
えば、その強度は電流強度Ｉ0 （図２参照）と電流Ｉ´
の間で交互に変化し、ここでＩ´は低電流しきい値Ｉよ
り丁度大きく、高電流しきい値Ｉ2 より小さい。図３の
一番上の線は後述するようにクロックパルスとしての役
目をするこのような電流曲線を示している。
され得る電荷キャリアにおける変化に関する有効な応用
を記載する。この場合、電流は領域10を通って流れ、例
えば、その強度は電流強度Ｉ0 （図２参照）と電流Ｉ´
の間で交互に変化し、ここでＩ´は低電流しきい値Ｉよ
り丁度大きく、高電流しきい値Ｉ2 より小さい。図３の
一番上の線は後述するようにクロックパルスとしての役
目をするこのような電流曲線を示している。
【００３９】波長λ0 の光信号はデ−タ信号Ｄとして放
射される等、領域11，８，９の１つ例えば領域11に放射
される。波長λ0 は波長λ1 およびλ2 より短く、その
結果領域10の電荷キャリアの生成を許容する。デ−タ信
号Ｄを示す光信号は強度変調され、それを示すデ−タ信
号に対応して高強度および低強度（例えば０強度）の間
で交互に変化する。
射される等、領域11，８，９の１つ例えば領域11に放射
される。波長λ0 は波長λ1 およびλ2 より短く、その
結果領域10の電荷キャリアの生成を許容する。デ−タ信
号Ｄを示す光信号は強度変調され、それを示すデ−タ信
号に対応して高強度および低強度（例えば０強度）の間
で交互に変化する。
【００４０】電荷キャリアが領域10を通って流れる電流
のみによって生成されると、光信号のより高い強度は領
域10により生成される電荷キャリアの数が結果としての
数より低い方法で選択され、ここで領域10を通過する電
流の電流強度は例えばＩ3 のようにＩ2 より上である。
光信号のより高い強度は従って放射した光が波長λ2を
有する状態に半導体レ−ザをもたらすのに十分ではな
い。しかし、このような光の流入と共に領域10がＩ1 と
Ｉ2 の間の強度Ｉ´（図２）を有する電流と遭遇し、そ
れ自体では半導体レ−ザを放射波長λ2 の状態に導入す
るのに十分ではないと、光および電流のジョイント動作
は半導体レ−ザをこの状態に導く。
のみによって生成されると、光信号のより高い強度は領
域10により生成される電荷キャリアの数が結果としての
数より低い方法で選択され、ここで領域10を通過する電
流の電流強度は例えばＩ3 のようにＩ2 より上である。
光信号のより高い強度は従って放射した光が波長λ2を
有する状態に半導体レ−ザをもたらすのに十分ではな
い。しかし、このような光の流入と共に領域10がＩ1 と
Ｉ2 の間の強度Ｉ´（図２）を有する電流と遭遇し、そ
れ自体では半導体レ−ザを放射波長λ2 の状態に導入す
るのに十分ではないと、光および電流のジョイント動作
は半導体レ−ザをこの状態に導く。
【００４１】従って記載した応用では図３の交互の電流
強度Ｉ0 とＩ´の電流Ｉはクロックパルスとして領域10
を通過され、光信号Ｄは領域11に導入され、一方残留の
状態は以下のようになる。固定したプリコンダクション
電流は領域11をレ−ザ活性状態で動作させ、領域８、９
は同様に固定した動作電流の方法により透明状態で動作
される。
強度Ｉ0 とＩ´の電流Ｉはクロックパルスとして領域10
を通過され、光信号Ｄは領域11に導入され、一方残留の
状態は以下のようになる。固定したプリコンダクション
電流は領域11をレ−ザ活性状態で動作させ、領域８、９
は同様に固定した動作電流の方法により透明状態で動作
される。
【００４２】これらの状態下で半導体レ−ザは光信号が
低強度、クロックパルス信号、電流強度Ｉ0 を有しない
かぎり領域８、９から波長λ2 の光を放射する。図３で
示されている例では放射波長は従って時間軸上で所定の
時間ｔ3 における点で変化する。それはこの時点におい
て光信号が低強度を有するだけでなく電流Ｉもまた低値
Ｉ0 に帰還するためである。放射波長は、光信号が高い
強度を再び有し、電流Ｉが高電流強度Ｉ´を有するとき
のみ波長λ2 にジャンプして戻る。
低強度、クロックパルス信号、電流強度Ｉ0 を有しない
かぎり領域８、９から波長λ2 の光を放射する。図３で
示されている例では放射波長は従って時間軸上で所定の
時間ｔ3 における点で変化する。それはこの時点におい
て光信号が低強度を有するだけでなく電流Ｉもまた低値
Ｉ0 に帰還するためである。放射波長は、光信号が高い
強度を再び有し、電流Ｉが高電流強度Ｉ´を有するとき
のみ波長λ2 にジャンプして戻る。
【００４３】論理値１を図３のデ−タ信号Ｄに割当て、
光信号の光強度が高い値を示し、論理値０で光強度が低
値であることを示し、論理値１を放射光信号に割当て、
波長がλ2 と等しいとし、論理値０でその波長がλ1 と
等しいとすると、以下示すことが図３から明らかであ
る。時間ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 では電流Ｉ即ちクロックパル
スは負のエッジを有し、放射光信号はデ−タ信号と同一
の論理値即ち時間ｔ1 で論理値１、ｔ2 で論理値１、ｔ
3 で論理値０を有する。クロックパルスにより決定され
るようにデ−タ信号のサンプリング瞬時として時間
ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 を考慮すると前述の方法で動作する半
導体レ−ザは光信号形態で存在するデ−タ信号のサンプ
ルおよびホ−ルド部品と考えられる。ホ−ルド時間は放
射波長が電流Ｉの正のクロックパルスエッジより早くな
くλ1 からλ2 へジャンプして戻ることができるので少
なくともクロックパルスの幅に関する限りここに存在す
る。
光信号の光強度が高い値を示し、論理値０で光強度が低
値であることを示し、論理値１を放射光信号に割当て、
波長がλ2 と等しいとし、論理値０でその波長がλ1 と
等しいとすると、以下示すことが図３から明らかであ
る。時間ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 では電流Ｉ即ちクロックパル
スは負のエッジを有し、放射光信号はデ−タ信号と同一
の論理値即ち時間ｔ1 で論理値１、ｔ2 で論理値１、ｔ
3 で論理値０を有する。クロックパルスにより決定され
るようにデ−タ信号のサンプリング瞬時として時間
ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 を考慮すると前述の方法で動作する半
導体レ−ザは光信号形態で存在するデ−タ信号のサンプ
ルおよびホ−ルド部品と考えられる。ホ−ルド時間は放
射波長が電流Ｉの正のクロックパルスエッジより早くな
くλ1 からλ2 へジャンプして戻ることができるので少
なくともクロックパルスの幅に関する限りここに存在す
る。
【００４４】勿論デ−タ信号を領域10の制御電流として
使用することも、領域11に導電される光信号を変調する
強度に一致した形態のクロックパルスを使用することも
可能である。この場合、電気デ−タ信号は光クロックパ
ルスの連続によりサンプルされる。両者の場合では光信
号は出力に現れ、この出力の有するクロックパルスによ
り示されるサンプリング時間の波長はデ−タ信号に一致
する論理値を有する。
使用することも、領域11に導電される光信号を変調する
強度に一致した形態のクロックパルスを使用することも
可能である。この場合、電気デ−タ信号は光クロックパ
ルスの連続によりサンプルされる。両者の場合では光信
号は出力に現れ、この出力の有するクロックパルスによ
り示されるサンプリング時間の波長はデ−タ信号に一致
する論理値を有する。
【図１】分岐した空洞層を備えている従来技術の半導体
レ−ザを示した図。
レ−ザを示した図。
【図２】領域の一方を通過する電流の関数として半導体
レ−ザにより放射される光信号の波長を示した図。
レ−ザにより放射される光信号の波長を示した図。
【図３】半導体レ−ザが電気的および光学的に制御され
る応用を説明するためのクロックパルスの線図。
る応用を説明するためのクロックパルスの線図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル・シリング ドイツ連邦共和国、7000 シュツットガル ト 31、ラシュタッター・シュトラーセ 38 (72)発明者 ビルフリート・イドラー ドイツ連邦共和国、7144 アスペルク、バ ーンホフシュトラーセ 81／１ (72)発明者 ゲルト・ラウベ ドイツ連邦共和国、7000 シュツットガル ト 40、タスマンベーク 26 (72)発明者 クラウス・ビュンステル ドイツ連邦共和国、7141 シュビーベルデ インゲン、シュティーゲルシュトラーセ 18 (72)発明者 オラフ・ヒルデブラント ドイツ連邦共和国、7000 シュツットガル ト 61、ルイゼ − ベンガー − シュ トラーセ 21
Claims (7)
- 【請求項１】 基体にモノリシに集積され、基体のベー
ス正面と同一平面に延在する空洞層を有し、分岐され、
複数の分離した制御可能な領域を含む半導体レ−ザの動
作方法において、 変化に対応して半導体レ−ザが第１の波長または第２の
波長で光を放射するように少なくとも１つ領域で電荷キ
ャリア密度が変化されることを特徴とする半導体レ−ザ
の動作方法。 - 【請求項２】 領域を通って流れる電流のうちの少なく
とも１つが変化されることを特徴とする請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】 半導体レ−ザにより放射される光信号よ
り高いエネルギの光信号が少なくとも１つの領域に導入
されることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 少なくとも１つの電流が変化され、半導
体レ−ザにより放射される光信号より高いエネルギを有
する光信号が少なくとも１つの領域に導入される請求項
１記載の方法。 - 【請求項５】 １つの領域で変化される電流が電流強度
で始まる信号により変調され、この電流強度では半導体
レ−ザは第１の波長または第２の波長で明確に光を放射
し、第１または第２の電流強度を有する部品に従って信
号は半導体レ−ザが波長双安定を示す電流により表され
ることを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項６】 １つの領域で変化される電流が連続する
クロックパルスにより変調され、領域の１つに導入され
た光信号はデ−タ信号を示し、またはその反対であるこ
とを特徴とする請求項４記載の方法。 - 【請求項７】 変化に対応して放射光の波長に加えて半
導体レ−ザが低強度または高強度で光を放射するため強
度も変化するように電荷キャリア密度が少なくとも１つ
の領域で変化されることを特徴とする請求項１記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4139663 | 1991-12-02 | ||
| DE4139663:4 | 1991-12-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251818A true JPH05251818A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=6446063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4323214A Pending JPH05251818A (ja) | 1991-12-02 | 1992-12-02 | 双安定光電気部品としての半導体レ−ザの動作方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5325387A (ja) |
| EP (1) | EP0545269B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05251818A (ja) |
| DE (1) | DE59201337D1 (ja) |
| ES (1) | ES2071409T3 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019057539A (ja) * | 2017-09-19 | 2019-04-11 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
| JP2019057541A (ja) * | 2017-09-19 | 2019-04-11 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013197237A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Canon Inc | スーパールミネッセントダイオードを備えた光源装置とその駆動方法、及び光断層画像撮像装置 |
| WO2016081978A1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | Medmont International Pty Ltd | Photobleaching device and method and dark adapted perimetry device and dark adapted perimetry method |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4007978A (en) * | 1974-01-18 | 1977-02-15 | Texas Instruments Incorporated | Integrated optical circuits |
| US4719634A (en) * | 1986-10-27 | 1988-01-12 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Semiconductor laser array with fault tolerant coupling |
| JP2733263B2 (ja) * | 1988-10-04 | 1998-03-30 | キヤノン株式会社 | 集積型光ノードおよびそれを用いたバス型光情報システム |
| US5098804A (en) * | 1989-01-13 | 1992-03-24 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Multiplexer-demultiplexer for integrated optic circuit |
| DE3931588A1 (de) * | 1989-09-22 | 1991-04-04 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Interferometrischer halbleiterlaser |
| US5214664A (en) * | 1991-10-18 | 1993-05-25 | Xerox Corporation | Multiple wavelength semiconductor laser |
-
1992
- 1992-11-24 US US07/980,958 patent/US5325387A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-11-26 EP EP92120138A patent/EP0545269B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-11-26 DE DE59201337T patent/DE59201337D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-11-26 ES ES92120138T patent/ES2071409T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-12-02 JP JP4323214A patent/JPH05251818A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019057539A (ja) * | 2017-09-19 | 2019-04-11 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
| JP2019057541A (ja) * | 2017-09-19 | 2019-04-11 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0545269A1 (de) | 1993-06-09 |
| ES2071409T3 (es) | 1995-06-16 |
| DE59201337D1 (de) | 1995-03-16 |
| EP0545269B1 (de) | 1995-02-01 |
| US5325387A (en) | 1994-06-28 |
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