JPH0682860B2 - 光記憶装置 - Google Patents

光記憶装置

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JPH0682860B2
JPH0682860B2 JP15157885A JP15157885A JPH0682860B2 JP H0682860 B2 JPH0682860 B2 JP H0682860B2 JP 15157885 A JP15157885 A JP 15157885A JP 15157885 A JP15157885 A JP 15157885A JP H0682860 B2 JPH0682860 B2 JP H0682860B2
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light
phototransistor
light emitting
optical storage
electrode
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賢一 松田
淳 柴田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光によって情報を書込み、読出し、消去する光
記憶装置に関するものである。
従来の技術 従来、半導体光記憶装置としては、半導体レーザの光双
安定動作を用いるものや、発光ダイオード(あるいは半
導体レーザ)とフォト・ダイオードの組合せによる光双
安定動作を用いるものが提案されている。これら従来の
技術においては、情報を光によって書込み、光出力とし
て読出すことはできるが、光によって情報を消去するこ
とは困難であった。この点を改良した従来例としては例
えば、特開昭60−79774号公報に示されている光集積回
路がある。この従来例を等価回路で示すと第4図のよう
になる。第4図において、第1の発光ダイオード1とフ
ォト・トランジスタ2が電気的に直列接続されると同時
に光学的に結合されて光双安定素子を構成している。こ
の光双安定素子は、第5図に示すような入力光−出力光
特性を有している。すなわち、バイアス入力光Pbが与え
られている場合には2つの出力光状態A,Bのいずれかを
選択できる。従って、第4図に示す第2の発光ダイオー
ド3によってフォト・トランジスタ2へバイアス入力光
を与えるようにすれば、光記憶装置を構成することがで
きる。この場合、パルス信号光をフォト・トランジスタ
へ入力すれば出力状態はAからBへ遷移して情報が書込
まれる。また、書込まれた情報を消去するためには、第
2の発光ダイオードからの発光を一時的に停止すれば、
出力状態をBからAにもどすことができる。すなわち、
第2の発光ダイオード3からのバイアス入力光Pbは記憶
を保持するためのホールド信号として作用する。
発明が解決しようとする問題点 第4図に示した従来例においては、光によって情報の書
込み、消去ができるという利点を有している。しかし、
これを光記憶装置として用いるためには、情報を消去す
る時以外は常にバイアス入力光を与えておく必要があ
る。このため、光によって情報を消去すると言っても実
際には第2の発光ダイオードへの印加電流をオフするこ
とによって情報を消去しているに過ぎず、その用途は限
定されたものになっている。すなわち、光記憶装置が有
効に機能するためには、定常状態では光の照射を行う必
要がなく、情報を書込みあるいは消去する時のみに光を
入力するという形のものが望ましい。本発明はこのよう
な光記憶装置を実現しようとするものである。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、発光素子と第1
のフォト・トランジスタを電気的に直列接続し、前記直
列接続構成と第2のフォト・トランジスタを電気的に並
列接続した回路を含み、前記発光素子からの発光を前記
第1のフォト・トランジスタは受光し、前記第2のフォ
ト・トランジスタは受光しないという構成で光記憶装置
を実現するというものである。この際、発光素子からの
発光波長λと、第1のフォト・トランジスタの受光可
能な最長波長λと、第2のフォト・トランジスタの受
光可能な最長波長λの間に、λ<λ≦λなる関
係が成立つようにしている。また発光素子と第1のフォ
ト・トランジスタと第2のフォト・トランジスタが積層
構造となっていてもよい。
作用 本発明の光記憶装置においては、発光ダイオードと第1
のフォト・トランジスタの直列接続が光双安定素子を構
成している。ここで、発光ダイオードから第1のフォト
・トランジスタへの光学的結合を十分大きくしておけ
ば、入力光が0になっても出力光が出力される状態を保
持できる。すなわち、従来例で必要とされたバイアス入
力光は不要となる。次に、出力光をオン(ON)状態から
オフ(OFF)状態にもどすためには、光双安定素子と並
列に接続された第2のフォト・トランジスタへ消去信号
光を入力する。これによって、光双安定素子の両端の電
圧が低下するので、光双安定素子はオフ状態にもどる。
すなわち、入力光が0の場合に出力がオン,オフの2状
態となる光双安定素子とこれを光によってオフするため
のフォト・トランジスタを並列接続することによって、
書込み信号によってオンし、消去信号光によってオフさ
れ、定常時には光を照射しなくても記憶が保持される光
記憶装置が実現される。
実施例 第1図は本発明の光記憶装置の一実施例を示す断面図で
ある。本実施例では、n型InP基板4上にn-InP第2エミ
ッタ5、P型InGaAsP(バンド・ギャップ波長λg=1.1
μm)第2ベース6、n型InGaAsP(λg=1.1μm)第
1エミッタ兼第2コレクタ7、p型InGaAsP(λg=1.3
μm)第1ベース8、n型InPnクラッド兼第1コレクタ
9、n型InGaAsP(λg=1.3μm)活性層10、P型InPp
クラッド11が積層されている。このうち、pクラッド1
1、活性層10、nクラッド9が発光素子(ダブル・ヘテ
ロ接合発光ダイオード)12を構成しており、その発光波
長はλ=1.3μmである。さらに、第1コレクタ9、
第1ベース8、第1エミッタ7が第1のフォト・トラン
ジスタ13を構成し、第2コレクタ7、第2ベース6、第
2エミッタ5が第2のフォト・トランジスタ14を構成し
ている。第1、第2のフォト・トランジスタは、ともに
ワイド・バンド・ギャップ・エミッタ・フォト・トラン
ジスタであり、その受光可能な最長波長λ、λはベ
ースのバンド・ギャップによって決まる。従って、この
場合はλ=1.3μm、λ=1.1μmである。また、p
クラッド11上に第1の電極15、第1エミッタ兼第2コレ
クタ上に第2の電極16、基板4の裏面に第3の電極17が
それぞれ形成されており、外部回路と接続されている。
本実施例を等価回路で示すと第2図のようになる。すな
わち、発光素子12と第1のフォト・トランジスタ13が直
列に接続されており、これらと第2のフォト・トランジ
スタ14が並列に接続されている。ここで、第1図の第
1、第2、第3の電極15、16、17が等価回路の第1、第
2、第3の端子18、19、20に対応している。外部回路と
しては、第1、第3の端子18、20が結線され、外部抵抗
21を介して電源に接続されており、第2の端子19は接地
されている。また、光学的には第1のフォト・トランジ
スタ13に波長λ(λ<λ≦λ)の書込み信号光
が入力され、第2のフォト・トランジスタ14に波長λ
(λ<λ≦λ)の消去信号光が入力される。ここ
で、λはInPのバンド・ギャップ波長である。第1の
フォト・トランジスタ13では、書込み信号光の他に発光
素子12からの波長λの出力光も受光されるが、第2の
フォト・トランジスタ14ではこの出力光は受光されな
い。出力光の一部は、外部へ出力される。
これらの信号光、出力光の実際の経路は第1図に示され
ている。まず、波長λの書込み信号光は、基板裏面か
ら入射されるが、λ>λであるために第2のフォト
・トランジスタ14では受光されず、λ≦λより第1
のフォト・トランジスタ13で受光されることになる。一
方、波長λの消去信号光は、やはり基板裏面より入射
されるが、λ<λより第2のフォト・トランジスタ
14で受光されてしまい、第1のフォト・トランジスタ13
では受光されない。この際、λ>λなので消去信号
光が基板4で吸収されてしまうことはない。次に、発光
素子12の活性層10は波長λで発光し、その一部はpク
ラッド11の表面から外部へ出力される。また、他の一部
は第1のフォト・トランジスタ13の方向へ出力され、λ
≦λより第1のフォト・トランジスタで受光される
ことになる。この際、λ>λであるから、発光素子
12の発光を第2のフォト・トランジスタ14が受光するこ
とはない。
このように等価回路で説明した光学的結合は構造と光の
波長によって決定されているので、書込み信号光と消去
信号光を同じ方向から入射することが可能であり、また
発光素子と第1のフォト・トランジスタを光学的に結合
し、発光素子と第2のフォト・トランジスタは結合しな
いということが可能になる。
次に、本実施例の動作を第2図の等価回路と第3図の電
圧−電流特性図を用いて説明する。第3図の電圧は、第
2図の第1の端子18と第2の端子19間の電圧であり、電
流は各素子を流れる電流である。このうち、外部抵抗21
を流れる電流が負荷線22で示され、発光素子12と第1の
フォト・トランジスタ13で構成される光双安定素子を流
れる電流がオフ時にはオフ特性23となり、オン時にはオ
ン特性24となる。また、消去信号光入力時に第2のフォ
ト・トランジスタ14を流れる電流が消去時特性25とな
る。まず、消去信号光が入力されていない場合を考え
る。この場合、光双安定素子は、書込み信号光が入力さ
れなくてもオン、オフの2状態が選択可能である。オフ
状態では、発光素子が発光しておらず、このため第1の
フォト・トランジスタには全く光が入力されず、このた
め第1のフォト・トランジスタおよびこれと直列に接続
された発光素子には電流が流れない(従って発光素子は
発光しない)。一方、オン状態では、発光素子が発光し
ており、このため第1のフォト・トランジスタはその光
を受光し、この結果光双安定素子に電流が流れる(従っ
て発光素子が発光する)。この2状態の電圧−電流特性
が、前述のオフ特性23およびオン特性24である。通常、
光双安定素子に電圧を印加していった場合には、オフ状
態となるが、これに書込み信号光を入力すると光双安定
素子に電流が流れ始めてオン状態となり、この状態は書
込み信号光が入力あれなくなっても維持される。この状
態変化は、第3図の特性図において動作点がAからBに
移動することに対応している。動作点Aでは出力光は出
力されず、動作点Bでは出力されるから、書込み信号光
によって情報が書込まれ記憶されたことになる。
続いて、光双安定素子がオン状態の場合に、消去信号光
が入力された場合を考える。この場合、第3図に消去時
特性25として示す電流が第2のフォト・トランジスタに
流れる。従って動作点はC,C′に移動する。すなわち、
第2のフォト・トランジスタを流れる電流によって電圧
降下が生じ(動作点C)、光双安定素子には電流が流れ
なくなる(動作点C′)。ここで、消去信号光をオフす
ると動作点はAにもどり、消角信号光によって記憶され
た情報が消去されたことになる。
以上説明してきたように、本実施例は書込み信号光によ
ってオンし、消去信号光によってオフされ、オン時には
出力光を出力する光記憶装置となっている。このような
光記憶装置を実現するための構造は第1図に示した構造
に限定されるものではなく、基本的には等価回路が第2
図のようになるものであればどのような構成をとっても
よい。しかし、第1図の例のように、構造と光の波長に
よって光学的結合を確定すれば、その動作は確実なもの
とできる。すなわち、一般的に言うと発光素子からの発
光波長λと、第1のフォト・トランジスタの受光可能
な最長波長λと、第2のフォト・トランジスタの受光
可能な最長波長λの間にλ<λ≦λなる関係が
成立し、λ≦λ<λ≦λなる波長λWの光
をそれぞれ書込み信号光および消去信号光として用いる
ことが望ましい。このような条件を満せば、第1図のよ
うな発光素子、第1のフォト・トランジスタ、第2のフ
ォト・トランジスタを積層した構造で光記憶装置を実現
できる。そして、光の入出力は基板の表裏面のみから行
うことができるので、多数の光記憶装置を同一基板上に
二次元的に配置することが可能となる。
なお、本実施例の説明においては発光素子を発光ダイオ
ードとしたが、半導体レーザであってもよい。また、光
記憶装置を構成する材料に関しても、InGaAsP/InP系に
限定されるものではなく、AlGaAs/GaAs系等の他の半導
体材料を用いてもよいことは言うまでもない。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば定常状態では光
の照射を行う必要がなく、情報を書込む場合には書込み
信号光を入力し、消去する場合には消去信号光を入力
し、情報が書込まれている場合には常に出力光が出力さ
れる光記憶装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における光記憶装置の断面
図、第2図は同装置の等価回路図、第3図は同装置の動
作を説明するための特性図、第4図は従来の光記憶装置
の等価回路図、第5図は同装置の動作を説明するための
特性図である。 12……発光素子、13……第1のフォト・トランジスタ、
14……第2のフォト・トランジスタ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光素子と第1のフォト・トランジスタを
    電気的に直列接続し、前記直列接続構成と第2のフォト
    ・トランジスタを電気的に並列接続した回路を含み、前
    記発光素子からの発光波長λと、前記第1のフォト・
    トランジスタの受光可能な最長波長λと、前記第2の
    フォト・トランジスタの受光可能な最長波長λの間
    に、λ<λ≦λなる関係が成立つ光記憶装置。
  2. 【請求項2】半導体基板と、前記半導体基板上に順次積
    層された第2のフォト・トランジスタ、第1のフォト・
    トランジスタおよび発光素子を有し、前記発光素子の上
    部に第1の電極が形成され、前記第1のフォト・トラン
    ジスタと前記第2のフォト・トランジスタの間に第2の
    電極が形成され、前記半導体基板に第3の電極が形成さ
    れ、前記第1の電極と前記第2の電極の間に外部抵抗を
    介して電源が接続され、前記第1の電極と前記第3の電
    極が短絡結線されており、前記発光素子からの発光波長
    λと、前記第1のフォト・トランジスタの受光可能な
    最長波長λと、前記第2のフォト・トランジスタの受
    光可能な最長波長λの間に、λ<λ≦λなる関
    係が成立つ光記憶装置。
JP15157885A 1985-07-10 1985-07-10 光記憶装置 Expired - Lifetime JPH0682860B2 (ja)

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US5233556A (en) * 1991-01-31 1993-08-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optoelectronic memory and logic device

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