JPS5913724B2 - 光制御回路 - Google Patents
光制御回路Info
- Publication number
- JPS5913724B2 JPS5913724B2 JP14369277A JP14369277A JPS5913724B2 JP S5913724 B2 JPS5913724 B2 JP S5913724B2 JP 14369277 A JP14369277 A JP 14369277A JP 14369277 A JP14369277 A JP 14369277A JP S5913724 B2 JPS5913724 B2 JP S5913724B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- resistance element
- negative resistance
- semiconductor layer
- optical
- 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.)
- Expired
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光で光を制御する光制御回路に関するもので
ある。
ある。
従来のこの種の装置は、いずれも電気信号によつて光を
制御していたので、光−電気変換装置を必要とし、装置
が複雑になり、取り扱いが簡便でないなどの欠点があつ
た。
制御していたので、光−電気変換装置を必要とし、装置
が複雑になり、取り扱いが簡便でないなどの欠点があつ
た。
本発明は、上記従来例の欠点を解消するために、電気信
号での制御を廃し、光信号で直接光を制御することを目
的とした光制御回路を提供するものである。
号での制御を廃し、光信号で直接光を制御することを目
的とした光制御回路を提供するものである。
以下、図面により実施例を詳細に説明する。第１図は、
本発明の実施例の原理を示したもので、シサコン、ガリ
ウムヒ素などの半導体層１の中に、特定の曲率半径を有
する曲がり光導波路２と、この曲がり光導波路２の一部
に隣接するかあるいはこの曲がり光導波路２の半導体層
の一部を共有する形で設けられた負性抵抗素子３が設け
られている。
本発明の実施例の原理を示したもので、シサコン、ガリ
ウムヒ素などの半導体層１の中に、特定の曲率半径を有
する曲がり光導波路２と、この曲がり光導波路２の一部
に隣接するかあるいはこの曲がり光導波路２の半導体層
の一部を共有する形で設けられた負性抵抗素子３が設け
られている。
またこの光導波路２ゆ手次元的な光導波路になつている
ので、この光導波路２の屈折率は負性抵抗素子３の直下
の領域を除くいずれの領域の屈折率よりも大きくなつて
いる。また負性抵抗素子３は電気信号あるいは光信号を
ゲート端子に加えることによりオフ状態とオン状態とを
得ることができる。次に、この実施例の動作を説明する
。
ので、この光導波路２の屈折率は負性抵抗素子３の直下
の領域を除くいずれの領域の屈折率よりも大きくなつて
いる。また負性抵抗素子３は電気信号あるいは光信号を
ゲート端子に加えることによりオフ状態とオン状態とを
得ることができる。次に、この実施例の動作を説明する
。
まず光導波路２の入射端面４から光波を入射すると、入
射光パワーはこの光導波路２の導波姿態で、この光導波
路２に沿つて伝搬する。負性抵抗素子３がオン状態にあ
るとき、光導波路２は全領域に渡つて完全な光導波路が
形成されるようにされているため、入射光パワーは光導
波路２の出射端面５へ導波される。なおこの負性抵抗素
子３は半導体ＰＮＰＮ素子などで構成することができる
。次に負性抵抗素子３がオフ状態にあるときは、光導波
路の端面４から入射された光波は、負性抵抗素子０３と
光導波路２が隣接する領域に遅するまでは、この光導波
路２の導波姿態で伝搬する。この負性抵抗素子３がオフ
状態にあるときにｌｉ栽この負性抵抗素子３の直下の屈
折率は光導波路２と同値に近く設定されているため、光
導波路２と負性抵抗素子３が隣接する領域の導波姿態は
この部分に達するまでに存在した姿態とは著しく異なつ
ており、またその姿態数は相当少なくなつている。従つ
て、光導波路２と負性抵抗素子３が隣接する領域まで存
在した姿態によつて伝搬されてきた光パワーは光導波路
２が負性抵抗素子３と隣接する領域で、この負性抵抗素
子３を介して光導波路２の外部へ放射されるため、光導
波路の出射端面５へ伝搬される光パワーは無くなる。な
お負性抵抗素子３はゲート部にひとたび光信号を与える
と、オン状態を持続する。以上説明したように、本発明
によれば、光導波路２を伝搬して出射端面５へ送られる
光パワーを負性抵抗素子３に与える光信号により制御す
ることができるとともに、負性抵抗素子３の持続効果を
利用してメモリ機能を持たせることができる。
射光パワーはこの光導波路２の導波姿態で、この光導波
路２に沿つて伝搬する。負性抵抗素子３がオン状態にあ
るとき、光導波路２は全領域に渡つて完全な光導波路が
形成されるようにされているため、入射光パワーは光導
波路２の出射端面５へ導波される。なおこの負性抵抗素
子３は半導体ＰＮＰＮ素子などで構成することができる
。次に負性抵抗素子３がオフ状態にあるときは、光導波
路の端面４から入射された光波は、負性抵抗素子０３と
光導波路２が隣接する領域に遅するまでは、この光導波
路２の導波姿態で伝搬する。この負性抵抗素子３がオフ
状態にあるときにｌｉ栽この負性抵抗素子３の直下の屈
折率は光導波路２と同値に近く設定されているため、光
導波路２と負性抵抗素子３が隣接する領域の導波姿態は
この部分に達するまでに存在した姿態とは著しく異なつ
ており、またその姿態数は相当少なくなつている。従つ
て、光導波路２と負性抵抗素子３が隣接する領域まで存
在した姿態によつて伝搬されてきた光パワーは光導波路
２が負性抵抗素子３と隣接する領域で、この負性抵抗素
子３を介して光導波路２の外部へ放射されるため、光導
波路の出射端面５へ伝搬される光パワーは無くなる。な
お負性抵抗素子３はゲート部にひとたび光信号を与える
と、オン状態を持続する。以上説明したように、本発明
によれば、光導波路２を伝搬して出射端面５へ送られる
光パワーを負性抵抗素子３に与える光信号により制御す
ることができるとともに、負性抵抗素子３の持続効果を
利用してメモリ機能を持たせることができる。
なお、負性抵抗素子３に加える光信号を電気信号に置き
換えることは勿論可能である。次に、第２図は、第１図
の実施例の具体的な構成例を示したもので、６はｎ＋型
シリコン半導体基板、７はｐ一型シリコン半導体層、８
はｐ型シリコン半導体層、９はｎ一型シリコン半導体層
、１０は絶縁膜、１１，１２は金属電極である。
換えることは勿論可能である。次に、第２図は、第１図
の実施例の具体的な構成例を示したもので、６はｎ＋型
シリコン半導体基板、７はｐ一型シリコン半導体層、８
はｐ型シリコン半導体層、９はｎ一型シリコン半導体層
、１０は絶縁膜、１１，１２は金属電極である。
またｐ一型シリコン半導体層７は曲がり光導波路であり
、半導体基板６、ｐ型シリコン半導体層８、絶縁膜１０
よりも常に屈折率は高くなつている。ｎ一型シリコン半
導体層９は、ｐ型シリコン半導体層８、ｎ一型シリコン
半導体層９、ｐ型シリコン半導体層８、ｎ＋型シリコン
半導体層６で構成されるＰＮＰＮ負性抵抗素子の動作状
態によりその値が変化する。即ち、この負性抵抗素子が
オフ状態のときには、ｎ一型シリコン半導体層９はそれ
にドープされている自由キヤリア濃度によつて決まる屈
折率を有する。このときの自由キャリア濃度は光導波路
７のそれとほとんど同じになるので、半導体層９の屈折
率は光導波路７のそれと殆んど等しくなり、このためこ
の光導波路７は半導体層９との隣接部において導波姿態
がくずれる。また負性抵抗素子の動作は、よく知られて
いるように、第３図に示したような電圧一電流特性を有
している。第３図において、ＰＧは電極１１にあけられ
た窓から入射する制御用光パワーの大きさを示したもの
で、この制御用光信号の波長が光導波路７を伝搬する光
波と同一かあるいは波長側にある場合には、この光信号
を有効に吸収するための感光層を必要とする。即ち、半
導体層９は半導体層７よりも短かいバンドギャツブを有
する半）導体で構成するかあるいは半導体層９と電気的
に接続された感光層を別途設ける。
、半導体基板６、ｐ型シリコン半導体層８、絶縁膜１０
よりも常に屈折率は高くなつている。ｎ一型シリコン半
導体層９は、ｐ型シリコン半導体層８、ｎ一型シリコン
半導体層９、ｐ型シリコン半導体層８、ｎ＋型シリコン
半導体層６で構成されるＰＮＰＮ負性抵抗素子の動作状
態によりその値が変化する。即ち、この負性抵抗素子が
オフ状態のときには、ｎ一型シリコン半導体層９はそれ
にドープされている自由キヤリア濃度によつて決まる屈
折率を有する。このときの自由キャリア濃度は光導波路
７のそれとほとんど同じになるので、半導体層９の屈折
率は光導波路７のそれと殆んど等しくなり、このためこ
の光導波路７は半導体層９との隣接部において導波姿態
がくずれる。また負性抵抗素子の動作は、よく知られて
いるように、第３図に示したような電圧一電流特性を有
している。第３図において、ＰＧは電極１１にあけられ
た窓から入射する制御用光パワーの大きさを示したもの
で、この制御用光信号の波長が光導波路７を伝搬する光
波と同一かあるいは波長側にある場合には、この光信号
を有効に吸収するための感光層を必要とする。即ち、半
導体層９は半導体層７よりも短かいバンドギャツブを有
する半）導体で構成するかあるいは半導体層９と電気的
に接続された感光層を別途設ける。
一方、制御用光信号の波長が光導波路７の伝搬光よりも
短波長側にあり、負性抵抗素子を動作させるのに十分な
光電キヤリアの発生が得られるときには、半導体層９は
光導波路７と同一半導体物質で構成すればよい。ところ
で、金属電極１１と１２との間に順方向バイアスを印加
して、動作点が第３図Ｂ点の状態にあるとき、ＰＯの光
パワーを負性抵抗素子に入射すれば、この動作点はＢ″
に移り、負性抵抗素子はオン状態に移行する。Ｂ′，へ
での電流値はＰＮ接合順方向バイアス時に流れるもので
あり、バイアス回路に挿入する負荷抵抗値で決定される
。このようにして電流がほとんど流れないオフ状態から
任意の電流値を選定できるオン状態への移行は光信号に
よつておこなうことができる。また、ひとたびＢ″点へ
移行すれば、外部印加バイアス電圧を下げない限り定電
流状態を保持するので、入射する制御用光信号ＰＧは必
要としない。半導体層９に電流が注入されると、自由キ
ヤリア濃度が増加し、この半導体層９の屈折率が低下し
て半導体層７と９との間に屈折率差が形成されるため、
光導波路７の導波姿態が生ずる。従つて、この導波光は
半導体層９との境界で放射損失を受けることなく伝搬し
、出射端面５に達する。以上の説明では、半導体基板６
がｎ型について説明したが、各半導体層の導電型を他方
の導電型にすれば、この半導体基板６をｐ型にすること
ができることは言うまでもない。
短波長側にあり、負性抵抗素子を動作させるのに十分な
光電キヤリアの発生が得られるときには、半導体層９は
光導波路７と同一半導体物質で構成すればよい。ところ
で、金属電極１１と１２との間に順方向バイアスを印加
して、動作点が第３図Ｂ点の状態にあるとき、ＰＯの光
パワーを負性抵抗素子に入射すれば、この動作点はＢ″
に移り、負性抵抗素子はオン状態に移行する。Ｂ′，へ
での電流値はＰＮ接合順方向バイアス時に流れるもので
あり、バイアス回路に挿入する負荷抵抗値で決定される
。このようにして電流がほとんど流れないオフ状態から
任意の電流値を選定できるオン状態への移行は光信号に
よつておこなうことができる。また、ひとたびＢ″点へ
移行すれば、外部印加バイアス電圧を下げない限り定電
流状態を保持するので、入射する制御用光信号ＰＧは必
要としない。半導体層９に電流が注入されると、自由キ
ヤリア濃度が増加し、この半導体層９の屈折率が低下し
て半導体層７と９との間に屈折率差が形成されるため、
光導波路７の導波姿態が生ずる。従つて、この導波光は
半導体層９との境界で放射損失を受けることなく伝搬し
、出射端面５に達する。以上の説明では、半導体基板６
がｎ型について説明したが、各半導体層の導電型を他方
の導電型にすれば、この半導体基板６をｐ型にすること
ができることは言うまでもない。
また、負性抵抗素子の設置位置を曲がり光導波路７の曲
がりの内側に設けることも可能である。これらは負性抵
抗素子がオフ状態からオン状態への移行に伴なつて光導
波路７もオフからオンへと移行する光制御回路に対応す
るが、負性抵抗素子のゲート部分を光導波路７の一部分
と共有させれば、負性抵抗素子が波路７の一部分と共有
させれば、負性抵抗素子がオフ、オンのとき、光導波路
７がそれぞれオン、オフ状態に移行するように構成でき
る。以上説明したように、本発明によれば、光で導波路
姿態を制御することにより導波光の切替えをおこなうも
のであるから、光で光を制御でき、さらに曲がり光導波
路は多姿態であつてもよいので、取り扱いが簡便である
ことなどの利点がある。
がりの内側に設けることも可能である。これらは負性抵
抗素子がオフ状態からオン状態への移行に伴なつて光導
波路７もオフからオンへと移行する光制御回路に対応す
るが、負性抵抗素子のゲート部分を光導波路７の一部分
と共有させれば、負性抵抗素子が波路７の一部分と共有
させれば、負性抵抗素子がオフ、オンのとき、光導波路
７がそれぞれオン、オフ状態に移行するように構成でき
る。以上説明したように、本発明によれば、光で導波路
姿態を制御することにより導波光の切替えをおこなうも
のであるから、光で光を制御でき、さらに曲がり光導波
路は多姿態であつてもよいので、取り扱いが簡便である
ことなどの利点がある。
第１図は、本発明の一実施例の原理図であり、第２図は
、第１図のＡＡ部分の断面の立体図であり、第３図は、
第１図、第２図の構成要素のひとつである負性抵抗素子
の電圧一電流特性を示した図である。 １・・・・・・半導体層、２・・・・・・曲がり光導波
路、３・・・・・・負性抵抗素子、４・・・・・・光導
波路入射端面、５・・・・・・光導波路出射端面、６，
７，８，９・・・・・・半導体層、１０・・・・・・絶
縁膜、１１，１２・・・・・・金属電極。
、第１図のＡＡ部分の断面の立体図であり、第３図は、
第１図、第２図の構成要素のひとつである負性抵抗素子
の電圧一電流特性を示した図である。 １・・・・・・半導体層、２・・・・・・曲がり光導波
路、３・・・・・・負性抵抗素子、４・・・・・・光導
波路入射端面、５・・・・・・光導波路出射端面、６，
７，８，９・・・・・・半導体層、１０・・・・・・絶
縁膜、１１，１２・・・・・・金属電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体表面に沿つて、定められた屈折率差と曲率半
径とを有するように配置された光導波路の定められた点
に接して負性抵抗素子が設置されていることを特徴とす
る光制御回路。 ２ 前記負性抵抗素子を動作させるに必要な光電キャリ
アを発生するため、制御用光波を有効に吸収する物質に
よる感光層を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14369277A JPS5913724B2 (ja) | 1977-11-30 | 1977-11-30 | 光制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14369277A JPS5913724B2 (ja) | 1977-11-30 | 1977-11-30 | 光制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5476248A JPS5476248A (en) | 1979-06-18 |
| JPS5913724B2 true JPS5913724B2 (ja) | 1984-03-31 |
Family
ID=15344731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14369277A Expired JPS5913724B2 (ja) | 1977-11-30 | 1977-11-30 | 光制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5913724B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01117149A (ja) * | 1987-10-27 | 1989-05-10 | Canon Inc | 弾牲ローラ |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56108261A (en) * | 1980-02-01 | 1981-08-27 | Nec Corp | Optical integrated circuit |
| JPS56108260A (en) * | 1980-02-01 | 1981-08-27 | Nec Corp | Optical integrated circuit |
-
1977
- 1977-11-30 JP JP14369277A patent/JPS5913724B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01117149A (ja) * | 1987-10-27 | 1989-05-10 | Canon Inc | 弾牲ローラ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5476248A (en) | 1979-06-18 |
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