JPS60229387A - 光情報記憶回路 - Google Patents

光情報記憶回路

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JPS60229387A
JPS60229387A JP59085235A JP8523584A JPS60229387A JP S60229387 A JPS60229387 A JP S60229387A JP 59085235 A JP59085235 A JP 59085235A JP 8523584 A JP8523584 A JP 8523584A JP S60229387 A JPS60229387 A JP S60229387A
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JP
Japan
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semiconductor laser
current
bistable semiconductor
temperature
circuit
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JP59085235A
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English (en)
Inventor
Kunio Nagashima
長島 邦雄
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01S5/06808Stabilisation of laser output parameters by monitoring the electrical laser parameters, e.g. voltage or current
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は注入電流と出射光量との間にヒステリシス特性
を示す双安定半導体レーザを用いた光情報記憶回路に関
する。
(従来技術とその問題点) 従来、電気信号の論理演算を高速で行なうデバイスとし
ては、カレント・スイッチを基本ブロックとしたカレン
トモードロジックが知られており更には近年GaAsF
ETやジョセフソン結合素子等を用いた超高速論理演算
デバイスの研死が進められている。
しかしながら画像情報等の2次元的で大型なデータの高
速ディジタル情報処理を電気信号で行なうには演算速度
、消費電力等の面で限界がある。
このため高速で2次元並列の情報処理に親和性のある光
信号を光のままディジタル情報処理することのできる光
論理演算デバイスの実現が望まれており、このような光
論理演算デバイスには光情報を読み書きすることのでき
る光情報記憶デバイスが不可欠である。
この光情報記憶デバイスとしてアイ イー イーイージ
ャーナル オブ クオンタム エレクトロニクス(IE
EE Journal of QuantamElec
tronics )誌、 1982年QB−18、13
52〜1361頁に記載されているよう−ご半導体レー
ザの電極を2つに分割することによって、共振器内lこ
光の増幅領域と損失領域を設けることによって注入電流
対光出力特性にヒステリシス特性をもたせ、前記ヒステ
リシス内に注入電流を設定することによって(以後この
注入電流の値をバイアス電流と称する。)2値の光量の
いずれか一方を記憶する双安定牛轟体レーザが知られて
いる。
このような双安定半導体レーザは、そのヒステリシス特
性が温度によって大きく変化するため、これによって記
憶情報−こ誤りを生ずる結果となる。
このため、この双安定半導体レーザ゛を光fft報記憶
デバイスとして用いるためには、ペルチェ素子などによ
って前記双安定半導体レーザの温度を例えば±01℃以
内に制御する必要があった。この点について、図面を参
照しつつ、より具体的tこ説明する。
第1図+a)は双安定半導体レーザの具体例を示す断面
図である。構造は通常用いられる電流注入形の半導体レ
ーザとほぼ同じであり、例えばGaAlAs/GaAs
やInGaAsP/InPを材料とするダブルへテロ接
合構造のレーザである。但し、電極が第1の電極100
および第2の電極101の2つに分割され、それぞれ正
の注入電流1.と負の注入″電流12を与えることによ
り、活性1fliの内部に光の増幅領域102と光の損
失領域103が存在していることが通常の半導体レーザ
♂は異なっている。このようにして第1図1a)の双安
定半導体レーザでは注入電流対光出力特性にヒステリシ
ス特性をもたせることができる。この双安定半導体レー
ザでは注入電流11および12 を適当に選ぶことによ
って、外部からの注入光lこ対する出射光の特性lども
双安定特性が得られる。
第1図(blは前記第1図(a)に示した双安定半導体
レーザの特性を説明するための図であり、第2Q)電極
101に注入される電流i、二i; とじた時の前記第
1の電極100に注入される電R’+と出射光量Pou
t の関係を示す図である。
第1図tblにおいて、104は活性層の温度T=T’
の場合の注入電流11−出射光量Pout 特性を示す
もので、注入電流11を0から増加させたときtこはl
に1u で急激に出射光量Pout が増加し、逆に注
入電流l、を輸充分の値から減少させた場合には出射光
1Poutはi、=idで急激に減少するようなヒステ
リシス特性を示す。したがって注入り流11をバイアス
電流値ibに設定すると第1図1a)に示した双安定半
導体レーザは2つの安定点AおよびBを有し出射光量P
。およびP、の2値の光情報を記憶することができる。
しかしながら、第1図(a)に示した双安定半導体レー
ザは活性層の温度TがT′からT“に上昇すると注入電
流l、−出射光量Pout特性は105の如く変化し、
例えば双安定半導体レーザが光量P、を記憶している場
合を考えると、これによって安定点はB点から0点に変
化し出射光量はPlからP;に減少する。このようにし
て活性層の温度TがさらにT“に上昇すると注入電流i
I−出射光m Pout特性は106の如く変化し、こ
れによって安定点は0点からA点に移り出射光量はしき
い値光量Pth以下の値P0 となる。このように第1
図talに示した双安定半導体レーザは活性層の温度に
よってそのヒステリシス特性が大きく変化し保持すべき
情報lこ誤りを生ずるこ七となる。このため、第1図1
aliこ示した双安定半導体レーザを光情報記憶デバイ
スとして用いるためにはペルチェ素子などによって双安
定半導体レーザの温度をたとえば±O1℃程度に制御す
ることが不可欠であった。
(発明の目的) 本発明の目的は、ペルチェ素子などによる温度制御が不
要であり、かつ安定に光情報の記憶を行なうことのでき
る光情報記憶回路を提供することにある。
(発明の構成) 本発明によれば、半導体レーザの一端の電極を2つに分
割することにより活性層に光の増幅領域と損失領域とを
設けられた双安定半導体レーザと、前記増幅領域側の電
極に電流を供給する第1の電流供給手段と、前記損失領
域側の電極に電流を供給する第2の電流供給手段と、前
記活性層の温度を電気信号もしくは光信号として検出す
る温度検出手段と該温度検出手段の出力に基づき前記第
2の電流供給手段の電流値を制御する信号を発生する手
段とから少なくとも構成されることを特徴とする光情報
記憶回路が得られる。
(実施例) 第2図は本発明の第1の実施例を示す図である。
第2図によれば、本発明の第1の実施例は双安定半導体
レーザ200と、この双安定半導体レーザ200と同じ
温度となるように双安定中導体L・−ザ200と近接し
て設けられたトランジスタ201と、このトランジスタ
201のコレクタに一端を“電源に他端をそれぞれ接続
された定電流回路202と、トランジスタ201のベー
スに一方の入力を、トランジスタ201のエミッタに他
方の入力をそれぞれ接続された電圧検出回路203と、
双安定半導体レーザ200の一方の電極に一端を電源に
他端をそれぞれ接続され双安定半導体レーザ200に正
のバイアス電流ibを注入する定電流回路205と、一
端を双安定半導体レーザ200の第2の゛成極206に
、他端を電源にそれぞれ接続され、電圧検出回路203
の出力に応じて電流領置、の制御が行なわれる可変電流
回路207を含む。
第3図は第2図に示した本発明の第1の実施例の動作を
説明するための図であり、活性層の温度T = T’と
した時の第1図(alに示した双安定半導体レーザの第
1の電極100に注入される電流!、と出射光量Pou
t の関係を示す図である。
第3図に示すように第1図(a)に示した双安定半導体
レーザは負の注入電流輸=1.の場合には300で示す
ヒステリシス特性を示し負の注入電流i!を”t + 
j!と減少させるとこれにともなってヒステリシス特性
は301,302と変化する。
第3図を参照すると第2図に示した本発明の第1の実施
例は、双安定半導体レーザ200と同じ温度となるよう
iこ双安定半導体レーザ200と近接してトランジスタ
201が設けられている。ここで定電流回路202の電
流値を工。とすると、トランジスタ201のベース・エ
ミッタ間電圧VBI+は、温度Tによって次式のグロく
表わすことができる。
ここでqは電子の電荷、kはボルツマン定数、I。
は飽和電流をそれぞれ表わす。したがって定電流回路2
02の電流値工。を一定に保てばトランジスタ201の
ベース・エミッタ電圧1部によって双安定半導体レーザ
200の活性層温度Tを検出することができる。第2図
に示した電圧検出回路203はトランジスタ201のベ
ース・エミッタ電圧VBEに応じて可変電流回路207
の電流値j2の制御を行なっており、トランジスタ20
1のベース・エミッタ電圧VBEが上昇するとこれに応
じて可変電流回路207の電流値12を減少させる。
電圧検出回路203は、オペアンプ等を用いて構成する
ことができるが、以上の説明から明かな通り、双安定半
導体レーザのi、 −Pout 特性の温度変化及びi
、による同特性の変化を相殺する電流値を可変定眠流回
路207に発生させるべく、この電圧検出回路203の
入出力特性が定められる、このようにして双安定半導体
レーザ200の活性層の温度TがT′→T’→T″ と
上昇し注入it流11−出射光量P■t %性が第1図
(blに示す如<104→105→106と変化しよう
としても電圧検出回路203の出力によって負の注入電
流i、の値が1.→i;→1; と制御されるため、第
3図に示す如く注入電流12−出射光量Pout 特性
は300−+ 301−)302と変化し、結果として
’+ Pout 特性は常に一定に保たれる。
以上述べたように第2図にボした本発明の第1の実施例
は双安定半導体レーザ200の活性層の温度Tが変化し
てもつねに安定な注入電流i、−出射光1tPout 
特性が得られ、ペルチェ素子などによる温度制御を必要
とせずに安定な光情報記憶動作が行なえる。
第4図は本発明の第2の実施例を示す図である。
第4図において第2図と同一番号を付したものは第2図
と同一の構成要素を示す。
第4図によれば本発明の第2の実施例は、双安足手導体
レーザ200と同じ温度となるようlこ、この双安定半
導体レーザ200と近接して設けられた双安定半導体レ
ーザ400と、双安定半導体レーザ400の一方の電極
401に一端を、電源に他端をそれぞれ接続され、双安
定半導体レーザ400に正のバイアス電波型すを注入す
る定電流回路402と、一端を双安定半導体レーザ40
0の第2の電極403に、他端を電源に接続され、双安
定半導体レーザ400に負の電流i、を注入する可変定
電流回路404と、双安定半導体レーザ400の出射光
量Pout を検出し、この出射光量Pout に応じ
て可変定電流回路207及び404の電流値12を制御
する光−電気変換回路405をさらに含む。
第4図に示した双安定半導体レーザ400は双安定半導
体レーザ200と同一の特性を有し、第1図(blに示
した安定点Bにあって常時光量P、の光Pout を出
射している。この時双安定半導体レーザ200の活性層
温度がT′からT’に変化すると、双安定半導体レーザ
400の活性層温度Tもこれをこ追随し、これによって
出射光Pout の光量が第1図1alに示す如<P+
からP;lこ減少する。第4図tこ示した本発明の第2
の実施例においては、光−電気変換回路405によって
活性層温度Tの変化による出射光Pout の光量の変
化を検出し、これによって双安定半導体レーザ200及
び204の可変定電流回路207及び404の電流値+
2の制御を行なっている。すなわち、活性層温度Tの上
昇lこよって双安定半導体レーザ200および400の
ヒステリシス特性が第1図1alζこ示す如<104→
105→106と変化しても光−電気変換回路401の
出力によって双安定半導体レーザ200及び400の負
の注入電流i。
の値が12→1.→I2 と制御されるため、第3図t
こ示す如くヒステリシス特性は300→301→302
と変化し常に一定に保たれる。
(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば活性層の温度な光情報
記憶動作を示す光情報記憶回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(alは本発明に用いる双安定半導体レーザの断
面図、第1図(blは第1図1al iこ示した双安定
半導体レーザの注入電流1.と出射光量Pout Lの
関係を示す図、第2図は本発明の第1の実施例を示す回
路図、第3図は第1図ta)に示した双安定半導体レー
ザの活性層温度Tに対する注入電流lI−出射光量PO
ut 特性の変化を示す図、第4図は本発明の第2の実
施例を示す回路図である。 図−こおいて200および400は双安定半導体レーザ
202,205および402は定電流回路、207およ
び404は可変定電流回路、203は電圧検出回路。 401は光−電気変換回路、をそれぞれ示す。 ″;+1図 72図 73図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体レーザの一端の電極を2つに分割することにより
    活性ノーに光の増幅領域と損失領域とを設けられた双安
    定半導体レーザと、前記増幅領域側の電極に電流を供給
    する第1の電流供給手段と。 前記損失領域側の電極に電流を供給する第2の電流供給
    手段と、前記活性層の温度を電気信号もしくは光信号と
    して検出する温度検出手段と、該温度検出手段の出力l
    こ基づき前記第2の電流供給手段の電流値を制御する信
    号を発生する手段とから少なくとも構成されることを特
    徴とする光情報記憶回路。
JP59085235A 1984-04-27 1984-04-27 光情報記憶回路 Pending JPS60229387A (ja)

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