JPS61118732A - Optical bistable semiconductor element - Google Patents

Optical bistable semiconductor element

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JPS61118732A
JPS61118732A JP24005484A JP24005484A JPS61118732A JP S61118732 A JPS61118732 A JP S61118732A JP 24005484 A JP24005484 A JP 24005484A JP 24005484 A JP24005484 A JP 24005484A JP S61118732 A JPS61118732 A JP S61118732A
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bistable semiconductor
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雅彦 藤原
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    • 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
    • G02F3/00Optical logic elements; Optical bistable devices
    • G02F3/02Optical bistable devices
    • G02F3/026Optical bistable devices based on laser effects

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Abstract

PURPOSE:To obtain an optical bistable semiconductor element which operates even with a high-speed light signal by forming a light emitting element on the same substrate with an optical bistable semiconductor laser which has a current unapplied area and a current applied area in a resonator closely to the current unapplied area. CONSTITUTION:The DH substrate formed by laminating an n-InP buffer layer 11, an InGaAsP active layer 12, and a p-InP clad layer 13 on an n-InP substrate 10 is etched to form a wafer. Then, the 1st p-InP current block layer 14, the 2nd n-InP current block layer 15, a p-InP buried layer 16, and a p-InGaAsP cap layer 17 are formed successively and two grooves 22 and 23 for forming a mesa stripe 20 converting the active layer 12 are formed at a wide part 24 and a narrow part 25. The current blocks are not grown on the stripe 20 at the wide part 24 as shown in figure (b), but as shown at the in figure (c) at the narrow part 25. Then, Cd is diffused at part 29 of a flat part close to the narrow part 25 to form a current path penetrating the current block layers 14 and 15, the cap layer 17 of AuZn is formed thereafter, and electrodes 26, 27, 30, and 28 are stuck.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光交換機や光情報処理袋r!を等において論
理演算や情報の記憶に用いられ、光双安定半導体レーザ
により双安定動作をする光双安定半導体素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention is applicable to optical switching equipment and optical information processing bags r! The present invention relates to an optically bistable semiconductor device that is used for logical operations and information storage in applications such as , and which performs bistable operation using an optically bistable semiconductor laser.

(従来の技術) 大量の情報信号を高速に処理するための超高速光論理演
算、記憶デバイスの研究が勢力的に続けられている。従
来、電気信号の論理演算、記憶を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GaAs
FET s高電子移動度トランジスタ(HElff)や
ジョセフソン接合素子等を用いた超高速論理演算、記憶
デバイスの研究が進められている。しかしながら画像信
号等の二次元的な大量のデータの高速デジタル情報処理
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。また光伝送信号の交換機では光を一旦電気信
号に変換することはよる帯域制限、歪、波長情報の消失
等の問題がある。このため高速広帯域で二次元配列の情
報処理にも親和性のある光信号を光のままデジタル情報
処理し記憶することのできる光論理演算、記憶デバイス
の実現が望まれている。 このような光論理演算、記憶
デバイスとしては雑誌オプティカル・エンジニアリング
(OpticalEngineering ) 19巻
、1980年463〜468ページに記載されているよ
うな半導体エタロンによる光双安定素子や昭和59年度
電子通信学会総合全国大会論文集517−15に記載き
れているような光双安定半導体レーザ等が考えられる。
(Prior Art) Research into ultra-high-speed optical logic operations and storage devices for processing large amounts of information signals at high speed is continuing. Conventionally, the current device, which uses a current switch as a basic block, has been used as a device for performing logical operations and storing electrical signals.
mode logic is known, and in recent years GaAs
Research is progressing on ultra-high-speed logic operations and storage devices using FETs (high electron mobility transistors), Josephson junction elements, and the like. However, high-speed digital information processing of a large amount of two-dimensional data such as image signals using electrical signals has limitations in terms of calculation speed, power consumption, etc. In addition, in an optical transmission signal exchange, once light is converted into an electrical signal, there are problems such as band limitation, distortion, and loss of wavelength information. For this reason, it is desired to realize an optical logic operation and storage device that can digitally process and store optical signals as they are in the form of light, which is compatible with information processing in two-dimensional arrays at high speed and broadband. Examples of such optical logic operation and storage devices include optical bistable elements using semiconductor etalons as described in the magazine Optical Engineering, Vol. An optical bistable semiconductor laser, etc., as described in the conference proceedings 517-15, can be considered.

このうちでは自身で発振、増幅機能を有する光双安定半
導体レーザが大きな可能性を持っており期待されている
。現在光双安定半導体レーザは昭和59年度電子通信学
会総合全国大会論文集517−13に記載されているよ
うに時分割光交換機の光メモリ等として実際にシステム
の中で用いられている。しかし、従来の光双安定半導体
レーザには、光言号の速度が上昇するにつれてトリガ光
レベルが増大するという問題があり、現状ではこの半導
体レーザの実用可能な光言号速度の上限は数100Mb
/s程度と考えられている。従ってGb/s程度以上の
高速の光侶号の演算、記憶には問題があった。このよう
な問題を解決するために、本願出願人が同日にする別の
出願に示してあるように次のような光双安定半導体レー
ザ装置が提案きれている。
Among these, optical bistable semiconductor lasers, which have their own oscillation and amplification functions, have great potential and are expected to be used. At present, optical bistable semiconductor lasers are actually used in systems as optical memories of time-division optical switches, etc., as described in Proceedings of the 1981 National Conference of the Institute of Electronics and Communication Engineers, 517-13. However, conventional optical bistable semiconductor lasers have the problem that the trigger light level increases as the optical speed increases, and currently the upper limit of the practical optical speed of this semiconductor laser is several hundred Mb.
It is thought to be about /s. Therefore, there was a problem with the calculation and memory of the Koumei at high speeds of about Gb/s or higher. In order to solve these problems, the following optical bistable semiconductor laser device has been proposed as shown in another application filed on the same day by the applicant of the present application.

第2図(a)〜(d)はその別の出願に示してある光双
安定半導体レーザ装置を説明するための図であり、同r
yJ(a)はそのレーザ装置の一例を示す図である。こ
のレーザ装置は、光双安定半導体レーザ1の電流非注入
領域に光ファイバ2を介して電源4により駆動された半
導体レーザ3からのバイアス光が印加きれる構成となっ
ている。電流非注入領域は電極のない部分を活性層近く
迄エツチングにより除いて形成してあり、そのエツチン
グの溝の部分に上方から光ファイバの端面を近接移せで
ある。
FIGS. 2(a) to 2(d) are diagrams for explaining an optical bistable semiconductor laser device shown in the other application, and FIG.
yJ(a) is a diagram showing an example of the laser device. This laser device is configured such that bias light from a semiconductor laser 3 driven by a power source 4 can be applied to a current non-injection region of an optical bistable semiconductor laser 1 via an optical fiber 2. The current non-injection region is formed by etching a portion without an electrode close to the active layer, and the end face of the optical fiber can be moved close to the etched groove portion from above.

第2図(b)、(c)、(d)は同図(a)の光双安定
半導体レーザ装置の動作を説明するための図である。第
2図(b)はバイアス光P1が存在し入射光量P I 
a=0とした時の注入電流iと出射光量P @ @ I
との関係を示す図である。本図に示す如く、同図(a)
のレーザ装置では、注入電流1をi、から増加きせたと
きにはi=i 、で急激に出射光量P @ II tが
増加し、逆に注入電流1をi、から減少させた場合には
出射光量P0、は1=icで急激に減少する。このよう
に、同図(a)のレーザ装置は、ヒステリシス特性を示
ルtl=llにおいて出射光量P、およびPlの2つの
安定点AおよびBを有する。このレーザ装置では、光バ
イアスが無い場合に比べ、バイアス光P、が存在する分
だけヒステリシス・ループが低注入電流側にずれている
FIGS. 2(b), 2(c), and 2(d) are diagrams for explaining the operation of the optical bistable semiconductor laser device shown in FIG. 2(a). In FIG. 2(b), bias light P1 exists and the incident light amount P I
Injected current i and output light amount P when a=0 @ @ I
FIG. As shown in this figure, the figure (a)
In the laser device shown in FIG. P0 decreases rapidly at 1=ic. As described above, the laser device shown in FIG. 2A exhibits a hysteresis characteristic and has two stable points A and B of the output light amount P and Pl at tl=ll. In this laser device, the hysteresis loop is shifted to the low injection current side by the presence of the bias light P, compared to the case where there is no optical bias.

第2図(d)は、第2図(b)に於て注入電流i=i 
bとし、バイアス光P1が存在する際の入射光量P1m
と出射光量P0..との関係を示す図である。出射光量
Pa m t =P、の第1の安定点Aにある時に入射
光tp+、を0から増加させた場合は出射光tP、 、
 、はPI−”?、で急激に増加し、以降入射光量P、
、=P、から減少さすた場合はは出射光量P0..はほ
とんど減少せずに出射光量P * * t =P Iの
第2の安定点Bに移る。本図においても、光バイアスが
なく電流バイアスだけの場合に比へ、バイアス光P1が
存在すること樟よりヒステリシスの立上り光量P、が減
少している。
FIG. 2(d) shows that the injection current i=i in FIG. 2(b)
b, and the amount of incident light P1m when bias light P1 exists
and the output light amount P0. .. FIG. If the incident light tp+ is increased from 0 when the output light amount Pa m t =P is at the first stable point A, the output light tP, ,
, increases rapidly at PI-”?, and thereafter the amount of incident light P,
, =P, the output light amount P0. .. moves to the second stable point B where the output light amount P**t=PI with almost no decrease. In this figure as well, the presence of the bias light P1 reduces the rising light amount P of hysteresis compared to the case where there is no optical bias and only a current bias is applied.

第21m(d)は注入電流iおよび入射光量P1゜に対
する同図(8)の双安定半導体レーザ装置の動作を表に
して示したものである。注入電流iがi、で入射光P1
mが0である場合には双安定半導体レーザ装置は前に書
き込まれたデータに応じて同図(b)における2つの安
定点A、Bのいずれか一方に位置し、出射光量P、ある
いはPlを保持する。第2図(b)において双安定半導
体レーザ装置が一方の安定点B(出射光量Pi)を保持
している時に注入電流iを一度i、とじ再びibに戻す
と出射光量P0..はB 4D −Aの順に変化し、以
後他方の安定点A(出射光tP、)を保持する。
21m(d) is a table showing the operation of the bistable semiconductor laser device shown in FIG. 8(8) with respect to the injection current i and the amount of incident light P1°. When the injection current i is i, the incident light P1
When m is 0, the bistable semiconductor laser device is located at one of the two stable points A and B in FIG. hold. In FIG. 2(b), when the bistable semiconductor laser device maintains one stable point B (output light amount Pi), when the injection current i is stopped once and then returned to ib, the output light amount P0. .. changes in the order of B4D-A, and thereafter maintains the other stable point A (outgoing light tP,).

すなわち双安定半導体レーザ装置はリセットされる。ま
た同図(c)において双安定半導体レーザ装置が安定点
A(出射光量P、)を保持している時に入射光量を一度
P、とし再び0に戻すと出射光量P、。、はA→E4B
の順に変化し、以後安定点B(出射光量P1)を保持す
る。すなわち双安定半導体レーザ装置はセットされる。
That is, the bistable semiconductor laser device is reset. In addition, in FIG. 3(c), when the bistable semiconductor laser device maintains the stable point A (output light amount P,), the incident light amount is set to P once, and when it returns to 0 again, the output light amount is P,. , is A→E4B
After that, stable point B (output light amount P1) is maintained. That is, the bistable semiconductor laser device is set.

このように第2図(a)に示した光双安定半導体ル−ザ
装置は電流バイアスだけを加える通常の光双安定半導体
レーザと同様に動作するが、光バイアスP、が存在する
分だけセットに要する入射光量を小さくできる。そのた
め高速の光百号に対する応答が著しく改善される。
In this way, the optical bistable semiconductor laser device shown in FIG. 2(a) operates in the same way as a normal optical bistable semiconductor laser to which only a current bias is applied, but the optical bistable semiconductor laser device shown in FIG. The amount of incident light required can be reduced. Therefore, the response to high-speed Hikari 100 is significantly improved.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、第2図(a)の方式の光双安定半導体レ
ーザ装置では、バイアス光を印加する手段が光双安定半
導体レーザとは独立に設けであるから装置の大型化をき
たし実用上の問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the optical bistable semiconductor laser device of the type shown in FIG. 2(a), the means for applying bias light is provided independently from the optical bistable semiconductor laser. This results in an increase in size, which poses a practical problem.

そこで本発明の目的は、高速の光信号でも動作しかつ型
が小さい光双安定半導体素子の提供にある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical bistable semiconductor device that operates even with high-speed optical signals and has a small size.

(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、共振器内部に電流非注入領域と電流注
入領域を有する光双安定半導体レーザと、前記光双安定
半導体レーザと同一の基板上に前記電流非注入領域に近
接して形成してある発光素子とから成ることを特徴とす
る光双安定半導体素子が得られる。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, an optical bistable semiconductor laser having a current non-injection region and a current injection region inside a resonator, and an optical bistable semiconductor laser provided on the same substrate as the optical bistable semiconductor laser. An optical bistable semiconductor device is obtained, which is characterized by comprising a light emitting device formed adjacent to a current non-injection region.

(作用) 本”発明の半導体素子は、光双安定半導体レーザの電流
非注入領域へ光バイアスを印加するための発光素子を光
双安定半導体レーザと同一基板上に集積して形成したも
のである。そこで、この素子は、光双安定半導体レーザ
に光バイアスが印加されるから高速の光信号に対する応
答特性に著しく優れ、かつ光バイアス用の光源が一体に
集積化きれているから非常に小型で実用的である。
(Function) The semiconductor device of the present invention is formed by integrating a light emitting element for applying an optical bias to a non-current injection region of an optical bistable semiconductor laser on the same substrate as the optical bistable semiconductor laser. Therefore, this device has excellent response characteristics to high-speed optical signals because an optical bias is applied to the optical bistable semiconductor laser, and is extremely compact because the light source for the optical bias is integrated into one body. It's practical.

(実施例) 以下、本発明の実施例につき図面を参照して詳細に説明
する。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.

本実施例において用いる光双安定半導体レーザは、小田
切により発明された本願出願人の特願昭58−1429
22に示きれているように、2重チャンネルブレーナ埋
込ヘテロ構造半導体レーザ(DC−PBH−LD)のメ
サストライプ(活性層を含む)を形成する2木の溝の外
側側面(メサストライプに対向する面)が部分的にメサ
ストライプ側に張り出していてそれら溝の一部が狭くし
てあるものである。第3図(a)は第1図の実施例に用
いる光双安定半導体レーザの活性層の形状を示す平面断
面図、同図(b)及び(C)はそれぞれ本図(a)のA
−A’及びB−B’矢視断面む 図である。まず、第3S(a)〜(c)を参照して本実
施例に用いる光双安定半導体レーザについて説明する。
The optical bistable semiconductor laser used in this example was invented by Mr.
As shown in Fig. 22, the outer side surface of the two grooves forming the mesa stripe (including the active layer) of a dual channel brainer buried heterostructure semiconductor laser (DC-PBH-LD) The opposing surfaces) partially protrude toward the mesa stripe side, and some of the grooves are narrowed. 3(a) is a planar sectional view showing the shape of the active layer of the optical bistable semiconductor laser used in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 3(b) and (C) are A of FIG.
-A' and BB' arrow cross-sectional views. First, the optical bistable semiconductor laser used in this example will be explained with reference to 3S(a) to 3S(c).

この光双安定半導体レーザは、活性層を含むメサストラ
イプをp及びn型半導体層で埋込んだDC−PBH型を
基本にしており、これについては北村氏等の発明になり
出願中の特願昭56−166666に詳しい、第3図(
a)〜(c)示す構造は以下のようにして製作される。
This optical bistable semiconductor laser is based on a DC-PBH type in which a mesa stripe including an active layer is buried with p- and n-type semiconductor layers. Detailed information on 1984-166666, Figure 3 (
The structures shown in a) to (c) are manufactured as follows.

先ず液相もしくは気相成長法によりn−InPバッファ
層11、ノンドープのInGaAsP活性層12、p−
InPクラッド層13をn−InP基板10上に積層し
形成したDH基板に、フォトレジストを塗布して通常の
フォトリングラフイーとエツチング処理を施し、第1図
に示した形状のウェハを製作する6次ぎに、このウェハ
上に液相成長法により、p−工nPの第1の電流ブロッ
ク層14、n−InPの第2の電流ブロック層15、p
−InP埋め込み層16、p−InGaAsPキ”ry
ブ層17を順次形成する。第3図(a)で示したように
、活性層12を含むメサストライプ20を形成するため
の2木の溝22.23の側面は、メサストライプ20の
側で直線であり、メサストライプ20に対向する側では
中央部で張り出している。そこで、溝22.23には幅
の広い部分24と狭い部分25とがある。2回目の結晶
成長において、メサストライプ20を形成する溝22.
23の幅の広い部分24では第3図(b)で示したよう
に、第1、第2の電流ブロック層14.15はメサスト
ライプ20上には成長しない、他方溝22.23の幅の
狭い部分25では、同図(c)に示したように、溝22
.23内を第1の電流ブロック層14が埋めてしまうた
めに、第2の電流ブロック層15を成長する直前のメサ
ストライプ20付近の形状が平坦になってしまうので、
第2の電流ブロック届15はメサストライプ20の上部
で途切れることなく全体を覆ってしまう、このようは製
作した光双安定半導体レーザ用のウェハの溝22゜23
の幅の狭い部分25に接近した平坦部分の一方の一部分
29の上方のみに選択的にCdによる拡散を施し、p、
 n−InPによる第1、第29電流ブロツク層14゜
15を突抜けて電流のバスを形成する。このように形成
したウェハにp側のオーミックコンタクトをとるためキ
ャップ層17にAuZnを蒸着する。きら樟フォトレジ
ストを塗布して通常のフォトリソグラフィーとエツチン
グにより溝22.23の幅の狭い部分25の直上及び選
択拡散を施した領域29に近い溝23の直上の部分のA
uZn、キャップ層17を順次抜き、その後ぐ熱処理を
施しΔuZnと半導体層との界面を合金化し、両者間の
抵抗を低減する0次ぎにn−InP基板10を研磨して
12〇−程度の厚さにしたのち、n側のオーミックフン
タクト用にAu−Ge−Niを蒸着し、オーミックコン
タクトが形成されるように熱処理してウェハ制作を終了
する。このウェハを通常の臂開法ぐより分きしメサスト
ライプ20に直角〈共振器面を形成する。
First, an n-InP buffer layer 11, a non-doped InGaAsP active layer 12, and a p-InP buffer layer 11 are grown by liquid phase or vapor phase growth.
A DH substrate formed by laminating an InP cladding layer 13 on an n-InP substrate 10 is coated with photoresist and subjected to ordinary photolithography and etching treatment to produce a wafer having the shape shown in FIG. 1. 6 Next, on this wafer, a first current blocking layer 14 of p-InP, a second current blocking layer 15 of n-InP, a p
-InP buried layer 16, p-InGaAsP layer
A layer 17 is sequentially formed. As shown in FIG. 3(a), the side surfaces of the two grooves 22 and 23 for forming the mesa stripe 20 including the active layer 12 are straight on the side of the mesa stripe 20; On the opposite side, it overhangs in the center. The grooves 22.23 therefore have a wide portion 24 and a narrow portion 25. In the second crystal growth, grooves 22. which form mesa stripes 20 are formed.
In the wide part 24 of the groove 23, as shown in FIG. 3(b), the first and second current blocking layers 14.15 do not grow on the mesa stripe 20; In the narrow portion 25, as shown in FIG.
.. Since the first current blocking layer 14 fills the inside of the mesa stripe 23, the shape near the mesa stripe 20 immediately before the second current blocking layer 15 is grown becomes flat.
The second current block 15 covers the entire top of the mesa stripe 20 without interruption, which is the groove 22° 23 of the fabricated optical bistable semiconductor laser wafer.
Cd is selectively diffused only above one part 29 of the flat part close to the narrow part 25 of p,
A current bus is formed by passing through the first and 29th current blocking layers 14 and 15 made of n-InP. AuZn is deposited on the cap layer 17 in order to establish a p-side ohmic contact with the wafer thus formed. A portion A of the groove 23 immediately above the narrow portion 25 of the groove 22 and 23 and near the area 29 where selective diffusion was applied by applying a Kira Camphor photoresist and performing normal photolithography and etching.
The uZn and cap layers 17 are sequentially removed, and a subsequent heat treatment is performed to alloy the interface between ΔuZn and the semiconductor layer, reducing the resistance between them.Next, the n-InP substrate 10 is polished to a thickness of about 120 mm. After this, Au-Ge-Ni is deposited for an ohmic contact on the n side, and heat treatment is performed to form an ohmic contact to complete the wafer production. This wafer is separated by a conventional arm-opening method to form a resonator surface perpendicular to the mesa stripe 20.

この素子の第1、第2のp(II寛極26.27を正、
n側電極28を負にバイアスすると、既に知られている
ようはこの素子は電流入力あるいは光入力に対して安定
な2準位をもつ光双安定半導体レーザとして働く、これ
は次の理由による。すなわち溝幅の広い部分24では、
従来の埋込みへテロ構造の半導体レーザと同様に活性層
12に電流が注入されるのに対して、溝幅の狭い部分2
5では、第2の電流ブロック層15がメサストライプ2
0の上部を含めて全体にわたって形成きれているので、
活性層12に電流が注入されることはない、そのため*
21?![下の部分は可飽和吸収領域として働くために
、共振器中は可飽和吸収部分と利得部分が形成されて光
双安定動作が実現きれる。
The first and second p of this element (II tolerance 26.27 positive,
As is already known, when the n-side electrode 28 is negatively biased, this device works as an optical bistable semiconductor laser having two levels that are stable with respect to current input or optical input.This is for the following reason. In other words, in the wide groove portion 24,
While current is injected into the active layer 12 as in the conventional buried heterostructure semiconductor laser, the narrow groove width portion 2
5, the second current blocking layer 15 is the mesa stripe 2
Since it is completely formed throughout including the upper part of 0,
No current is injected into the active layer 12, so *
21? ! [Since the lower part acts as a saturable absorption region, a saturable absorption region and a gain region are formed in the resonator, making it possible to realize optical bistable operation.

一方、第3のp側電極30を正にバイアスすると電流は
選択拡散を施した領域29を通して平坦部の活性層12
番こ注入きれる。つまりこの部分は発光ダイオードとし
て働く、この発光ダイオード部分の出力光は溝23を埋
込んだ光吸収の小きいInP層を通りメサストライプ中
の活性層の電流非注入領域に照射きれる。つまり、その
発光ダイオードの出力光が電流非注入領域への光バイア
スとなる。この光バイアスの存在位より光双安定半導体
レーザの高速光信号に対する応答速度が著しく改善きれ
る。しかも、この実施例では、光バイアスを与える手段
(発光ダイオード)が光双安定半導体レーザと一体に集
積化されているので、この実施例は非常に小型で実用的
なものとなる。また、光バイアスを与えるために一体に
集積化した光源はこの他に第2の光入力信号源としても
用いることができ、この場合には通常の光入力店号との
間の論理動作等を行なうことができる。また、本実施例
では、温度変化による光双安定半導体レーザのヒステリ
シス特性の変動を予め把握しておけば、光バイアスの変
化によりヒステリシス特性の変動を補償することもある
程度可能である。
On the other hand, when the third p-side electrode 30 is positively biased, the current flows through the selectively diffused region 29 to the active layer 12 in the flat area.
I can inject Banko. In other words, this portion functions as a light emitting diode, and the output light from this light emitting diode portion passes through the InP layer with low light absorption that fills the trench 23 and irradiates the current non-injected region of the active layer in the mesa stripe. In other words, the light output from the light emitting diode serves as a light bias to the current non-injection region. Depending on the presence of this optical bias, the response speed of the optical bistable semiconductor laser to high-speed optical signals can be significantly improved. Moreover, in this embodiment, since the means for applying an optical bias (light emitting diode) is integrated with the optical bistable semiconductor laser, this embodiment is extremely compact and practical. In addition, the integrated light source for providing optical bias can also be used as a second optical input signal source, and in this case, logical operations etc. between it and the normal optical input signal source can be used. can be done. Furthermore, in this embodiment, if the fluctuations in the hysteresis characteristics of the optical bistable semiconductor laser due to temperature changes are known in advance, it is possible to compensate for the fluctuations in the hysteresis characteristics to some extent by changing the optical bias.

なお、本実施例では光バイアス用の光源である発光素子
として発光ダイオードを備えているが、分布帰還型半導
レーザ等を用いても本発明は実現できる。また、光双安
定半導体レーザは電流の注入領域と非注入領域とを有す
るものであればよく、本発明は実施例の構造に限定され
るものではない。
In this embodiment, a light emitting diode is provided as a light emitting element serving as a light source for optical bias, but the present invention can also be realized using a distributed feedback semiconductor laser or the like. Further, the optical bistable semiconductor laser may be any type as long as it has a current injection region and a current non-injection region, and the present invention is not limited to the structure of the embodiment.

更に、実施例ではInGaAsP/InP系の半導体材
料を用いたが、 GaAlAs/GaAs系等の他の材
料でもよいことは言う迄もない。
Furthermore, although an InGaAsP/InP semiconductor material is used in the embodiment, it goes without saying that other materials such as GaAlAs/GaAs may also be used.

(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、高速の
光信号でも動作しかつ小型で実用的な光双安定半導体素
子が得られる。そこで、本発明は、光交換機、光情報処
理装置の実用化に寄与するところ大である。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, it is possible to obtain a compact and practical optical bistable semiconductor device that operates even with high-speed optical signals. Therefore, the present invention greatly contributes to the practical application of optical switching equipment and optical information processing equipment.

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

第1図は本発明の実施例を示す斜視図、第2図(a)は
別に提案されている光双安定半導体レーザ装置の構成を
示す図、同図(b)及び(c)はそのレーザ装置の特性
図、同図(d)はそのレーザ装置の入力に対する作動を
示す図、第3図(a)は第1図実施例の断面図、同図(
b)及び(c)はそれぞれ本130 (a)のA−A 
’及びB−B ’矢視断面図である。 1・・・光双安定半導体レーザ、 2・・・光ファイバ
、3・・・半導体レーザ、4・・・電源、10・・・基
板、20・・・メサストライプ、21.22.23.2
4.25・・・溝、11.12.13,14゜15、1
6.17・・・半導体層、26.27.28.30・・
・電極、29・・・選択拡散領域。 第1図 2822jA 23溝 (b)
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2(a) is a diagram showing the configuration of a separately proposed optical bistable semiconductor laser device, and FIG. 2(b) and (c) are views of the laser. A characteristic diagram of the device; FIG. 3(d) is a diagram showing the operation of the laser device in response to input; FIG.
b) and (c) are respectively book 130 (a) A-A
' and BB' arrow sectional views. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Optical bistable semiconductor laser, 2... Optical fiber, 3... Semiconductor laser, 4... Power supply, 10... Substrate, 20... Mesa stripe, 21.22.23.2
4.25...Groove, 11.12.13,14°15,1
6.17...Semiconductor layer, 26.27.28.30...
- Electrode, 29... selective diffusion region. Fig. 1 2822jA 23 grooves (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 共振器内部に電流非注入領域と電流注入領域を有する光
双安定半導体レーザと、前記光双安定半導体レーザと同
一の基板上に前記電流非注入領域に近接して形成してあ
る発光素子とから成ることを特徴とする光双安定半導体
素子。
An optical bistable semiconductor laser having a current non-injection region and a current injection region inside a resonator, and a light emitting element formed on the same substrate as the optical bistable semiconductor laser and close to the current non-injection region. An optical bistable semiconductor device characterized by:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6488518A (en) * 1987-09-30 1989-04-03 Hitachi Ltd Semiconductor device for controlling beam of light
US5007061A (en) * 1988-07-28 1991-04-09 Fujitsu Limited Bistable semiconductor laser diode device
JP2007134490A (en) * 2005-11-10 2007-05-31 Sharp Corp Nonlinear semiconductor module and nonlinear semiconductor optical element driving device

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