JPS6138935A - 高速光−光スイツチング素子 - Google Patents
高速光−光スイツチング素子Info
- Publication number
- JPS6138935A JPS6138935A JP15920684A JP15920684A JPS6138935A JP S6138935 A JPS6138935 A JP S6138935A JP 15920684 A JP15920684 A JP 15920684A JP 15920684 A JP15920684 A JP 15920684A JP S6138935 A JPS6138935 A JP S6138935A
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- Japan
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- light
- semiconductor laser
- layer
- wavelength
- switching element
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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。
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］
この発明は外部からの光照射による半導体レーザの出力
光制御を果す高速光−光スイッチング素子に関する。
光制御を果す高速光−光スイッチング素子に関する。
［従来の技術］
外部からの光入射により、光を出力する光−光スイッチ
ング素子の基本構成を第２図に示す。
ング素子の基本構成を第２図に示す。
光スイッチング素子は、ある波長λｌの光を入射させる
と、波長λ２の光を出力するものである。
と、波長λ２の光を出力するものである。
λ１＝λ２であれば、波長λ２の出力光を別の素子の波
長λｌの人力光として用いることにより、素子と素子の
接続が可能となるが、従来はλ１≠λ２である。
長λｌの人力光として用いることにより、素子と素子の
接続が可能となるが、従来はλ１≠λ２である。
従来の光−光スイッチング素子の一例として、光パルス
励起による半導体レーザがある。すなわち、半導体レー
ザの発振波長より十分短い波長の光パルスを半導体レー
ザの活性層に入射させると、価電子帯の電子は光エネル
ギを吸収して、導電体に励起される。そして、反転分布
状態に至ると、半導体レーザはパルス発振する。
励起による半導体レーザがある。すなわち、半導体レー
ザの発振波長より十分短い波長の光パルスを半導体レー
ザの活性層に入射させると、価電子帯の電子は光エネル
ギを吸収して、導電体に励起される。そして、反転分布
状態に至ると、半導体レーザはパルス発振する。
［発明が解決しようとする丙題点コ
ところが、この方法では、発振に必要な反転分布状態を
達成するために、活性層での吸収が大きい、つまり、発
振波長より十分短い波長の入射光を用いる必要がある。
達成するために、活性層での吸収が大きい、つまり、発
振波長より十分短い波長の入射光を用いる必要がある。
このように、入射光と出力光の波長が異なっているので
、光集積回路等で要求される素子の多段接続ができない
。
、光集積回路等で要求される素子の多段接続ができない
。
［発明の目的コ
そこでこの発明の目的は、入射光と出力光を同−波長に
するものであり、素子の多段接続による光−光論理回路
等を実現しうる高速光−光スイッチング素子を提供する
にある。
するものであり、素子の多段接続による光−光論理回路
等を実現しうる高速光−光スイッチング素子を提供する
にある。
［問題点を解決するための手段］
この目的を達成するためにこの発明は、半導体レーザの
活性層の禁制帯幅より狭い禁制帯幅を持つ直接遷移形半
導体層を、可飽和吸収体として半導体レーザ共振器内部
に設け、半導体レーザの発振波長と同じ波長の光を、外
部から可飽和吸収体に照射することにより光スイッチン
グ動作をする高速光−光スイッチング素子を構成したこ
とを特徴とする。
活性層の禁制帯幅より狭い禁制帯幅を持つ直接遷移形半
導体層を、可飽和吸収体として半導体レーザ共振器内部
に設け、半導体レーザの発振波長と同じ波長の光を、外
部から可飽和吸収体に照射することにより光スイッチン
グ動作をする高速光−光スイッチング素子を構成したこ
とを特徴とする。
［実施例］
この発明による素子の一例を第２図に示す。
光−光スイッチング素子２０は以下の如く構成される。
１はＧａ Ａｓ層であり所定厚さとされ入射光側に設け
られといる。２は活性層、３はＰ型りラッド層、４はｎ
型クラッド層、５はＰ型ＧａＡｓ層、６はｎ型Ｇａ Ａ
ｓ基板であり夫々積層されている。そして前記ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板６の外側には負電極７が、また前記Ｐ型Ｇａ
Ａｓ層５の外側には正電極８が設けられる。そして、
第２図に示す如く、光−光スイッチング素子２ｏの図に
おいて右側には入射光用レンズ９が、また左側には出力
光用レンズＩＯが配置されている。
られといる。２は活性層、３はＰ型りラッド層、４はｎ
型クラッド層、５はＰ型ＧａＡｓ層、６はｎ型Ｇａ Ａ
ｓ基板であり夫々積層されている。そして前記ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板６の外側には負電極７が、また前記Ｐ型Ｇａ
Ａｓ層５の外側には正電極８が設けられる。そして、
第２図に示す如く、光−光スイッチング素子２ｏの図に
おいて右側には入射光用レンズ９が、また左側には出力
光用レンズＩＯが配置されている。
通常のＡｌＧａ Ａｓダブルへテロ構造半導体レーザの
片方の出力端に、活性層より狭い禁制帯幅を持つ直接遷
移形半導体層として適当な厚さのＧａＡｓ層１を設ける
。
片方の出力端に、活性層より狭い禁制帯幅を持つ直接遷
移形半導体層として適当な厚さのＧａＡｓ層１を設ける
。
活性層とＧａ Ａｓ層１との屈折率の差は小さいので、
活性層とＧａ Ａｓ層１の界面での光の反射は少ない。
活性層とＧａ Ａｓ層１の界面での光の反射は少ない。
従って、半導体レーザの共振器を構成する二鎖面は、Ｇ
ａ Ａｓ層１を設けていない側の出力面とＧａ Ａｓ層
１の外側の面となる。
ａ Ａｓ層１を設けていない側の出力面とＧａ Ａｓ層
１の外側の面となる。
一般に、禁制帯幅がＥｇの直接遷移形半導体に、λ≦ｈ
ｃ／Ｅｇ（ｈニブランク定数、ｃ：光速度）の関係があ
る。適当な波長λの光を入射させると価電子帯の電子は
光子エネルギを吸収して導電帯に励起される。このこと
により、入射光は吸収されるが、入射光強度を上げてい
くと、励起されうる電子状態の減少により、それ以上は
もう吸収できない状態、いわゆる吸収飽和の状態に至る
。
ｃ／Ｅｇ（ｈニブランク定数、ｃ：光速度）の関係があ
る。適当な波長λの光を入射させると価電子帯の電子は
光子エネルギを吸収して導電帯に励起される。このこと
により、入射光は吸収されるが、入射光強度を上げてい
くと、励起されうる電子状態の減少により、それ以上は
もう吸収できない状態、いわゆる吸収飽和の状態に至る
。
この吸収飽和の状態では、λより長い波長の光に対して
吸収をおこなわない。
吸収をおこなわない。
素子の活性層としてＡＬｏ、ｏ、ｔ Ｇａｏ、ｐｒ Ａ
ｓを用いると禁制帯幅は約１．４６ｅＶであり、発振波
長は約８５０ｎｍとなる。約１．４３ｅＶの禁制帯幅を
持つＧａ Ａｓ層１は、８５０ｎｍ程度の波長の光に対
して高い吸収係数を持ち、約８５０ｎｍの光パルス照射
により、比較的容易に吸収飽和状態に至る。
ｓを用いると禁制帯幅は約１．４６ｅＶであり、発振波
長は約８５０ｎｍとなる。約１．４３ｅＶの禁制帯幅を
持つＧａ Ａｓ層１は、８５０ｎｍ程度の波長の光に対
して高い吸収係数を持ち、約８５０ｎｍの光パルス照射
により、比較的容易に吸収飽和状態に至る。
素子に発振しきい値より少し少ない程度の電流を流して
おき、Ｇａ Ａｓ層１が吸収飽和状態に至る強度で約８
５０ｎｍの波長の光パルスをＧａ Ａｓ層１に照射する
と、共振器内光伝搬損失の急激な減少により、発振利得
が損失を上回り、素子はパルス発振する。
おき、Ｇａ Ａｓ層１が吸収飽和状態に至る強度で約８
５０ｎｍの波長の光パルスをＧａ Ａｓ層１に照射する
と、共振器内光伝搬損失の急激な減少により、発振利得
が損失を上回り、素子はパルス発振する。
照射する光パルスの強度は、Ｇａ Ａｓ層１の厚さに依
存する。Ｇａ Ａｓ層１での励起電子の寿命的２ｎｓｅ
ｃより十分短い時間、たとえば５ｐｓｅｃで光パルス照
射を行うとすると、Ｇａ Ａｓ層１の厚さが約１０μｍ
では、約８． ４ Ｘ １０−５Ｊ／ｃｄの強度で約８
５０ｎｍの波長の光パルス照射を行なえばよい。
存する。Ｇａ Ａｓ層１での励起電子の寿命的２ｎｓｅ
ｃより十分短い時間、たとえば５ｐｓｅｃで光パルス照
射を行うとすると、Ｇａ Ａｓ層１の厚さが約１０μｍ
では、約８． ４ Ｘ １０−５Ｊ／ｃｄの強度で約８
５０ｎｍの波長の光パルス照射を行なえばよい。
活性層内の光子密度と励起電子密度の時間に関する微分
方程式を用いた計算によると、この素子は光パルス照射
後、約１０ｐｓｅｃの遅れ時間で、半値幅的４ｐｓｅｃ
のパルス発振を行うと予想され、きわめて高速な光スイ
ッチングが実現される。
方程式を用いた計算によると、この素子は光パルス照射
後、約１０ｐｓｅｃの遅れ時間で、半値幅的４ｐｓｅｃ
のパルス発振を行うと予想され、きわめて高速な光スイ
ッチングが実現される。
Ｇａ Ａｓ層１の厚さ及び、素子に流す電流値を変化さ
せることにより、より高速化も可能である。
せることにより、より高速化も可能である。
素子への照射光パルスを二つにし、その強度を適当な値
に設定することで、光のＡＮＤまたはＯＲ論理回路が実
現できる。
に設定することで、光のＡＮＤまたはＯＲ論理回路が実
現できる。
すなわち、ＡＮＤ回路では、一つの光パルス照射では吸
収飽和状態に至らないが、二つの光パルスを同時に照射
することにより吸収飽和状態に至るように、照射光パル
ス強度とＧａＡｓ層１の厚さを設定する。
収飽和状態に至らないが、二つの光パルスを同時に照射
することにより吸収飽和状態に至るように、照射光パル
ス強度とＧａＡｓ層１の厚さを設定する。
ＯＲ回路では、二つの光パルスのうち、どちらか一つの
光パルス照射により吸収飽和状態に至るように照射光パ
ルス強度とＧａ Ａｓ層１の厚さを設定する。
光パルス照射により吸収飽和状態に至るように照射光パ
ルス強度とＧａ Ａｓ層１の厚さを設定する。
この素子により実現される光ＡＮＤ及びＯＲ回路は、す
べて同一波長を用いているので、素子と素子の多段接続
ができ、複雑な論理回路も実現しうる。
べて同一波長を用いているので、素子と素子の多段接続
ができ、複雑な論理回路も実現しうる。
Ｇａ Ａｓ層１の厚さと素子に流す電流値を適当に設定
すれば、光増幅器が実現できる。
すれば、光増幅器が実現できる。
なお、この発明は、Ａｆ Ｇａ Ａｓ系半導体レーザだ
けではなくＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザなど他の半導
体レーザにも通用できるのは勿論である。
けではなくＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザなど他の半導
体レーザにも通用できるのは勿論である。
第１図は光−光スイッチング素子の基本構成を示す。
第２図はこの本発明の実施例を示す。
図中、１はＧａ Ａｓ層、２は活性層、３はＰ型りラッ
ド層、４はｎ型クラッド層、５はＰ型ＧａＡｓ層、６は
ｎ型Ｇａ Ａｓ基板、７は負電極、８は正電極、９は入
射光用レンズ、１０は出力光用レンズである。 後代理人 弁理士 西 郷 義 美 手続補正書（自船 昭和６０年 １月１７日 特許庁長官 志 賀 学 殿 １、事件の表示 昭和５９年手持願第１５９２０６号 ２、発明の名称 高速光−光スイッチング素子 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区霞が関−丁目３番１号氏 名
（１１４）通商産業省 工業技術院長４、出願人の
復代理人 〒１０５ 置 ０３−４３８−２２４１ （代表
）住 所 東京都港区虎ノ門３丁目４番１７号鹿友第
３ビル４階 氏名 （８００５）弁理士西独ト義美 ５、補正命令の日付 自発 ６、補正の対象 （１１＠書の出願人の欄 （２）願書の指定代理人の欄 （３）願書の復代理人の欄 （４）明細書の発明の詳細な説明の欄 ？、？ｉｌｉ正の内容 （１１訂正願書を提出する。 （２）明細書第１頁第１７行目「第２図」を「第１図」
に訂正する。 （３）明細書第３頁第１７行目「設けられといる。」を
「設けられている。」に訂正する。 （４）明細書第４頁第１７行目「関係がある。適当な」
を「関係がある適当な」に訂正する。
ド層、４はｎ型クラッド層、５はＰ型ＧａＡｓ層、６は
ｎ型Ｇａ Ａｓ基板、７は負電極、８は正電極、９は入
射光用レンズ、１０は出力光用レンズである。 後代理人 弁理士 西 郷 義 美 手続補正書（自船 昭和６０年 １月１７日 特許庁長官 志 賀 学 殿 １、事件の表示 昭和５９年手持願第１５９２０６号 ２、発明の名称 高速光−光スイッチング素子 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区霞が関−丁目３番１号氏 名
（１１４）通商産業省 工業技術院長４、出願人の
復代理人 〒１０５ 置 ０３−４３８−２２４１ （代表
）住 所 東京都港区虎ノ門３丁目４番１７号鹿友第
３ビル４階 氏名 （８００５）弁理士西独ト義美 ５、補正命令の日付 自発 ６、補正の対象 （１１＠書の出願人の欄 （２）願書の指定代理人の欄 （３）願書の復代理人の欄 （４）明細書の発明の詳細な説明の欄 ？、？ｉｌｉ正の内容 （１１訂正願書を提出する。 （２）明細書第１頁第１７行目「第２図」を「第１図」
に訂正する。 （３）明細書第３頁第１７行目「設けられといる。」を
「設けられている。」に訂正する。 （４）明細書第４頁第１７行目「関係がある。適当な」
を「関係がある適当な」に訂正する。
Claims (1)
- 半導体レーザの活性層の禁制帯幅より狭い禁制帯幅を持
つ直接遷移形半導体層を、可飽和吸収体として半導体レ
ーザ共振器内部に設け、半導体レーザの発振波長と同じ
波長の光を、外部から可飽和吸収体に照射することによ
り光スイッチング動作をする高速光−光スイッチング素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15920684A JPS6138935A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 高速光−光スイツチング素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15920684A JPS6138935A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 高速光−光スイツチング素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138935A true JPS6138935A (ja) | 1986-02-25 |
| JPH0379693B2 JPH0379693B2 (ja) | 1991-12-19 |
Family
ID=15688637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15920684A Granted JPS6138935A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 高速光−光スイツチング素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6138935A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63169836A (ja) * | 1987-01-08 | 1988-07-13 | Fujitsu Ltd | 光通信方式 |
| US6169625B1 (en) | 1998-03-13 | 2001-01-02 | Nec Corporation | Saturable absorption type optical switch and controlling method therefor |
| US6323983B1 (en) | 1998-03-13 | 2001-11-27 | Nec Corporation | Optical switch |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP15920684A patent/JPS6138935A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63169836A (ja) * | 1987-01-08 | 1988-07-13 | Fujitsu Ltd | 光通信方式 |
| US6169625B1 (en) | 1998-03-13 | 2001-01-02 | Nec Corporation | Saturable absorption type optical switch and controlling method therefor |
| US6323983B1 (en) | 1998-03-13 | 2001-11-27 | Nec Corporation | Optical switch |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0379693B2 (ja) | 1991-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |