JPS6197987A - 光双安定素子 - Google Patents
光双安定素子Info
- Publication number
- JPS6197987A JPS6197987A JP59219867A JP21986784A JPS6197987A JP S6197987 A JPS6197987 A JP S6197987A JP 59219867 A JP59219867 A JP 59219867A JP 21986784 A JP21986784 A JP 21986784A JP S6197987 A JPS6197987 A JP S6197987A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light guide
- guide layer
- optical
- saturable absorption
- 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.)
- Pending
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
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）
本発明は光双安定素子に関する。
（従来技術とその問題点）
光ＩＣの研究開発が活発化し、ロジックあるいはスイッ
チングのための素子として、トランジスタの７リツプ７
０ツブ回路に相当する光双安定素子が重要視されている
。光双安定素子は、光入力に対して光出力が非線型に応
答し、ロジックのＯと１に対応する光出力状態をつくり
だすものでちる。このような光双安定素子については、
電気素子と光素子をハイブリッドに集積化した素子、光
素子のみの素子等さまざまな動作原理、構造が考えられ
ている。
チングのための素子として、トランジスタの７リツプ７
０ツブ回路に相当する光双安定素子が重要視されている
。光双安定素子は、光入力に対して光出力が非線型に応
答し、ロジックのＯと１に対応する光出力状態をつくり
だすものでちる。このような光双安定素子については、
電気素子と光素子をハイブリッドに集積化した素子、光
素子のみの素子等さまざまな動作原理、構造が考えられ
ている。
第３図ｆａ） 、 ｆｂｌは全光動作型の双安定素子の
一例である（アプライド・フィジックス・レターズ（Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ）
４１巻（８）ｆｆｉ１５半導体中の準位とエネルギーバ
ンドを示す。この例ではＡ Ｉ Ｇ ａＡ ｓ −Ｇ
ａＡ ａ系の半導体を用いている。
一例である（アプライド・フィジックス・レターズ（Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ）
４１巻（８）ｆｆｉ１５半導体中の準位とエネルギーバ
ンドを示す。この例ではＡ Ｉ Ｇ ａＡ ｓ −Ｇ
ａＡ ａ系の半導体を用いている。
ＧａＡｓ基板１６上の、厚さ１００ＡのＧａＡｓウェル
層２１．厚さ２００ＡのＡ１ｏ２ｓＧａｏ、ｙｚＡｓバ
リア層２０を交互に８０層積層した量子井戸層１８（第
３図（ｂ））をＡ ｌ ａｊＧ ａｏ、７ Ａ ｓ層１
７．１９ではさんだ構造になっている。Ｇ ａＡ ｓ基
板１６は光を透過させるためにＡ ｌ ａｓ Ｇ ａ９
． Ａ ｓ層１７が露出するまでエツチングする（第３
図（ａ））。このとき、量子井戸層１８中のＧ ａ Ａ
ｓウェル層２１における励起子準位１４は、バルクの
Ｇ ａ Ａ ｓの場合に比べて伝導帯１２下端から９ｍ
ｅＶ程度に深くなり、室温においても安定に存在する（
第２図（ａ））。このような半導体層に励起子準位１４
とｇＩｆＪ電子帯１３上端のエネルギー差に相当するエ
ネルギー差をもったレーザ光１５を入射すると（第２図
（ａ））。励起子準位１４の可飽和吸収特性及びＡ １
ａｓ Ｇ ａｏ、ｔ Ａ ｓ層１７．１９と空気の界
面での光の反射により第４図のように光出力（透過光）
は光入力（入射光）に対して非線型に応答し、双安定動
作をおこなう。
層２１．厚さ２００ＡのＡ１ｏ２ｓＧａｏ、ｙｚＡｓバ
リア層２０を交互に８０層積層した量子井戸層１８（第
３図（ｂ））をＡ ｌ ａｊＧ ａｏ、７ Ａ ｓ層１
７．１９ではさんだ構造になっている。Ｇ ａＡ ｓ基
板１６は光を透過させるためにＡ ｌ ａｓ Ｇ ａ９
． Ａ ｓ層１７が露出するまでエツチングする（第３
図（ａ））。このとき、量子井戸層１８中のＧ ａ Ａ
ｓウェル層２１における励起子準位１４は、バルクの
Ｇ ａ Ａ ｓの場合に比べて伝導帯１２下端から９ｍ
ｅＶ程度に深くなり、室温においても安定に存在する（
第２図（ａ））。このような半導体層に励起子準位１４
とｇＩｆＪ電子帯１３上端のエネルギー差に相当するエ
ネルギー差をもったレーザ光１５を入射すると（第２図
（ａ））。励起子準位１４の可飽和吸収特性及びＡ １
ａｓ Ｇ ａｏ、ｔ Ａ ｓ層１７．１９と空気の界
面での光の反射により第４図のように光出力（透過光）
は光入力（入射光）に対して非線型に応答し、双安定動
作をおこなう。
この例にあげた光双安定素子は、構造が簡単で光のみに
よる動作であることから、全光ＩＣへの応用が期待され
るがＧ ａ Ａ ｓ基板１６に垂直に光を入出力するた
め、Ｇ ａ Ａ ｓ基板上に他の光機能素子とともに集
積化して光回路を形成するには適した構造ではない。
よる動作であることから、全光ＩＣへの応用が期待され
るがＧ ａ Ａ ｓ基板１６に垂直に光を入出力するた
め、Ｇ ａ Ａ ｓ基板上に他の光機能素子とともに集
積化して光回路を形成するには適した構造ではない。
（発明の目的）
本発明の目的は、光ＩＣのための半導体基板上に他の機
能素子と集積化するのに適した光双安定素子を提供する
ことにある。
能素子と集積化するのに適した光双安定素子を提供する
ことにある。
（問題解決の手段）
本発明は上記目的を解決するにあたシ、第１の光ガイド
層をこの光ガイド層よりも屈折率の小さい２つのクラッ
ド層で挾みこんだ第１の積層構造と、この積層構造の光
ガイド層を貫通する深さの溝と、第１の積層構造および
溝部上に下から順にクラッド層、可飽和吸収層、クラッ
ド層、第２の光ガイド層、クラッド層を積層した第２の
積層構造と、少なくとも前記第１の光ガイド層が露出し
ている互いに平行な一対の入・対端面とを半導体基板上
に少なくとも備え、さらに、前記溝部における前記第２
の光ガイド層は、前記第１の光ガイド層の延長上にある
構成の光双安定素子とした。
層をこの光ガイド層よりも屈折率の小さい２つのクラッ
ド層で挾みこんだ第１の積層構造と、この積層構造の光
ガイド層を貫通する深さの溝と、第１の積層構造および
溝部上に下から順にクラッド層、可飽和吸収層、クラッ
ド層、第２の光ガイド層、クラッド層を積層した第２の
積層構造と、少なくとも前記第１の光ガイド層が露出し
ている互いに平行な一対の入・対端面とを半導体基板上
に少なくとも備え、さらに、前記溝部における前記第２
の光ガイド層は、前記第１の光ガイド層の延長上にある
構成の光双安定素子とした。
尚、ここで可飽和吸収層としては第２図ｆａ） 、 ｆ
ｂ）のように励起子準位や共鳴吸収特性を有する材料を
用いれば最も効果的である。
ｂ）のように励起子準位や共鳴吸収特性を有する材料を
用いれば最も効果的である。
（実施例）
第１図は本発明に係る光双安定素子の構造例を示す断面
図、第２図１ａｌ 、 （ｂ）は可飽和吸収層中の準位
、エネルギーバンドを示す略図である。以下の説明は話
をわかシやすくするためＡｌＧａＡｓ−ＧａＡｓ系の半
導体を用いた場合について行なう。
図、第２図１ａｌ 、 （ｂ）は可飽和吸収層中の準位
、エネルギーバンドを示す略図である。以下の説明は話
をわかシやすくするためＡｌＧａＡｓ−ＧａＡｓ系の半
導体を用いた場合について行なう。
Ｇ ａ Ａ ｓ基板１上に形成されたＡ １ ａｓ Ｇ
ａｏ、ｔ Ａ ｓ クラッド層２ 、 ＡｌｏｘＧ
ａｏｊＡｓ光ガイド層３ 、 Ａｌｏ、１ＧａｏｙＡｓ
クラッド層４と溝５．溝溝側側及び底面に沿って積層
されたＡ １ｏｓ Ｇａｏ、ｙ Ａｓクラッド層６．８
．１０゜可飽和吸収層７１人１ｏｘＧａｏＪＩＡｓ 光
ガイド層９及び共振器面１１からなっている。（第１図
）。
ａｏ、ｔ Ａ ｓ クラッド層２ 、 ＡｌｏｘＧ
ａｏｊＡｓ光ガイド層３ 、 Ａｌｏ、１ＧａｏｙＡｓ
クラッド層４と溝５．溝溝側側及び底面に沿って積層
されたＡ １ｏｓ Ｇａｏ、ｙ Ａｓクラッド層６．８
．１０゜可飽和吸収層７１人１ｏｘＧａｏＪＩＡｓ 光
ガイド層９及び共振器面１１からなっている。（第１図
）。
可飽和吸収層が量子井戸層（第３図（ｂ））である場合
は量子井戸層は入力光のエネルギーと量子井戸層中の励
起子遷移のエネルギーが等しくなるように（第２図１ａ
ｌ ） ＡｌｘＧａ１−７Ａｓウ工ル層とＡｌｙｌ光力
光ぼ共鳴吸収されるバンドギャップをもったＡＩＸ Ｇ
ａ１−１Ａｓ層でもよい。
は量子井戸層は入力光のエネルギーと量子井戸層中の励
起子遷移のエネルギーが等しくなるように（第２図１ａ
ｌ ） ＡｌｘＧａ１−７Ａｓウ工ル層とＡｌｙｌ光力
光ぼ共鳴吸収されるバンドギャップをもったＡＩＸ Ｇ
ａ１−１Ａｓ層でもよい。
これによって、光入力は光ガイド層３を通って効率よく
量子井戸層７に入射され、量子井戸層の可飽和吸収特性
及び共振器面１１からの光帰還のため光出力は光入力に
対して双安定な応答をする。
量子井戸層７に入射され、量子井戸層の可飽和吸収特性
及び共振器面１１からの光帰還のため光出力は光入力に
対して双安定な応答をする。
まな、可飽和吸収層を透過した光は光ガイド層９゜３に
よシガイドされ少ない放射損失で出力される。
よシガイドされ少ない放射損失で出力される。
このような構成は、通常の半導体レーザがＧ ａ Ａ
ｓ基板１の面に平行にレーザ光を放射するため、半導体
レーザと同一基板上に集積化するのに適している。以上
は可飽和吸収層として量子井戸構造の例について述べた
が、量子井戸構造ではなく通常の単層構造のものでも同
様である。
ｓ基板１の面に平行にレーザ光を放射するため、半導体
レーザと同一基板上に集積化するのに適している。以上
は可飽和吸収層として量子井戸構造の例について述べた
が、量子井戸構造ではなく通常の単層構造のものでも同
様である。
（発明の効果）
以上述べたように、本発明に係る光双安定素子は、全光
動作型の簡便な構造を有し、電極等の電気配線は不要で
あるため製作及び微小化が容易である。また、光ガイド
層によシ低い放射損失で効率的に光を入出力でき、基板
面に平行な面内で光を入出力するため、半導体レーザ等
の他の機能素子と同一幕板上に集積化して光回路を形成
できる。
動作型の簡便な構造を有し、電極等の電気配線は不要で
あるため製作及び微小化が容易である。また、光ガイド
層によシ低い放射損失で効率的に光を入出力でき、基板
面に平行な面内で光を入出力するため、半導体レーザ等
の他の機能素子と同一幕板上に集積化して光回路を形成
できる。
本発明の笑施例においてはＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ系の
半導体を用いる場合について述べたが、本発明が他の材
料を用いる場合についても適用できることは言うまでも
ない。
半導体を用いる場合について述べたが、本発明が他の材
料を用いる場合についても適用できることは言うまでも
ない。
第１図は本発明に係る光双安定素子の一例の構造を示す
断面図、第２図（ａｔ 、 （ｂｌは光双安定動作に関
与する半導体層中のエネルギー準位を示す略図、第３図
（ａｔ 、 （ｂｌは従来技術による光双安定素子の一
例の構造を示す断面図、第４図光双安定素子の光入力、
光出力特性を示す。 図において、 １− ＧａＡｓ基板、２，４，６，８，１０，１７．１
９ ・−・ＡｌＯ３ＧａｏフＡｓクラッド層、３ 、９
・＝ Ａ１ｏ２ＧａｏｊＡｓ 光ガイド層、５・・
・溝、７・・・可飽和吸収層、１１・・・共撮器面、１
２・・・伝導帯、１３・・・価電子帯、１４・・・励起
子準位、１５・・・光入力、１８・・・量子井戸層、２
０− Ａ１ｏｘｓＧａｏｙｚＡｓバリア＋５．２１−Ｇ
ａＡａウェル層をそれぞれ示す。 −を埋入弁理士 内厚 晋 ＼二 （ａ） （ｂ） ギ ３ 口 （ａ） （ｂ） 半 ４ 図
断面図、第２図（ａｔ 、 （ｂｌは光双安定動作に関
与する半導体層中のエネルギー準位を示す略図、第３図
（ａｔ 、 （ｂｌは従来技術による光双安定素子の一
例の構造を示す断面図、第４図光双安定素子の光入力、
光出力特性を示す。 図において、 １− ＧａＡｓ基板、２，４，６，８，１０，１７．１
９ ・−・ＡｌＯ３ＧａｏフＡｓクラッド層、３ 、９
・＝ Ａ１ｏ２ＧａｏｊＡｓ 光ガイド層、５・・
・溝、７・・・可飽和吸収層、１１・・・共撮器面、１
２・・・伝導帯、１３・・・価電子帯、１４・・・励起
子準位、１５・・・光入力、１８・・・量子井戸層、２
０− Ａ１ｏｘｓＧａｏｙｚＡｓバリア＋５．２１−Ｇ
ａＡａウェル層をそれぞれ示す。 −を埋入弁理士 内厚 晋 ＼二 （ａ） （ｂ） ギ ３ 口 （ａ） （ｂ） 半 ４ 図
Claims (1)
- 第１の光ガイド層をこの光ガイド層よりも屈折率の小
さい２つのクラッド層で挾みこんだ第１の積層構造と、
この積層構造の光ガイド層を貫通する深さの溝と、第１
の積層構造および溝部上に下から順にクラッド層、可飽
和吸収層、クラッド層、第２の光ガイド層、クラッド層
を積層した第２の積層構造と、少なくとも前記第１の光
ガイド層が露出している互いに平行な一対の入・出射端
面とを半導体基板上に少なくとも備え、さらに、前記溝
部における前記第２の光ガイド層は、前記第１の光ガイ
ド層の延長上に在ることを特徴とする光双安定素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59219867A JPS6197987A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 光双安定素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59219867A JPS6197987A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 光双安定素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197987A true JPS6197987A (ja) | 1986-05-16 |
Family
ID=16742295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59219867A Pending JPS6197987A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 光双安定素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6197987A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04250389A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 超音波式物体検知器 |
| JPH04250388A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 超音波式物体検知器 |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP59219867A patent/JPS6197987A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04250389A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 超音波式物体検知器 |
| JPH04250388A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 超音波式物体検知器 |
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