JPS62136082A - 出力しきい値光電スイツチ - Google Patents

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】 本発明は、出力しきい値光電スイッチおよびこの光電ス
イッチ制御方法に関するものである。

本発明は、とくに、レーザパルスを遮断または引き出す
ためボッケル・セルの制御のため光学的および電気的信
号に同期するためのレーザ装置機器のごとき極めて広い
分野に応用し得る。

光電スイッチは、入射光ビームの作用により、通常絶縁
さ几た２つの電極間に電気的導通の確立を可能とする装
置である。

第１図は公知の光電装置を断面図で略示する。

このスイッチは第１および任意に第２の基板２゜１間に
配置された、例えば約１００μｍの厚さを有する半導体
フォトコンダクタ材料によって構成さｎる層３からなる
。第１基板２は大気によって構成されそして第２基板１
は、それが存在するとき、アルミナのごとき絶縁材料に
よって構成される。

このスイッチはまた層３の上面上に蒸着さ几た第１およ
び第２の通常絶縁された電極５，７、ならびに基板１が
存在するとき、まえは基板１が電極５および７とともに
伝搬ラインを形成する層３の下面全体にわたって存在し
ないならば、基板１の下面全体にわたって蒸着さｎる基
準電極９からなる。第１および第２電極５．７は中間電
極ギャップ１１を形成するように整列されかつ間隔を置
かれる。

下面に比して上面は入射光ビームに最も近い表面を意味
するように理解される。

電極５は、該電極５への供給電圧の印加を可能にする電
圧発生器のごとき手段１０に接続される。

電極７は電極５，７および９によって形成される伝搬ラ
インのインピーダンスに整合されたインピーダンスを有
する観察および／ま゛たは利用手段１７に接続さｎる。

このインピーダンスは一般に５００の抵抗である。さら
に、手段１０．１７および基準電極９は基準アースに接
続される。

観察および／または利用手段１７ば、電気的導通が電極
５および７の間に確立さ几るとき、電極７によって受信
さ几る電気信号を集める。この電気信号はスイッチの出
力電圧に対応する。

２つの電極５，７間の電気的導通を確立するために、レ
ーザ源のごとき光源からの入射パルス型光ビーム１３は
中間電極ギャップ１１の層６に供給さｎる。ビーム１３
の波長は前記ビームの光子のエネルギが層３を形成する
材料の吸収帯に配置されるか、または前記吸収帯の縁部
に隣接するようにすべきである。シリコン層については
、例えば１．０６μｍの波長を有するネオジムレーザの
ごとき光源を選択することができる。

これらの条件により、層３を貫通する光ビーム１３０部
分は層３に部分的に吸収される。層３内のビームの通過
中、ビーム１３の吸収された部分は電子、前記層３を形
成する材料内にホール対を生ずる。こｎらの電子、ホー
ル対は２つの電極５゜７間の電気的導通の確立を可能と
する電荷キャリアである０ このような電荷キャリアが十分であるとき、そｎらは２
つの電極５，７間に短絡の確立を可能にし、その結果前
記電極間に電気的連続性が存在する○ 中間電極ギャップ１１に伝送さｎる光ビーム１３の除去
は、電荷キャリアが再結合によって消滅した後、再び２
つの電極５，７の電気的絶縁を可能にする。

観察および／または利用手段１７によって集めら几た電
気信号の上昇面は入射ビーム１３の光信号の形状に依存
する〇一般にこの光信号の形状は再現可能でなく、それ
はまたスイッチの種々の使用中電極７によって供給さｎ
る電気信号の形状にあてはまり、その結果不確実性が前
記スイッチの各使用中のスイッチドリッピング時間に関
して存在する０用語スイッチのドリッピングは電極５゜
７が短絡される時間を意味するように理解さｎる０パル
ス型光ビームから得られる電気信号のこの再現性の不足
は、観察装置を同期するためのスイッチの使用の場合に
おいて、検討さｎるべき現象の特徴的な時間と同じ程度
の大きさかまたは同様にそれより大きい同期欠陥となる
。さらに、同期の問題は光パルスが短かい、例えば約１
ナノセカンドまたは１ピコセカンドとなるのでより重要
である。

さらに、基準電極９が層３の下面上に蒸着さｎるとき、
または言い換えればスイッチが基板１を持たないとき、
層乙の厚さのいたるところでの電荷キャリアの形成は電
極５．７および基準電接９間の短絡に至ることができる
０また、顕著な厚さの層６は電極５，７および９によっ
て形成さ几た伝搬ラインの一定インピーダンスの保持を
可能とせずかつこｎは電気信号に対する妨害を生じる０
本発明は上記欠点の回避を可能とする光電スイッチに関
する。このスイッチはとくに光パルスの作用により２つ
の電極間に高圧短絡の確立を可能とする。さらに、本発
明によるスイッチは光出力しきい値からとしてトリップ
さｎ、その結果達成さ几ているビームの出力しきい値以
前の入射パルス型ビームの光信号の形状から自由が得ら
れる。

詳言丁ｎば、本発明は、単色性パルス型平行入射光ビー
ムの作用によυ、第１電極へ供給電圧を印加する手段を
組み込んでいる中間電極ギャップを形成するように整列
さ几かつ間隔を置かれた第１および第２の通常絶縁され
た電極間に電気的導通の確立を可能とし、絶縁基板上に
配置されかつ入射光波の移動に使用される半導体案内層
からなり、前記第１および第２電極が前記案内層の上面
に蒸着され、光回折格子が中間電極ギャップの前記案内
層にエツチングさｎ、前記案内層の性質および厚さ、な
らびに格子の間隔およびビームの入射角が付与された出
力しきい値による光ビーム出力の通過中前記案内層への
入射光の非常に弱い結合状態から共振結合状態に急速通
過を得るように選ばれることを特徴とする出力しきい値
光電スイッチに関する。

光回折格子は互いにかつ第１および第２電極の整列方向
に平行である案内層内にエツチングされた溝によって構
成され、格子の間隔は溝の間隔に対応する。

案内層内でエツチングさ几た光回折格子の使用は光ビー
ムを案内層と結合することにより光ビームの吸収のかな
りの増加を可能にする０案内層内で光ビームを結合する
ことは案内層の伝搬または案内モードの励起を意味する
ように理解さｎる。案内層の伝搬モードに結合されたビ
ームの光の部分は前記層を貫通する０この光の部分は次
いで前記伝搬モードにしたがって案内１に転送さｎる。

前記光の部分は次いで層に吸収され、一方その通過時に
電荷キャリアを形成し、残りは回折さ九る。共振結合は
入射光ビームの最大吸収に対応する。

案内層内の案内モードの励起は低出力光ビーム、すなわ
ち付与された入射角　θ。についての案内層内の屈折率
の変化を引き起すのに必要な光出力以下の出力レベルに
ついて共振方法において行なわ几、付与された入射角　
θ。は案内層の特性、すなわち前記層の性質および厚さ
および回折格子の間隔の関数である。

入射光ビームの入射角　θ□が低出力において、案内モ
ードの励起が共振しない（θ□かθ。とθ。

士Δθとの間にある）ような方法に定められるならば、
出力が増大するとき、層内に案内された光の部分はその
屈折率を変更する。この屈折率の変更が適宜な様子から
なるならばもはや入射角　θ。

に対応しない共振状態に近づきかつ現象は自動的に加速
する。増大する光景が屈折率変更の対応する増大により
層内に案内される。このアバランシェ現象は入射光出力
しきい値を通過するとすぐに起こり、出力しきい値の値
はθ□−θ。の関数でありかつ極めて低い結合状態、す
なわち弱い導電率から、層内の光出力が高くかつ短絡が
２つの電極間に確立さ几ることかできる共振結合状態へ
の急速通過を可能とする。

前記層内の光出力の関数としての案内層の屈折率の変化
はスイッチの非直線動作に対応しかつスイッチが出力し
きい値で作動するのを可能にする。

明らかなように、この出力しきい値は案内層の屈折率の
急激な変化を引き起すのに必要な最小光出力に等しいか
またはそれ以上である。

角度的結合幅Δθは案内層との光ビームの結合の許容を
可能にする入射角によって決定さｎ１案内層を形成する
材料の吸収および回折格子の幾何学的特性に依存する。

好都合には、案内層の厚さは入射光の波長の大きさ程度
からなり、その結果格子上への入射光の入射角は結合が
案内層における基本光伝搬モードにより起るように選ば
ｎる。

案内層の厚さは光ビームの波長と同一程度の大きさから
なり、その結果前記層は極めて少ない伝搬モードのみを
有する。したがって、案内層の厚さが小さければ小さい
程、伝搬モードは益々少なくなる。しかしながら、少な
くとも１つの伝搬モードを含むように、その厚さはシリ
コンの場合に０．３μｍを超えねばならない。

好ましくは、光回折格子の長さは中間電極ギャップの長
さを越え、前記格子は第１および第２電極の下に部分的
に配置さｎる。

好適な実施例によｎば、中間電極ギャップは頂部切截三
角形のように形成さｎ、頂部の角度は、例えばほぼ５０
である。

この方法において、案内モードの伝搬は第１および第２
電極の下に延長されかつそこに発生された電荷キャリア
は第１および第２電極と案内層との間の電気的接触の改
善を可能にする。好都合には、光回折格子の幅は少なく
とも中間電極ギャップの幅に等しい。

光電スイッチの実施例によｎば、また、案内層の上面上
または基板の下面上に、伝搬ラインを形成しかつアース
または接地のごとき基準電位に上昇される、第１および
第２電極から絶縁さ九た基準電極からなる。

基準電極が案内層の上面上にあるとき、それは第１およ
び第２電極の両側に配置された２つの電極によってまた
は前記電極の１側上のみに配置された単一電極によって
形成さｎる。

好ましくは、基板はサファイアから作られかつ案内層は
、一般に基板上にエピタキシされた、シリコンのごとき
半導体である。

本発明はまた、短絡が第１および第２電極の間に、入射
角　θ、および出力しきい値Ｐ６□に等しいかまたはそ
九より高い出力を有する光回折格子に供給される平行単
色性パルス型入射光ビームの作用により得らｎ、出力し
きい値Ｐｓｉは　θ。と異なりかっθ。とθ。±Δθ　
との間の入射角　θ１の光ビームの案内層に共振結合を
急速に得るのに必要な最小出力に対応し、前記入射角　
θ。は案内層の屈折率の変化をひき起すのに必要な最小
出力以下の出力レベルを有する光ビームの案内層の共振
結合に対応しそしてΔθは角度的結合幅に対応すること
を特徴とする本発明による光電スイッチの制御方法に関
する。

以下に、本発明を非限定的な実施例および添付図面に基
づき詳細に説明する。

第２ａ図および第２ｂ図に示さｎる本発明による光電ス
イッチは基板１９と大気２との間に配置された案内層２
１からなる。該案内層２１は基板１９および大気２の屈
折率以上の屈折率を有する。

この案内層２１はシリコンのごとき半導体フォトコンダ
クタ材料から形成されかつ基板１９は、一般にサファイ
アと呼ばれるコランダム（Ａ１２ｏ３）のごとき絶縁材
料から形成さｎる。

このスイッチはまた、案内層２１上に蒸着さ九た第１お
よび第２の通常絶縁された電極５，７、ならびに基板１
９の下面全体に蒸着された基準電極９からなる０基準電
極９はまた第２ａ図に鎖線で示さｎるように、第１およ
び第２電極５．７に対して平行な案内層２１の上面上に
蒸着さｎることかできかつこの場合に基板の下面上に基
準電極はない。電極群５，７および９は伝搬ラインを形
成する０また、第１および第２電極５，７は内部電極ギ
ャップ１１を形成するように整列されかつ間隔を置か九
る０ さらに、本発明によるスイッチは中間電極ギャップの長
さに少なくとも等しい長さにわたって案内層２１にエツ
チングされた回折格子２３のごとき結合部材からなる０
この回折格子２３は規則的に間隔が置かれた平行溝２０
によって形成される０前記溝の長手方向軸線は電極５，
７の整列方向に対して平行である。

供給電圧は、電圧発生器のごとき手段１０によって電極
５に印加さｎる。電極７は電極５，７および９によって
形成される伝搬ラインに整合さｎるインピーダンスを有
する観察および／″！たけ利用手段１７に接続される。

手段１０．１７および電極９は基準アースに接続さｎる
。

案内層は好都合にはスイッチの結合ネットワークに供給
さｎる光ビーム１３の波長と同じ程度の大きさの、制限
された厚さを有し、単形式かまたは非常に僅かに多形式
である０ 案内層２１が薄けｎは薄い程、伝搬モードは益々少なく
なる。一般に基本伝搬モード、すなわち案内層２１の横
断電気ＴＥおよび横断磁気ＴＭが使用される。

さらに、前記ビームの波長はその光子エネルギが案内層
が形成さ几る材料の吸収帯の縁部に近接するようにしな
ければならないｏしたがって、シリコン案内層について
、約１μｍの案内層の厚さで、波長λ＝　１．０６μｍ
のネオジムレーザからの光ビームが選ばれる。

基板１９の選択および厚さはとくに基板１９の電気的絶
縁を考慮して、電極７によって集めらｎる出力電圧の値
にとくに依存し、基板１９は好ましくは良好な誘電体強
度を有するサファイアからなる。約５ＫＶの出力電圧に
関して、１朋の厚さのサファイア基板が選ばれる０ 良好な光学的性質を得るために、案内層２１は好都合に
は基板１９上にエピタキシされ、そ几はまた案内層を形
成する材料の操作を容易にしかつ案内層と基板１９との
間の熱的接触の問題に抗する０ 案内層２１上に格子２３をエツチングするために、樹脂
ネットワークが案内層２１の表面に予め形成さｎる。こ
の樹脂ネットワークは干渉周辺装置を使用する近似波長
４４００ＡのＨｅＣ（１のごとき光源を有する感光性樹
脂層を照射することによって得ら九る。感光性樹脂を現
像後、樹脂に得ら九たネットワークは樹脂ネットワーク
を通して層２１の化学的またはイオンエツチングによっ
て案内層２１に転写される。次いでこのエツチング作業
は回折格子２３の獲得を可能にする。樹脂ネットワーク
がエツチング作業中完全に消滅しないならばそれは除去
されねばならない。

格子の間隔は好ましくは約０．３μｍとして選ばｎ、そ
の結果率−屓序の回折がありかつ前記格子の変調深さは
好都合には８００ないし１５００Ａの間である。これら
の条件下で、入射光と案内層との間に最大結合効率が存
する。

電極５．７と案内層２１との間に抵抗接触を得るために
、前記電極は例えば案内層２１の上面上に、金またはア
ルミニウムのごとき導電性材料を蒸着することにより作
られそして前記蒸着は前記接触を得るため適宜な熱処理
が行なわれる。この導電性材料蒸着は層２１上にフォト
リソグラフィによる樹脂マスクを形成することからなる
リフトオフによって実施さｎ１樹脂は導電性蒸着がなさ
ｎない場所にのみ存在し、次いで層全体に導電性材料の
蒸着が行なわｎかつ樹脂を溶解することにより樹脂上に
位置決めされた導電性蒸着の部分を除去する。電極の厚
さは例えば１μｍに等しい。

さらに、５０Ωの特有のインピーダンスを有するために
、電極５，７は基板がサファイアから作ら九るとき基板
１９の厚さの１．１４　　倍に等しい幅を有する。

中間電極間隔は電極５に印加される供給電圧の関数であ
る。したがって、中間電極間隔が大きければ大きい程、
２つの電極間の電気抵抗は益々高くなりかつ電極は益々
高電圧に耐えねばならない０以下に本発明による光電ス
イッチの作用について説明する。

結合の不足において、約１μｍの比較的薄い案内層にお
いて波長λ＝１．０６μｍの入射ビームの光吸収は非常
に低い。案内層２１にエツチングされた回折格子２３は
案内層２１の伝搬モードを励起するように偏光させらｎ
る入射光ビーム１３を前記層２１において結合すること
により前記層２１内の光吸収の改善を可能にする。層２
１の伝搬モードで結合さ几た入射ビームの光エネルギの
かなりの比率は層に案内さルた光ビームの出力密度は、
薄い案内層中に案内された伝搬により、入射ビームＤ出
力密度より十分大きい。

入射光ビーム１６は、格子２３上のビーム１３０入射角
が角度的結合幅Δθと呼ばｎる角度的窓内にあるとき、
案内層２１の伝搬モードに結合される。

層２１に入る結合されたビームの光の部分は対応する伝
搬モードに応じて層２１の内壁２４　、２６上に反射さ
れかつ前記吸収された光の部分はその通過時電荷キャリ
アを生じる。伝搬モードの方向は電極５，７の整列方向
に対して垂直である。壁２４．２６はそ九ぞれ案内層２
１−空気中間面および案内層２１一基板１９中間面に対
応する。

前に示さ几たように、共振結合は案内層２１内で位相が
同じで連続反射２８を受ける入射光ビームの最大吸収に
対応する。位相が同じ反射は壁２４゜２６に対する垂直
に対して同一角度　θ′の層２１内の反射を意味するよ
うに理解されそしてその同一点に達するが、種々の位置
で層を貫通した入射光線から到来しかつそｎゆえ異なる
反射数を受ける層内の光線は位相が同じである。案内層
２１内で位相が同じで連続して反射されたビームは事実
上案内層２１の外部の回折によりエネルギを失わない。

したがって、こｎらの同位相の反射は外部への最小のエ
ネルギ損失にかつそｎゆえ最大の共振結合に対応する。

直線的条件下で、すなわち層２１内の屈折率の変化を引
き起すのに必要な最小出力以下の出力を有する光ビーム
について、結合は式 ２式％ −ｓｉｎθ０＋−一βに＝０ λ　　　　　Ｐ によって定義さ几る入射角　θ。についての共振である
。ここでλは入射ビーム１３の波長、ｐは格子の間隔そ
して　β、は案内層の厚さおよび性質の関数である順序
にのモードの伝搬定数である。

入射角　θ。の関数として、手出力での角度的結合幅Δ
θは α　＋　２ｒｋ Δθ＝ ２π ｃｏｓθ０ λ に等しい。ここで　α、およびγ、はそれぞれ順序にの
伝搬モードの吸収および再結合係数を示す。

再結合係数は案内層２１の外部に回折されたエネルギ量
に比例し、前記係数は格子２３の変調深さに依存する。

したがって、０．５８μｍの厚さのシリコン案内層につ
いて、第１のモードＴＥは約３０°の入射角θ。

を有する格子２３に向けらｎた光ビーム１３による最大
励起を受け、格子の間隔ｐは０．３５μｍである０ 本発明によるスイッチの十分な作動のため、回折格子２
３に伝達さｎる光ビーム１３の発散は角度的結合幅Δθ
より少なくなければならない。

θ。と異なりかつθ。とθ。±Δθ　との間の入射角　
θ□を有する中間電極ギャップ１１との間に伝達される
光ビームは案内層２１に結合さｎる。

前記層に吸収されたビームの部分は格子の下にかつとく
に中間電極ギャップ１１内に電荷キャリアを発生する。

こｎらの電荷キャリアは中間電極ギャップ１１の抵抗を
減じる。

入射角　′１の光ビームが案内層２１の屈折率の変化を
引き起すのに必要な最小出力以下の光出力によシ格子２
６に伝達されるとき、案内層２１に結合さｎる光ビーム
の連続反射は位相移動さ九る。

そｎゆえ、ビームは案内層２１の外部に回折さｎるエネ
ルギを損失する。さらに、２つの電極５゜７間の案内層
に発生さｎる電荷キャリアは２つの電極５，７間に短絡
を確立するのに適切でない。

しかしながら、　θ。と異なりかつ　θ。とθ。±Δθ
の間の、入射角　θ□のビームの光強度が案内層の屈折
率の変化を引き起すのに必要な最小光強度を超えるかま
たはそ几に等しいとき、案内層２１のキャリアの形成お
よび／または結果として生ずる加熱は層２１を形成する
材料の屈折率の変化に至る０θ□−θ。の様子は屈折率
変化の様子に依存する。したがって、θ□−θ。の様子
は案内層２１の屈折率の変化が案内層２１内のビームの
改善さ几た結合となる、すなわち共振結合に向かう傾向
があるように選ばｎる。キャリアを発生することにより
および／または熱的加熱により、案内層を形成する材料
の屈折率の変化は非直線的である。

結合の改善は光エネルギのより少ない顕著な損失となる
。層２１内に発生さ九る電荷キャリアはより多数であり
かつそれゆえ短絡が２つの電極間に得らｎるまで中間電
極ギャップの抵抗を低減する。出力しきい値は入射角　
θ１のビームについて２つの電極５，７間の短絡を急激
に得るのに、言い換えれば前記角　θ□での共振結合を
得るように、必要な最小光強度に対応する。角度　θ□
が角度θ。

に対してより多く移動される程、出力しきい値Ｐｓｉは
より大きくなる。

光ビーム１３の入射角　θ１の簡単な設定は一定の出力
しきい値Ｐ８工からとしての光電スイッチの作動を可能
にする。

さらに、案内層２１に吸収さｎるが前記層２１の伝搬モ
ードで結合されない光線はまた電荷キャリアの発生に非
常限定された方法で寄与する。

格子２５は好ましくは中間電極ギャップ１１を越える長
さにわたってエツチングされる。中間電極ギャップ１１
は、例えば頂部切截三角形のように形成さｎることかで
き、モードの伝搬方向は三角形の頂部に向けら几、その
結果電荷キャリアはまた電極５，７と案内層２１との間
の抵抗接触を改善するように電極の下に発生される。さ
らに、格子２３０幅は少なくとも電極の幅に等しい。し
かしながら、案内層の厚さの如何なる不連続性をも回避
するために、格子は前記案内層の表面全体にわたってエ
ツチングされ−ることかできる。

第３ａ図および第３ｂ図は第１図に示した型のスイッチ
の出力で集めらｎた電圧（曲線３３ａおよび３３ｂ）お
よび本発明によるスイッチの串力で集めらｎた電圧（曲
線３５ａおよび３５ｂ）の、波長λ＝１．０６μｍのパ
ルス型の瞬時光ビームの時間の関数としての展開を示す
。

横座標上で１時間目盛はナノセコンドで表わさｎそして
縦座標上で曲線３１ａおよび６１ｂは減じらｎた出力密
度で、または言い換えｎば光パルスの最大出力密度に標
準化された出力／表面単位として、丁なわち約７５０　
ＫＶＩＡ−ＩｒＬ”として表わさｎそして曲線３３ａ　
、５３ｂおよび３５ａ、３５ｂはスイッチの最大出力電
圧に標準化された電圧として表わさｎ、最大出力電圧は
ほぼスイッチの供給電圧の半分に対応する。

曲線３３ａ、３３ｂは５０μｍのシリコン層３を有する
スイッチについて得られ、前記層の電荷キャリアの寿命
は約５００ｎ日である。曲線５５ａおよび３５１）は０
．７μｍの厚さのシリコン案内層について得ら几、前記
層の電荷キャリアの寿命は０．３３μｍの間隔を有する
結合ネットワークについて、かつ−０，２６０の角　θ
。に対して角度的分離を有するパルス型の光ビームにつ
いて約１ｎｓである。

曲線３３　ａ　＊　３３　ｂ　１３５　ａ　−５５ｂは
約９００Ｖの電圧によって供給さ几そして５０Ωに整合
されたインピーダンスかつ１朋の中間電極ギャップ１１
を有する電極５，７を組み込んでいるスイッチに関する
。

曲線３１ａはガウス型パルス（確実に）を示す。

通常のスイッチ（曲線３３ａ）の出力電圧の上昇方向は
漸進性でありかつめ力がその最大電圧に違するまで光パ
ルスの出力上昇を続ける。しかしながら、本発明による
スイッチの出力電圧（曲線３５ａ）の上昇方向は非常に
速くかつ光パルスが前述さ九た条件下でスイッチの出力
しきい値に対応する一定の出力密度に達するとき起こる
。この曲線で示さｎるように、出力しきい値は光パルス
の最大出力以下である。

曲線３１ｂに示した光パルスの形状はその上昇方向に欠
点または障害３０を有している。通常のスイッチの曲線
、５３ｂの上昇方向は結果として曲線３３ａの場合にお
けるより光パルスの最大に対してより多く変位さ几る。

したがって、通常のスイッチのドリッピング時間は光パ
ルスの形状と結合さｎる。さらに、種々の形状の２つの
光パルスの連続作用により通常のスイッチのドリッピン
グ時間に差がある。

しかしながら、曲線３５ｔ＋の上昇方向かつその結果と
して本発明によるしきい値スイッチのドリッピング時間
は曲線３５ａに示したものと同一であり、前記ドリッピ
ング時間はスイッチの出力しきい値に対応する一定の出
力密度への光ビームの出力密度の通過によって決定され
る。

したがって、第３ａ図および第６ｂ図は本発明によるス
イッチのトリッピノグが出力しきい値以下の出力レベル
で光パルスの形状から独立することを示す。

上記説明は明らかなように非限定的な方法において示さ
れかつすべての構造的変更および案内層および回折格子
または電極の寸法に対する変更が本発明の範囲を越える
ことなく考えらｎることかできる。とくに案内層２１の
幅は、例えば案内層の抵抗または強度を増すために電極
の幅に制限されることができる。

薄い案内層の使用により、本発明による光電スイッチは
従来の光電スイッチに比して前記層の電気抵抗の増加を
可能にする。そ几ゆえ、中間電極ギャップの長さの減少
または高電圧の印加を可能にする。さらに、電荷キャリ
アの制限さ几た寿命はパルス型の光ビームの作用により
簡単な電気的連続性の確立を可能とする。さらに、案内
層の制限された厚さはその全長にわたって伝搬ラインの
適合の保証および保持を可能にする。

本発明によるスイッチはまた、結合部材の使用により、
案内層内の光吸収の増加および出力しきい値からとして
のスイッチ作動を可能にする。この型の作動は光パルス
の出力立上がり時間に比して非常に短かい立上がり時間
を有する電気信号の供給を可能にし、その結果出力しき
い値以下の出力レベルを有する光パルスの再現性に関連
する問題に打ち勝つことができる。さらに、本発明によ
るスイッチは公知のマイクロエレクトロニクス方法を使
用して製造さｎることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の光電スイッチを略示する断面図、第２ａ
図は本発明による光電スイッチの実施例を示す概略図、 第２ｂ図は入射光ビームの入射平面に沿う、中間電極ギ
ャップと同じ高さの第２ａ図のスイッチを略示する断面
図、 第３ａ図および第３ｂ図はそｎぞれ、欠点のないおよび
欠点のある光パルスにより、第１図を参照して説明した
型の通常のスイッチおよび本発明によるスイッチの出力
電圧を示す特性図である。 図中、符号２は大気、５，７は電極、９は基準電極、１
０は電圧発生手段、１１は中間電極ギャップ、１３は光
ビーム、１７は観察および／または利用手段、１９は基
板、２１は案内層、２３は回折格子である。 代理人　弁理士　佐々木　清　隆 弘１１１Ｆ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）単色性パルス型平行入射光ビームの作用により、
   第１電極へ供給電圧を印加する手段を組み込んでいる中
   間電極ギャップを形成するように整列されかつ間隔を置
   かれた第１および第２の通常絶縁された電極間に電気的
   導通の確立を可能とする出力しきい値光電スイッチにお
   いて、絶縁基板上に配置されかつ入射光波の移動に使用
   される半導体案内層からなり、前記第１および第２電極
   は前記案内層の上面に蒸着され、光回折格子が中間電極
   ギャップの前記案内層にエッチングされ、前記案内層の
   性質および厚さ、ならびに格子の間隔およびビームの入
   射角は付与された出力しきい値による光ビーム出力の通
   過中前記案内層への入射光の非常に弱い結合状態から共
   振結合状態に急速通過を得るように選ばれることを特徴
   とする出力しきい値光電スイッチ。
2. （２）前記案内層の厚さがほぼ入射ビームの波長の大き
   さ程度からなるとき、前記格子上の入射ビームの入射角
   は結合が前記案内層内の光の基本伝搬モードに応じて起
   こるように選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の出力しきい値光電スイッチ。
3. （３）前記光回折格子の長さは前記中間電極ギャップの
   長さを越え、前記格子は前記第１および第２電極の下に
   部分的に配置されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の出力しきい値光電スイッチ。
4. （４）前記光回折格子の幅は少なくとも前記中間電極ギ
   ャップの幅に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の出力しきい値光電スイッチ。
5. （５）前記中間電極ギャップは頂部切截三角形のように
   形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の出力しきい値光電スイッチ。
6. （６）また、伝搬ラインを形成しかつ基準電位に上昇さ
   れる、前記案内層の上面上のまたは前記基板の下面上の
   、前記第１および第２電極から絶縁された基準電極から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の出
   力しきい値光電スイッチ。
7. （７）前記案内層はシリコンから作られることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の出力しきい値光電ス
   イッチ。
8. （８）出力しきい値光電スイッチを制御するための方法
   において、短絡が第１および第２電極の間に、入射角θ
   ＿ｉおよび出力しきい値Ｐ＿ｓ＿ｉに等しいかまたはそ
   れより高い出力を有する光回折格子に供給される平行単
   色性パルス型入射光ビームの作用により得られ、前記出
   力しきい値Ｐ＿ｓ＿ｉはθ＿ｏと異なりかつθ＿ｏとθ
   ＿ｏ±Δθとの間の入射角θ＿ｉの光ビームの案内層に
   共振結合を急速に得るのに必要な最小出力に対応し、前
   記入射角θ＿ｏは前記案内層の屈折率の変化をひき起す
   のに必要な最小出力以下の出力レベルを有する光ビーム
   の前記案内層の共振結合に対応しそしてΔθは角度的結
   合幅に対応することを特徴とする光電スイッチ制御方法
   。