JPS6323355A - 光電子集積回路 - Google Patents

光電子集積回路

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JPS6323355A
JPS6323355A JP61167595A JP16759586A JPS6323355A JP S6323355 A JPS6323355 A JP S6323355A JP 61167595 A JP61167595 A JP 61167595A JP 16759586 A JP16759586 A JP 16759586A JP S6323355 A JPS6323355 A JP S6323355A
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JP
Japan
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fet
light
semiconductor laser
gate
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP61167595A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Kuno
正明 久野
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6323355A publication Critical patent/JPS6323355A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光電子集積回路において、光導波路をモノリシックに作
製し、半導体レーザの出力の一部を駆動FETのゲート
に帰還することにより、動作特性において、ヒステリシ
ス特性、双安定性をもたせる。
〔産業上の利用分野〕
本発明は光電子集積回路に係り、特に半導体レーザとそ
れを駆動するFET回路をモノリシックに集積化した光
電子集積回路に関する。
〔従来の技術〕
半導体レーザにヒステリシス特性、双安定性を持たせ、
論理素子として使用する試みは最近活溌に行なわれてい
る。その方法として、C3レーザ(Cappled C
reaved  Cavity )等の複合共振器タイ
プのものが主流となっている。
従来、C3レーザを用い、2つの半導体レーザの光を互
いの共振器で結合させるものがある。昭和60年春期応
用物理学予稿集pp、 140には、レーザを励起領域
と可飽和吸収領域に分けた構成を持つタンデム電極構造
双安定レーザダイオードが示されている。これは、構造
が簡単で小型という利点を持つが、動作原理が複雑であ
ることに伴う欠点がある。
また、半導体レーザとPINフォトダイオードとFET
を組合せたものがある。これはAppl、Phys。
Lett、45  (7) 、10ctcber 19
84  pp、719〜720が参照される。半導体レ
ーザの光を光ファイバ等の外部導波路を用いて、PIN
フォトダイオードに入射させ、その光電流をFETで増
幅し、半導体レーザに帰還する。この利点は動作原理が
簡単(レーザ光で駆動電流を変iJ!!I)なことであ
るが、欠点として結合用の光ファイバ長が短くできない
ため、スイッチング時間に制限を受けることである。
(発明が解決しようとする問題点〕 上記のように、従来例の前者では、複合共振器構成であ
るため、動作メカニズムが複雑であること、また、2つ
の半導体レーザの特性を合せることが困難であることが
ある。後者では、半導体し一部の出力光を光ファイバで
PINフォトダイオードに入射させるために、装置の構
成がおおががりになること、また、光ファイバと半導体
レーザの位置合せが困難であることがある。本発明はこ
れらの欠点が無い光電子集積回路を提供しようとするも
のである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、半導体レーザとそれを駆動するFET回路を
モノリシックに集積した光電子集積回路において、半導
体レーザの出力光の一部を、光透過性物質で作製した先
導波路で駆動FBTに帰還させ二半導体レーザの動作特
性にヒステリシス特性、双安定性等をもたせるものであ
る。 実施例の図面で概略説明すると、本発明において
は、少なくとも片面をエツチングにより作製した半導体
レーザと、それを駆動するためのFET回路をモノリシ
ックに集積した光電子集積回路(第1図。
第2図)において、SOG (スピンオン・グラス)、
Si3N4等の光透過材料で光導波路を形成しく第3図
、第5図)、差動対のFET (Q3)のゲート部へ光
を帰還するようにしている。
〔作用〕
上記において、光導波路をモノリシックに形成し、半導
体レーザの光の一部を駆動FETのゲートに帰還するこ
とにより、動作特性においてヒステリシス特性、双安定
性をもたせることができる。
また、光導波路をモノリシックに形成したので、光透過
性材料のバターニングという非常に簡単な工程を付は加
えるだけでよ<!!造が容易であり、さらに、レーザと
FET、光導波路の特性より、容易に回路の動作特性が
推定できる。
〔実施例〕
以下に図面とともに、本発明の詳細な説明する。
第1図は実施例の光電子集積回路の全体的構成を示す回
路例である。第1図において、Q1〜Q4はFETであ
り、LDが半導体レーザであり、Q2.Q3で差動対を
構成し、その一方のQ2のゲートに入力信号VINが入
力し、他方のゲートは接地している。Q4は差動対に流
す電流をそのゲートに印加する電圧VB2で決定する定
電流源のトランジスタである。そして、差動対のQ3と
直列に半導体レーザLDを挿入すると共に、LDに適当
なバイアス電流を流すための制御電圧VBIが印加され
るトランジスタQ1が備えられている。
その動作を説明すにあたり、まず、Q3のゲート部へ光
が当らない状態を想定すると、単なる差動増幅動作を行
ない、Q2.Q3が差動対を構成しており、差動入力に
応じて、Q2.Q3のどちらに電流が流れるかが決る。
VINが接地電位ならば、Q2.Q3に同じ電流が流れ
る。VINがプラス電位になるとQ2に余分に電流が流
れ、Q3の電流はそれだけ減少する。VINがマイナス
電位となると、Q2の電流が減少し、それだけQ3の電
流が増大する。なお、QlはレーザダイオードLDを安
定に適当なバイアスをかけている。
ここで、Qlのバイアスを適当に設定すると、LDはQ
3に僅かに電流が流れるだけで、レーザのしきい値を越
えて発光が開始される。そして、後述する光ガイド手段
の導波路を介して、Q3のゲートにレーザダイオードL
Dの光が入る。その光がQ3に入力すると、正帰還がか
かり、Q3の電流が急増する。このように、VINに僅
かでもマイナス電位が入力すると、Qlのバイアスを適
当にしておくと、すぐにQ3に流れる電流でLDが発光
し、Q3とLDの光結合による正帰還でQ3の電流が急
増し、LDをONの状態にすることができる。その後は
光の効果は飽和していくらVINがさらにマイナス方向
にいっても反応しなくなる。
次に、VINをプラスの方向にしてやる。この時、LD
が発光してQ3に光によるバイアスがかかった状態なの
で、多少VINにプラス電位がかかっても差動対はその
ままで、成程度の正のバイアスをVINに与えないと反
転せず、ヒステリシス特性を持つ。第4図に以上に説明
したヒステリシス特性を図示しである。駆動回路に信号
が入力され、LDの順方向電流が増加し、LDのしきい
値電流を越えると、LDは発振し、光出力は急激に増加
する。この光出力の一部は、光導波路により、Q3のゲ
ートに入射するように形成する。Q3では、レーザ光が
吸収されることにより、ゲート電流が増加し、さらにL
Dに電流が流れる方向に正帰還が形成される。これを人
力VINと光出力しの関係で示したのが第4図である。
VINがVONを越えると、Lはり、からL IIに遷
移する。VINがV offを越えるとLはLHからL
Lへ遷移する。このヒステリシスの幅ΔVHは、光導波
路によるレーザとFETとの結合の強さ、FETのgm
、レーザのしきい値電流I th等によって決る。
このヒステリシス特性を利用すれば、例えばメモリを構
成することができる。
本発明によれば、従来法に比較してSOG等の光透過材
料のパターニングという非常に簡単な工程を加えるだけ
でヒステリシス動作が得られる。
また、モノリシック化という点でも有利である。
さら1こ、レーザとFET、光導波路の特性により、容
易に動作特性が推定できる。
次に、本実施例の要部断面構成を第2図および第3図の
工程図で示している。
第2図において、半導体絶縁性GaAs基板1上に半導
体レーザLD部と、FET回路部とを形成している。L
D部上には、次の各層が形成される。
n −GaAs層2.バッフ1層 n −AIGaAS層3.下部クラッド層活性層のGa
As層4 p −AIGaAS層5.上部クラッド層p −GaA
s6 、  コンタクト層p型層6に形成された電極(
Ti/ Pt/ Au) 7基板側のn型電極は図示し
ない方向から取出している。
そして、基板にはエツチング溝8が形成され、LD部と
FET部とを分離している。エツチング溝8はn −A
IGaAS層3より深く形成され、エツチング溝8の反
対側にドレインD、ゲートG、ソースSを有するFET
I、0が形成されている。
光は図示矢印のようにLDの両方向に出るが本実施例で
は通常使用されない反対側の光をFET回路部に導くよ
うにしており、第3図に概略を示すように光は11と指
示するSOG (スピンオン・グラス)等でガイドする
。このSOGは基板上にスピンオン法で塗布形成した後
、バターニングで形成できる。LDの左の端面ばへき開
で形成し、右の端面ばエツチングで形成することが本実
施例の特徴であり、半導体レーザ部LDとFET部とは
プロセスにおいて自ずから位置を整合することができる
。エツチング溝の斜面の角度θは垂直だとその面に形成
する導波路11を光が導波しがたく、斜め面だとうまく
導波する。
先導波路とFETとの結合の他の例を第5図に示してい
る。図示のごとく、エツチング溝8の斜面に延びる5i
02膜11′上にSi3  N4膜11″を形成してい
る。FETは半導体絶縁性基板1上の非ドープのGaA
s層12、n −GaAs活性層13、ソース、ドレイ
ン電極(AuGe/Au)  14.  I S、ゲー
ト電極のAA16を備える。
屈折率は 5i02 = 1.46<   Si 3  N4 =
 2.05であるから、空気と5i02に挾まれたSi
3  N4は先導波路となり、光をFETのデー1一部
に導く効率が向上する。
導波路を形成するエツチング溝8の斜面のθについては
、レーザ光の偏波方向はTEA、波であり、紙面に垂直
方向である。この偏波の光は、ブリュースタ角26°で
全反射されるので、θは26°より大でなければならな
いので、θ−30〜40゛にとると良い。
レーザと導波路の距離りは、レーザ光の広がりが半値全
角で30°程度であるから、L≦50μmで良い。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、光電子集積回路におい
て、光導波路をモノリシックに形成し、半導体レーザの
光の一部を駆動FETのゲートに帰還するようにしたの
で、動作特性においてヒステリシス特性、双安定性をも
たせることができる。
また、光導波路をモノリシックに形成したので、光透過
性材料のバターニングという非常に簡単な工程を付は加
えるだけでヒステリシス特性や双安定性が得られ、製造
が容易であり、さらに、レーザとFBT、光導波路の特
性より、容易に回路の動作特性が推定できるという利点
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の光電子集積回路の回路図、 第2図、第3図は本発明の実施例の工程断面図、第4図
は本発明の光電子集積回路のレーザ出力のヒステリシス
特性を示す図、 第5図は本発明の実施例の他の工程断面図である。 Q1〜Q4・・・FET5LD・−半導体レーザ、VI
N・・・入力信号、1−・半絶縁性GaAs基板、2・
−n −GaAs層:バッファ層、3− n −AIG
aAS層:下部クラッド層、4・・・活性層のGaAs
層、5−I)−へ1GaASF3’:上部クラフト層、
5−p −GaAs :コンタクト層、7−p型層6に
形成された電極(Ti/Pt/八U)−vへl 〜Q2
 : FET 実施例の光電子集積回路の回路図 第  1  図 実施例の工程断面図 第2図 LD部        FET回路部 実施例の工程断面図 第  6  図 レーザ出力のヒステリシス特性 第  4  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 同一基板上に半導体レーザとその駆動FETを含む電子
    回路とを集積化してなる光電子集積回路において、 該半導体レーザの一端面がエッチング溝で形成されると
    共に、該溝の他面は斜面となされ、該溝を隔てた基板上
    に該駆動FETを含む電子回路を形成し、 該一端面から出力する半導体レーザの光を導く光導波路
    が該溝の斜面に沿って該駆動FETのゲートに結合する
    ように形成されてなることを特徴とする光電子集積回路
JP61167595A 1986-07-16 1986-07-16 光電子集積回路 Pending JPS6323355A (ja)

Priority Applications (1)

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JP61167595A JPS6323355A (ja) 1986-07-16 1986-07-16 光電子集積回路

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JP61167595A JPS6323355A (ja) 1986-07-16 1986-07-16 光電子集積回路

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JPS6323355A true JPS6323355A (ja) 1988-01-30

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ID=15852676

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JP61167595A Pending JPS6323355A (ja) 1986-07-16 1986-07-16 光電子集積回路

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JP (1) JPS6323355A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01243487A (ja) * 1988-03-25 1989-09-28 Hitachi Ltd 半導体レーザ駆動回路
JPH01244671A (ja) * 1988-03-26 1989-09-29 Mitsubishi Electric Corp 半導体発光装置
US5463649A (en) * 1993-08-06 1995-10-31 Sandia Corporation Monolithically integrated solid state laser and waveguide using spin-on glass

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01243487A (ja) * 1988-03-25 1989-09-28 Hitachi Ltd 半導体レーザ駆動回路
JPH01244671A (ja) * 1988-03-26 1989-09-29 Mitsubishi Electric Corp 半導体発光装置
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