JPS63280225A - 光論理素子 - Google Patents
光論理素子Info
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- JPS63280225A JPS63280225A JP11528287A JP11528287A JPS63280225A JP S63280225 A JPS63280225 A JP S63280225A JP 11528287 A JP11528287 A JP 11528287A JP 11528287 A JP11528287 A JP 11528287A JP S63280225 A JPS63280225 A JP S63280225A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 14
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- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 9
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (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〕
この発明は、光の持つ並列処理性及び高速性を生かした
信号処理の可能な光論理素子に関するものである。 ′ 〔従来の技術〕 第７図は例えばハーダーらによりＩ ＥＥＥ ジャー
ナル オプ クオンタム エレクトロニクスＱＥ１８巻
、９号、 １３４１頁〜１３６１頁、 １９８２年（Ｉ
ＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｎ＋ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ｖｏｌ、ＱＢ−１８＋ Ｎ１９１
ｐｐ、１３４１−１３６１．（１９Ｂ２）Ｃｈｒｉｓｔ
ｏｐｈ Ｈａｒｄｅｒ、Ｋａｍ Ｙ、Ｌａｕ。
信号処理の可能な光論理素子に関するものである。 ′ 〔従来の技術〕 第７図は例えばハーダーらによりＩ ＥＥＥ ジャー
ナル オプ クオンタム エレクトロニクスＱＥ１８巻
、９号、 １３４１頁〜１３６１頁、 １９８２年（Ｉ
ＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｎ＋ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ｖｏｌ、ＱＢ−１８＋ Ｎ１９１
ｐｐ、１３４１−１３６１．（１９Ｂ２）Ｃｈｒｉｓｔ
ｏｐｈ Ｈａｒｄｅｒ、Ｋａｍ Ｙ、Ｌａｕ。
ａｎｄ Ａｎ＋ｎｏｎ Ｙａｒｉｖ）に示された従来
の光論理素子であり、図において１０ａ及び１０ｂはｐ
−電極、１１は５ｉＯｔ絶縁膜、１２はｐ−電極のコン
タクト抵抗を下げるためのＺｎ拡散層、１３はｐ−−Ａ
ｊ！ＧａＡｓクラッド層、１４はＡｊ！ＧａＡｓ活性層
、１５はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、１６はｎ”−Ｇ
ａＡｓ基板、１７はｎ−電極、１８はｎ−Ａ １１ Ｇ
ａ Ａ ｓ電流ブロック層、１９はｐ−ＡｌＧａＡｓ
電流ブロック層である。
の光論理素子であり、図において１０ａ及び１０ｂはｐ
−電極、１１は５ｉＯｔ絶縁膜、１２はｐ−電極のコン
タクト抵抗を下げるためのＺｎ拡散層、１３はｐ−−Ａ
ｊ！ＧａＡｓクラッド層、１４はＡｊ！ＧａＡｓ活性層
、１５はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、１６はｎ”−Ｇ
ａＡｓ基板、１７はｎ−電極、１８はｎ−Ａ １１ Ｇ
ａ Ａ ｓ電流ブロック層、１９はｐ−ＡｌＧａＡｓ
電流ブロック層である。
次に動作について説明する。
まず、ｌ１ｉｌＯａには順方向にわずかに電流を流すか
あるいは逆バイアスを加えておく。するとその下部の活
性層は可飽和吸収体として働（、すなわち第８図に示さ
れる様に光のパワーが小さい時は大きな吸収を持ち、光
のパワーが増大するに従って吸収が減少する。
あるいは逆バイアスを加えておく。するとその下部の活
性層は可飽和吸収体として働（、すなわち第８図に示さ
れる様に光のパワーが小さい時は大きな吸収を持ち、光
のパワーが増大するに従って吸収が減少する。
第９図には電極１０ｂに流す電流１ｂと光出力しの関係
を示す、Ｉｂを増大させると自然放出光の増大のために
可飽和吸収体における吸収が少しずつ減少し、Ｉ ｂ−
１ｂ、に達したときにレーザ発振を始める。一度レーザ
発振を始めると強いし一ザ光のために吸収は飽和して非
常に小さくなり、電流をある程度減少しても発振は止ま
らず、Ｉｂ−Ｉｂ、に達した時に発振は停止する。すな
わち、ＩｂをＩｂ＋ とＩｂ、の中間にバイアスをして
おけば、この素子は電流パルス又は外部入力光によりオ
ン（あるいは電流の場合にはオフすることも可能）する
ことのできる記憶素子として用いることができる。なお
、このレーザは前面及び後面のへき開面により共振器を
構成している。
を示す、Ｉｂを増大させると自然放出光の増大のために
可飽和吸収体における吸収が少しずつ減少し、Ｉ ｂ−
１ｂ、に達したときにレーザ発振を始める。一度レーザ
発振を始めると強いし一ザ光のために吸収は飽和して非
常に小さくなり、電流をある程度減少しても発振は止ま
らず、Ｉｂ−Ｉｂ、に達した時に発振は停止する。すな
わち、ＩｂをＩｂ＋ とＩｂ、の中間にバイアスをして
おけば、この素子は電流パルス又は外部入力光によりオ
ン（あるいは電流の場合にはオフすることも可能）する
ことのできる記憶素子として用いることができる。なお
、このレーザは前面及び後面のへき開面により共振器を
構成している。
従来の光論理素子は以上のように構成されており、へき
開面を必要とするので複数個を直列に接続することは不
可能であり、また複数の光論理素子を結合するには多数
のレンズと精密な位置合わせが必要であるなどの問題点
があった。
開面を必要とするので複数個を直列に接続することは不
可能であり、また複数の光論理素子を結合するには多数
のレンズと精密な位置合わせが必要であるなどの問題点
があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、すべての論理素子を同一基板上に形成でき、
レンズや位置合わせが不要で、複雑な演算が可能な光論
理素子を得ることを目的とする。
たもので、すべての論理素子を同一基板上に形成でき、
レンズや位置合わせが不要で、複雑な演算が可能な光論
理素子を得ることを目的とする。
この発明に係る光論理素子は、同一基板上に複数の半導
体レーザを集積し、それぞれをその全体あるいは一部に
回折格子を設けた光導波路により結合したものである。
体レーザを集積し、それぞれをその全体あるいは一部に
回折格子を設けた光導波路により結合したものである。
この発明においては、回折格子付きの光導波路で半導体
レーザの共振器を構成するとともに複数個の半導体レー
ザを相互に結合する構成としたから、複数の論理素子を
同一基板上に形成した複雑な演算が可能な光論理素子を
容易に実現できる。
レーザの共振器を構成するとともに複数個の半導体レー
ザを相互に結合する構成としたから、複数の論理素子を
同一基板上に形成した複雑な演算が可能な光論理素子を
容易に実現できる。
また上記回折格子の２次回折を用いて基板に垂直方向に
光の入出力を行うことができる。
光の入出力を行うことができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による光論理素子の構造を示
す断面図であり、図においてｌａ、ｌｂはｐ−電極、２
ａ、２ｂはｐ” −ＧａＡｓコンタクト層、３はｐ−Ａ
ＪＧａＡｓクラッド層、４ａ。
す断面図であり、図においてｌａ、ｌｂはｐ−電極、２
ａ、２ｂはｐ” −ＧａＡｓコンタクト層、３はｐ−Ａ
ＪＧａＡｓクラッド層、４ａ。
４ｂ、４ｃは回折格子、５はＡ Ｉｔ Ｇ ａ Ａ ｓ
／ Ｇ ａＡ３量子井戸活性層、６はｎ−ＡｌＧａＡ
ｓクラ７ド層、７はｎ−ＧａＡｓ基板、８はｎ−電極で
ある。レーザＡはｐ−電極１ａに流す電流で制御され、
回折格子４ａ及び４ｂによって形成される共振器を有し
、通常分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）レーザと呼ばれる
。またレーザＢは同様にｐ−電極１ｂに流す電流により
制御され、回折格子４ｂ及び４ｃにより共振器を構成す
る。レーザＡとレーザＢは第１図に示すように回折格子
４ｂを有するｐ−クラッド層３．活性層５．及びｎ−ク
ラッド層６より構成される光導波路により結合されてい
る。
／ Ｇ ａＡ３量子井戸活性層、６はｎ−ＡｌＧａＡ
ｓクラ７ド層、７はｎ−ＧａＡｓ基板、８はｎ−電極で
ある。レーザＡはｐ−電極１ａに流す電流で制御され、
回折格子４ａ及び４ｂによって形成される共振器を有し
、通常分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）レーザと呼ばれる
。またレーザＢは同様にｐ−電極１ｂに流す電流により
制御され、回折格子４ｂ及び４ｃにより共振器を構成す
る。レーザＡとレーザＢは第１図に示すように回折格子
４ｂを有するｐ−クラッド層３．活性層５．及びｎ−ク
ラッド層６より構成される光導波路により結合されてい
る。
次に動作について説明する。
第２図は第１図の実施例の電極１ｂに流す電流と、レー
ザ日の出力光（導波路を左右に伝搬する）の関係を示し
たものである。レーザＡがオフの場合には第２図の右の
曲線で示される電流−光出力特性を示す、これに対し、
レーザＡがオンしている場合には、回折格子４ｂを含む
光導波路より光がレーザＢに注入されておリレーザ発振
が容易になっている。従って第２図左の曲線に示される
特性を示す、すなわち、例えばＩｂ＝Ｉｂｏなる電流（
ＩｂｏはレーザＡがオン及びオフの時のレーザＢのしき
い値電流の中間の値）にバイアスしておけば、レーザＢ
の光出力はレーザＡのオン、オフにより完全にコントロ
ールされる。
ザ日の出力光（導波路を左右に伝搬する）の関係を示し
たものである。レーザＡがオフの場合には第２図の右の
曲線で示される電流−光出力特性を示す、これに対し、
レーザＡがオンしている場合には、回折格子４ｂを含む
光導波路より光がレーザＢに注入されておリレーザ発振
が容易になっている。従って第２図左の曲線に示される
特性を示す、すなわち、例えばＩｂ＝Ｉｂｏなる電流（
ＩｂｏはレーザＡがオン及びオフの時のレーザＢのしき
い値電流の中間の値）にバイアスしておけば、レーザＢ
の光出力はレーザＡのオン、オフにより完全にコントロ
ールされる。
また、第３図は第１図に示す実施例を変形して、レーザ
Ｂを２つのレーザＡ、Ｃではさんだ構造とした場合の電
極１ｂに流す電流とレーザＢの出力光との関係を示す図
であり、図に示される様にレーザＢをはさむ２つのレー
ザＡ、 ＣによりレーザＢの電流−光出力特性はコント
ロールでき、Ｉｂ＝Ｉｂ、にバイアスしておけば、Ａ、
ＣのどちらかがオンすればレーザＢはオンするのでＯＲ
素子として働き、またＩｂ＝Ｉｂ、にバイアスすればＡ
、Ｃ共にオンした時にのみレーザＢはオンするので、Ａ
ＮＤ素子として働く。
Ｂを２つのレーザＡ、Ｃではさんだ構造とした場合の電
極１ｂに流す電流とレーザＢの出力光との関係を示す図
であり、図に示される様にレーザＢをはさむ２つのレー
ザＡ、 ＣによりレーザＢの電流−光出力特性はコント
ロールでき、Ｉｂ＝Ｉｂ、にバイアスしておけば、Ａ、
ＣのどちらかがオンすればレーザＢはオンするのでＯＲ
素子として働き、またＩｂ＝Ｉｂ、にバイアスすればＡ
、Ｃ共にオンした時にのみレーザＢはオンするので、Ａ
ＮＤ素子として働く。
なお、回折格子４ａ〜４Ｃに２次の回折格子を用いれば
、基板に垂直な方向に入出力を行うことができる。例え
ば、レーザＡをオン、オフさせる代わりに、回折格子４
ｂあるいは４Ｃより光を注入することによりレーザＢの
発振状態をコントロールできる。
、基板に垂直な方向に入出力を行うことができる。例え
ば、レーザＡをオン、オフさせる代わりに、回折格子４
ｂあるいは４Ｃより光を注入することによりレーザＢの
発振状態をコントロールできる。
また活性層５を非電流注入部では強い可飽和吸収性を持
つ物質で構成すれば（例えば活性層をＧａＡｓで構成す
る場合）、第４図に示されるようにおのおののレーザは
強い双安定性を示し、データの記憶作用を持たせること
ができる。
つ物質で構成すれば（例えば活性層をＧａＡｓで構成す
る場合）、第４図に示されるようにおのおののレーザは
強い双安定性を示し、データの記憶作用を持たせること
ができる。
また、第５図に示すようにおのおののレーザにおいて電
極を分割してその少なくとも１つ（例えば１ａ′と１ｂ
′）に逆バイアスを加えることによってもその部分が強
い可飽和吸収性を持ち、大きな双安定性を示し、データ
の記憶作用も持つ。
極を分割してその少なくとも１つ（例えば１ａ′と１ｂ
′）に逆バイアスを加えることによってもその部分が強
い可飽和吸収性を持ち、大きな双安定性を示し、データ
の記憶作用も持つ。
また、上記実施例ではレーザ素子としてＤＢＲレーザを
用いるものを示したが、これは第６図に示すように回折
格子が電極部下部にも存在するような、通常分布帰還型
（Ｄ Ｆ Ｂ）レーザと呼ばれるようなタイプであって
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。第６図にお
いて、９は光導波層であり、ｐ−クラッド層３とは異な
る屈折率を持つ。
用いるものを示したが、これは第６図に示すように回折
格子が電極部下部にも存在するような、通常分布帰還型
（Ｄ Ｆ Ｂ）レーザと呼ばれるようなタイプであって
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。第６図にお
いて、９は光導波層であり、ｐ−クラッド層３とは異な
る屈折率を持つ。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば同一基板上に複数の半
導体レーザを集積し、該複数の半導体レーザのそれぞれ
をその全体あるいは一部に回折格子を設けた光導波路に
より結合する構成としたから、レンズや精密な位置合わ
せを必要とせず多数の光論理素子を同一基板上に集積で
き、装置が小型で安価で、また安定性の良いものが得ら
れる効果がある。
導体レーザを集積し、該複数の半導体レーザのそれぞれ
をその全体あるいは一部に回折格子を設けた光導波路に
より結合する構成としたから、レンズや精密な位置合わ
せを必要とせず多数の光論理素子を同一基板上に集積で
き、装置が小型で安価で、また安定性の良いものが得ら
れる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による光論理素子を示す断
面側面図、第２図は隣接するレーザの影響を受けた時の
電流−光出力特性を示す図、第３図は両端にレーザを結
合させた時の電流−光出力特性を示す図、第４図は光導
波路が可飽和吸収性を持つ時の隣りのレーザの影響によ
る電流−光出力特性の変化を示す図、第５図、第６図は
本発明の他の実施例を示す断面側面図、第７図は従来の
光論理素子を示す断面側面図、第８図は可飽和吸収体に
おける光パワーと吸収係数の関係を示す図、第９図は従
来の光論理素子における電流−光出力特性図である。 １はｐ−電極、２はｐ−ＧａＡｓ：］ンタクト層、３は
ｐ−Ａｊ！ＧａＡｓクラッド層、４は回折格子、５はＡ
Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ量子井戸活
性層、６はｎ−Ａｊ！ＧａＡｓクラッド層、７はｎ−Ｇ
ａＡｓ基板、８はｎ−電極、９は光導波層、１０はｐ−
電極、１１はＳｉｎ、絶縁膜、１２はＺｎ拡散層、１３
はｐ−ＡＪ！ＧａＡｓクラッド層、１４は゛Ａｊ！Ｇａ
Ａｓ活性層、１５はｎ−ＡＪＧａＡｓクラッド層、１６
はｎ”ＧａＡｓ基板、１７はｎ−電極、１８はｎ−−Ａ
ｊ！ＧａＡｓ電流ブロック層、１９はｐ −’ −Ａ
Ｉｔ Ｇ ａ Ａ ５電流ブロック層である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
面側面図、第２図は隣接するレーザの影響を受けた時の
電流−光出力特性を示す図、第３図は両端にレーザを結
合させた時の電流−光出力特性を示す図、第４図は光導
波路が可飽和吸収性を持つ時の隣りのレーザの影響によ
る電流−光出力特性の変化を示す図、第５図、第６図は
本発明の他の実施例を示す断面側面図、第７図は従来の
光論理素子を示す断面側面図、第８図は可飽和吸収体に
おける光パワーと吸収係数の関係を示す図、第９図は従
来の光論理素子における電流−光出力特性図である。 １はｐ−電極、２はｐ−ＧａＡｓ：］ンタクト層、３は
ｐ−Ａｊ！ＧａＡｓクラッド層、４は回折格子、５はＡ
Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ量子井戸活
性層、６はｎ−Ａｊ！ＧａＡｓクラッド層、７はｎ−Ｇ
ａＡｓ基板、８はｎ−電極、９は光導波層、１０はｐ−
電極、１１はＳｉｎ、絶縁膜、１２はＺｎ拡散層、１３
はｐ−ＡＪ！ＧａＡｓクラッド層、１４は゛Ａｊ！Ｇａ
Ａｓ活性層、１５はｎ−ＡＪＧａＡｓクラッド層、１６
はｎ”ＧａＡｓ基板、１７はｎ−電極、１８はｎ−−Ａ
ｊ！ＧａＡｓ電流ブロック層、１９はｐ −’ −Ａ
Ｉｔ Ｇ ａ Ａ ５電流ブロック層である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (5)
- （１）一基板上に複数の半導体レーザが集積されてなる
光論理素子において、 上記複数の半導体レーザのそれぞれはその全体あるいは
一部に回折格子が設けられ、かつ隣接する他の半導体レ
ーザの光導波路と相互に結合した光導波路を備えたもの
であることを特徴とする光論理素子。 - （２）上記回折格子は２次回折を行うものであり、光の
入出力は上記２次回折を用いて基板に対して垂直に行わ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光論
理素子。 - （３）上記半導体レーザの活性層は量子井戸構造である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載の光論理素子。 - （４）上記半導体レーザの活性層は電流非注入時に強い
可飽和吸収性を持つ物質で構成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいづれかに記
載の光論理素子。 - （５）上記半導体レーザは複数の上部電極を備え、該複
数の上部電極のそれぞれに異なる電流を流すかあるいは
そのいずれかに逆バイアスをかけることにより光双安定
素子として動作するものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項ないし第４項のいづれかに記載の光論理
素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11528287A JPS63280225A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 光論理素子 |
| US07/169,472 US4888783A (en) | 1987-03-20 | 1988-03-17 | Semiconductor laser device |
| DE3809440A DE3809440C2 (de) | 1987-03-20 | 1988-03-21 | Bistabiler Halbleiterlaser |
| DE3844742A DE3844742C2 (de) | 1987-03-20 | 1988-03-21 | Optisches ODER- und optisches UND-Logikelement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11528287A JPS63280225A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 光論理素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63280225A true JPS63280225A (ja) | 1988-11-17 |
Family
ID=14658800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11528287A Pending JPS63280225A (ja) | 1987-03-20 | 1987-05-12 | 光論理素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63280225A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03239385A (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ装置 |
-
1987
- 1987-05-12 JP JP11528287A patent/JPS63280225A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03239385A (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ装置 |
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