JPS63200131A - 光論理素子 - Google Patents
光論理素子Info
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- JPS63200131A JPS63200131A JP3241187A JP3241187A JPS63200131A JP S63200131 A JPS63200131 A JP S63200131A JP 3241187 A JP3241187 A JP 3241187A JP 3241187 A JP3241187 A JP 3241187A JP S63200131 A JPS63200131 A JP S63200131A
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- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/218—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference using semi-conducting materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (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〕
本発明は光論理素子、特に実現する論理関数を電気的に
制御できる光論理素子に関するものである。
制御できる光論理素子に関するものである。
近年、光による並列大容量の情報処理への関心が高まっ
ている。特にディジタル信号を用いたディジタル光情報
処理は従来の電子的な情報処理では実現できない高速、
並列処理が高精度に行える可能性があり盛んに研究がな
されている。ディジタル光情報処理には光論理素子が必
要であるが、シュウエル（Ｊｅｗｅｌｌ、 Ｊ、 Ｌ、
）らは、第２図に示すように、多重量子井戸層１５が誘
電体多層膜１６と１９との間に形成された、すなわち多
重量子井戸を共振器内部に含むファプリ・ペロ共振器を
アプライド フィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ） ４４巻、１７２
頁（１９８４年）において報告し、信号光２０３０波長
とファブリ・ペロ共振器の共振波長を制御することに劣
り、入射光２０１と２０２の間で出射光２０４を出力と
するＡＮＤ、ＮＯＲ等の論理関数が実現できることを示
した。
ている。特にディジタル信号を用いたディジタル光情報
処理は従来の電子的な情報処理では実現できない高速、
並列処理が高精度に行える可能性があり盛んに研究がな
されている。ディジタル光情報処理には光論理素子が必
要であるが、シュウエル（Ｊｅｗｅｌｌ、 Ｊ、 Ｌ、
）らは、第２図に示すように、多重量子井戸層１５が誘
電体多層膜１６と１９との間に形成された、すなわち多
重量子井戸を共振器内部に含むファプリ・ペロ共振器を
アプライド フィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ） ４４巻、１７２
頁（１９８４年）において報告し、信号光２０３０波長
とファブリ・ペロ共振器の共振波長を制御することに劣
り、入射光２０１と２０２の間で出射光２０４を出力と
するＡＮＤ、ＮＯＲ等の論理関数が実現できることを示
した。
この素子の原理を、第３図に基づいて説明する。
第３図は第２図のファブリ・ペロ共振器の共振特性を示
すものであり、縦軸は透過率を、横軸は共振波長からの
ずれ／半値全幅を表している０図中、曲線３００は入射
光強度Ｉが０のときの共振特性、曲線３０１は入射光強
度Ｉが１のときの共振特性、曲線３０２は入射光強度■
が２のときの共振特性、３１０は信号光の波長の位置の
一例を示したものである。入射光の強度Ｉが０．１．２
と変化するにつれて、共振器内の多重量子井戸の励起子
吸収が飽和し、屈折率が変化するためファブリ・ペロ共
振器の共振特性も３００．３０１．３０２と変化する。
すものであり、縦軸は透過率を、横軸は共振波長からの
ずれ／半値全幅を表している０図中、曲線３００は入射
光強度Ｉが０のときの共振特性、曲線３０１は入射光強
度Ｉが１のときの共振特性、曲線３０２は入射光強度■
が２のときの共振特性、３１０は信号光の波長の位置の
一例を示したものである。入射光の強度Ｉが０．１．２
と変化するにつれて、共振器内の多重量子井戸の励起子
吸収が飽和し、屈折率が変化するためファブリ・ペロ共
振器の共振特性も３００．３０１．３０２と変化する。
信号光の波長を例えば第３図の位！３１０におくと、入
射光強度ＩがＩ＝Ｏのとき透過率は１／２．１−１のと
き透過率は１／２．Ｉ＝２のとき透過率は０となる。こ
れからＮＡＮＤの働きをしていることがわかる。信号光
の波長を変えることで種々の論理関数を実現できる。こ
の関係を第１表に示した。
射光強度ＩがＩ＝Ｏのとき透過率は１／２．１−１のと
き透過率は１／２．Ｉ＝２のとき透過率は０となる。こ
れからＮＡＮＤの働きをしていることがわかる。信号光
の波長を変えることで種々の論理関数を実現できる。こ
の関係を第１表に示した。
第１表
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、以上に述べた従来の光論理素子では、実
現する論理関数を選択するためには、信号光の波長ある
いはファブリ・ベロ共振器の共振波長を変える必要があ
る。このことは、各々の論理関数に対して、波長の異な
る光源や寸法の異なる素子が必要であることを意味し、
系の構成が複雑となる欠点がある。
現する論理関数を選択するためには、信号光の波長ある
いはファブリ・ベロ共振器の共振波長を変える必要があ
る。このことは、各々の論理関数に対して、波長の異な
る光源や寸法の異なる素子が必要であることを意味し、
系の構成が複雑となる欠点がある。
本発明の目的は、以上の欠点を除去し、実現する論理関
数を電気的に制御できる光論理素子を提供することにあ
る。
数を電気的に制御できる光論理素子を提供することにあ
る。
本発明の光論理素子は、多重量子井戸を含むファブリ・
ペロ共振器の内部に、電圧印加用電極をもつ電気光学効
果層が挿入されていることを特徴とする。
ペロ共振器の内部に、電圧印加用電極をもつ電気光学効
果層が挿入されていることを特徴とする。
電気光学効果をもつ物質は、それに印加される電場の大
きさによって屈折率が変化する。このため、ファブリ・
ベロ共振器内に挿入すると、電気光学効果をもつ物質に
印加する電圧によって共振波長を制御することができる
０本発明では信号光の波長が一定であっても電圧の制御
によってファブリ・ペロ共振器の共振特性が変化でき、
種々の論理関数を得ることができる。
きさによって屈折率が変化する。このため、ファブリ・
ベロ共振器内に挿入すると、電気光学効果をもつ物質に
印加する電圧によって共振波長を制御することができる
０本発明では信号光の波長が一定であっても電圧の制御
によってファブリ・ペロ共振器の共振特性が変化でき、
種々の論理関数を得ることができる。
第１図は本発明の光論理素子の一実施例の断面図である
。この光論理素子の製造方法を述べながらその構成を説
明する。Ｓｎドープのｎ型のＧａＡｓ基板ｌｌ上に厚さ
１０００人、不純物濃度ｌＸｌ０”ｅｌｆ−’のｎ型Ａ
ｊ！Ａｓからなるｎ型コンタクト層１２、厚さ１μｍの
アンドープＡｊ！Ａｓからなる電気光学効果層１３、厚
さ１０００人のｐ型Ａｎ！Ａｓからなる不純物濃度５
ＸＩＯ”ｃａ＋−”のｐ型コンタクト層１４を順次積層
し、さらにその上に厚さ１４０人のアンドープＡ ’
ｏ、 ｈＧ ａ ＊、 ａＡ ｓからなるバリア層１５
１と厚さ６０人のアンドープＧａＡｓからなるウェル層
１５２を交互に５０層ずつ積層した多重量子井戸層１５
を形成する。多重量子井戸層１５は、直径２０μｍの′
部分を残して化学エツチングで除去される。多重量子井
戸層１５の表面は、Ｔｉ０ｇとＳｉＯ□からなり波長０
．８μ園の光に対して９６％の反射率をもつ誘電体多層
膜１６でコーティングされ、入射面１７を形成する。多
重量子井戸層１５が除去された部分のｐ型コンタクト層
１４上にＡ ｎ ／ Ｓ ｎ合金からなるｐ型電極１８
を形成する。基板１１の裏面は、多重量子井戸層１５に
対応する部分を直径４０μｍの円形に化学エツチングで
除去し、Ｔ ｉ ＯｔとＳｉｎ。
。この光論理素子の製造方法を述べながらその構成を説
明する。Ｓｎドープのｎ型のＧａＡｓ基板ｌｌ上に厚さ
１０００人、不純物濃度ｌＸｌ０”ｅｌｆ−’のｎ型Ａ
ｊ！Ａｓからなるｎ型コンタクト層１２、厚さ１μｍの
アンドープＡｊ！Ａｓからなる電気光学効果層１３、厚
さ１０００人のｐ型Ａｎ！Ａｓからなる不純物濃度５
ＸＩＯ”ｃａ＋−”のｐ型コンタクト層１４を順次積層
し、さらにその上に厚さ１４０人のアンドープＡ ’
ｏ、 ｈＧ ａ ＊、 ａＡ ｓからなるバリア層１５
１と厚さ６０人のアンドープＧａＡｓからなるウェル層
１５２を交互に５０層ずつ積層した多重量子井戸層１５
を形成する。多重量子井戸層１５は、直径２０μｍの′
部分を残して化学エツチングで除去される。多重量子井
戸層１５の表面は、Ｔｉ０ｇとＳｉＯ□からなり波長０
．８μ園の光に対して９６％の反射率をもつ誘電体多層
膜１６でコーティングされ、入射面１７を形成する。多
重量子井戸層１５が除去された部分のｐ型コンタクト層
１４上にＡ ｎ ／ Ｓ ｎ合金からなるｐ型電極１８
を形成する。基板１１の裏面は、多重量子井戸層１５に
対応する部分を直径４０μｍの円形に化学エツチングで
除去し、Ｔ ｉ ＯｔとＳｉｎ。
からなる誘電体多層膜１９でコーティングし、出射面２
０を形成する。誘電体多層ＷＡ１９の反射率は、波長０
．８μ蒙の光に対して９６％である。基板１１の裏面上
の誘電体多層膜１９を除去し、ＡｕＧｅＮｉ合金のｎ型
電極２１を形成する。
０を形成する。誘電体多層ＷＡ１９の反射率は、波長０
．８μ蒙の光に対して９６％である。基板１１の裏面上
の誘電体多層膜１９を除去し、ＡｕＧｅＮｉ合金のｎ型
電極２１を形成する。
以上のような構成の光論理素子において、その入射面１
７には入射光２０１．２０２と信号光２０３が入射する
。入射光２０１．２０２の波長は、多重量子井戸層１５
の励起子吸収のピーク波長より短い８２０ｎｍである。
７には入射光２０１．２０２と信号光２０３が入射する
。入射光２０１．２０２の波長は、多重量子井戸層１５
の励起子吸収のピーク波長より短い８２０ｎｍである。
信号光２０３の波長は、励起子吸収のピーク波長よりわ
ずかに長い８５０ｎｍである。出射面から出射する出射
光２０４を波長８５０ｎｍの光とする。
ずかに長い８５０ｎｍである。出射面から出射する出射
光２０４を波長８５０ｎｍの光とする。
入射光２０１．２０２によって多重量子井戸層１５の励
起子吸収が飽和して、屈折率が変化するため誘電体多層
膜１６．１９の間に形成されるファブ、す・ペロ共振器
の信号光２０３に対する透過率が変化し、入射２０１と
２０２の間で出射光２０４を出力とする論理演算が実現
される。このとき、ｐ型電極１８とｎ型電極２１の間の
電圧をＯｖから−１，６ｖに変化すると電気光学効果層
１３の屈折率がｌＸｌ０−’だけ増加する。このためフ
ァブリ・ペロ共振器の共振波長は共振曲線の半値全幅に
等しい分だけ長波長側に移動する。ｐ型電極１８とｎ型
電極２１の間の電圧がＯｖのとき信号光２０３の波長と
ファプリ・ペロ共振器の共振波長を一致させておくと、
電圧を一〇、８Ｖ、 −１，６Ｖ、 −２，４Ｖ、
−３，６Ｖと変化させることにより、信号光２０３
の波長と共振波長とのずれを、共振曲線の半値全幅を単
位として１／２．１ 。
起子吸収が飽和して、屈折率が変化するため誘電体多層
膜１６．１９の間に形成されるファブ、す・ペロ共振器
の信号光２０３に対する透過率が変化し、入射２０１と
２０２の間で出射光２０４を出力とする論理演算が実現
される。このとき、ｐ型電極１８とｎ型電極２１の間の
電圧をＯｖから−１，６ｖに変化すると電気光学効果層
１３の屈折率がｌＸｌ０−’だけ増加する。このためフ
ァブリ・ペロ共振器の共振波長は共振曲線の半値全幅に
等しい分だけ長波長側に移動する。ｐ型電極１８とｎ型
電極２１の間の電圧がＯｖのとき信号光２０３の波長と
ファプリ・ペロ共振器の共振波長を一致させておくと、
電圧を一〇、８Ｖ、 −１，６Ｖ、 −２，４Ｖ、
−３，６Ｖと変化させることにより、信号光２０３
の波長と共振波長とのずれを、共振曲線の半値全幅を単
位として１／２．１ 。
３／２．２と変化させることができ、信号光２０３の波
長を一定としたままで、電圧制御で種々の論理関数を選
択できる。
長を一定としたままで、電圧制御で種々の論理関数を選
択できる。
以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は励
起子の存在する多重量子井戸が形成できればＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓ系などいかなる半導体材料にも適用できる。
起子の存在する多重量子井戸が形成できればＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓ系などいかなる半導体材料にも適用できる。
以上詳述したように本発明によれば、電圧によって論理
関数を選択できる光論理素子を得ることができる。
関数を選択できる光論理素子を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の構成図、
第２図は従来のファブリ・ペロ共振器を示す構成図、
第３図は第２図のファプリ・ペロ共振器の原理を説明す
るための共振特性を示す図である。 １１・・・・・基板 １２・・・・・ｎ型コンタクト層 １３・・・・・電気光学効果層 １４・・・・・ｐ型コンタクト層 １５・・・・・多重量子井戸層 １５１ ・・・・バリア層 １５２ ・・・・ウェル層 １６、１９・・・誘電体多層膜 １７・・・・・入射面 １８・・・・・ｐ型電極 ２０・・・・・出射面 ２１・・・・・ｎ型電極 ２０１．２０２ ・・入射光 ２０３ ・・・・信号光 ２０４ ・・・・出射光
るための共振特性を示す図である。 １１・・・・・基板 １２・・・・・ｎ型コンタクト層 １３・・・・・電気光学効果層 １４・・・・・ｐ型コンタクト層 １５・・・・・多重量子井戸層 １５１ ・・・・バリア層 １５２ ・・・・ウェル層 １６、１９・・・誘電体多層膜 １７・・・・・入射面 １８・・・・・ｐ型電極 ２０・・・・・出射面 ２１・・・・・ｎ型電極 ２０１．２０２ ・・入射光 ２０３ ・・・・信号光 ２０４ ・・・・出射光
Claims (1)
- （１）多重量子井戸を含むファブリ・ペロ共振器の内部
に、電圧印加用電極をもつ電気光学効果層が挿入されて
いることを特徴とする光論理素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241187A JPS63200131A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 光論理素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241187A JPS63200131A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 光論理素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63200131A true JPS63200131A (ja) | 1988-08-18 |
Family
ID=12358206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3241187A Pending JPS63200131A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 光論理素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63200131A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5157537A (en) * | 1991-02-01 | 1992-10-20 | Yeda Research And Development Co., Ltd. | Distributed resonant cavity light beam modulator |
| US5340998A (en) * | 1991-02-28 | 1994-08-23 | Nec Corporation | Semiconductor surface light emitting and receiving heterojunction device |
-
1987
- 1987-02-17 JP JP3241187A patent/JPS63200131A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5157537A (en) * | 1991-02-01 | 1992-10-20 | Yeda Research And Development Co., Ltd. | Distributed resonant cavity light beam modulator |
| US5340998A (en) * | 1991-02-28 | 1994-08-23 | Nec Corporation | Semiconductor surface light emitting and receiving heterojunction device |
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