JPS6389817A - 面型光論理素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光情報処理等に用いる固型光論理素子に関する
。

〔従来の技術〕

近年、光の持つ高度な並列性を利用したデジタル情報処
理が注目されているにの並列光デジタル情報処理の実現
には光を２次元的に制御する固型光論理素子の開発が必
要である。その基本素子の一つとして光信号を電気信号
でオン・オフする光ゲートが考えられる。従来、固型光
ゲートとして第３図に示す構造がアプライド・フイジッ
クスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ）４４巻、１６頁（１９８４）においてウッ
ド（Ｗｏｏｄ。

Ｔ、Ｈ，）等によって報告されている。この固型光ゲー
トは量子井戸層１３を導電型がｐ型のクラッド層１４と
ｎ型のクラッド層１２ではさんだＰｉｎ構造を有してい
る。表面から入射した光１９は量子井戸層１３を通って
裏面から出射光２０となって出射する。ｐ側電極１５と
ｎ側電極１６の間の電圧が０■のとき、量子井戸層１３
の励起子吸収のため光は裏面に透過しない。ところが、
ｐ側電極１５とｎ側電極１６との間に逆方向に８Ｖの電
圧を印加すると励起子による吸収がおさえられるため光
は裏側から透過するようになる。

以上のように、電極間の電圧を変化することによって量
子井戸層１３の透過率を制御して光をスイッチングでき
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の構造では量子井戸層の電場による吸収係数の変化
を利用しているため、固型素子のように光が吸収を受け
る長さが短い場合にはオン状態とオン状態の出力比が大
きくできないという欠点がある。

本発明の目的は、オン・オフ比の大きな固型光論理素子
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の固型光論理素子は、クラッド層と量子井戸層と
から成る界面に垂直な電場ベクトルを持つ光を界面の臨
界角に等しいかそれより少し大きい入射角で量子井戸層
側から入射させ、界面から出射する光を量子井戸層に印
加する電場で制御することを特徴とする。

〔作用〕

クラッド層と量子井戸層の界面に対して垂直方向の電場
ベクトルを持つ光（ｐ偏光）が界面に臨界角で入射する
。このとき、光は界面で全反射されるため界面から強度
の大きな反射光が得られる。

量子井戸層に電場が印加されると励起子の振動子強度が
減少するため、量子井戸層の屈折率が小さくなる。この
ため、光の入射角は臨界角よりも小さくなって光は全反
射せずに界面から透過する。

ｐ偏光の場合、偏光角が存在するため、屈折率変化に対
する反射率の変化は大きく、第２図に示すように２．５
％の屈折率変化で反射率は１０倍変化する３本発明は吸
収の変化ではなく界面での反射率の変化を利用している
ため、固型素子であってもオン・オフの出力比は大きい
。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

ＩｎＰの基板１１上に厚さ１μｍのｎ型ＩｎＰのクラッ
ド層１２　、　Ｉ　ｎ　０．４７Ｇ　ａ　Ｏ，％３Ａ　
Ｓからなる厚さ１００人のウェル層とＩｎＰからなる厚
さ１５０人のバリア層とを交互に８０層積層した量子井
戸層１３．厚さ１μｍのｐ型ＩｎＰのクラッド層１４を
順次積層し、ｎ型クラッド層１４の上にｐ側の電極１５
、基板裏面にｎ側の電極１６を形成する。幅５μｍのス
トライブを残してｎ側電極１５とｎ型クラッド層１４を
除去した後、量子井戸層１３を層面に対して６８°の角
をなすように反応性イオンビーム（ＲＩＢＥ）によりエ
ツチングして入射面１７を形成する。量子井戸層１３と
ｎ型クラッド層１２との界面１８に垂直な電場ベクトル
を持ち、量子井戸層１３の励起子に相当するエネルギー
０．８９５ｅＶの入射光１９を入射面１７から垂直に入
射する。電極１５．１６の間に電圧が印加されていない
場合、量子井戸層１３の屈折率は３．４６であり、ｎ型
クラッド層１２の屈折率は３．２であるから、界面１８
での臨界角は６７．６°となる。一方、′入射光１９の
界面１８に対する入射角は６８°であり臨界角より大き
く、界面１８で入射光１９は全反射され、大きな反射光
２１が得られる。電極１５．１６間に２０Ｖの電圧を印
加すると、量子井戸層１３にかかる電場は１０に、Ｖ／
ｃｍとなり、励起子の振動子強度が減少するため、量子
井戸１層１３の屈折率は３．４２に減少する。このとき
の界面１８での臨界角は６９．１°となり入射光１９は
全反射されず大部分が透過する。ｐ偏光に対しては偏光
角があるため反射率の変化は急激である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、オン・オフ比の
大きな固型光論理素子を得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の原理を示す図で、入射角が臨界角に近いときの屈折
率変化に対する反射率の変化を示す図、第３図は従来の
技術の一例の断面図である。 １１・・・基板、１２・・・ｎ型クラッド層、１３・・
・量子井戸層、１４・・・ｐ型クラッド層、１５・・・
ｎ側電極、１６・・・ｎ側電極、１７・・・入射面、１
８・・・界面、１９・・・入射光、２０・・・出射光、
２１・・・反射光。 峯１面　　　　　　？？り電梧 基竹牟１２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クラッド層と量子井戸層とから成る界面に垂直な電場ベ
   クトルを持つ光を前記界面の臨界角に等しいかそれより
   少し大きい角度で量子井戸層側から入射し、前記界面か
   ら反射する光を前記量子井戸層に印加する電場で制御す
   ることを特徴とする面型光論理素子。