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JPH01221727A - Optical logic element - Google Patents

Optical logic element

Info

Publication number
JPH01221727A
JPH01221727A JP63047713A JP4771388A JPH01221727A JP H01221727 A JPH01221727 A JP H01221727A JP 63047713 A JP63047713 A JP 63047713A JP 4771388 A JP4771388 A JP 4771388A JP H01221727 A JPH01221727 A JP H01221727A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
pnpn
voltage
optical
pnpn element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63047713A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Tashiro
田代 義春
Kenichi Kasahara
健一 笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP63047713A priority Critical patent/JPH01221727A/en
Publication of JPH01221727A publication Critical patent/JPH01221727A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F3/00Optical logic elements; Optical bistable devices
    • G02F3/02Optical bistable devices
    • G02F3/028Optical bistable devices based on self electro-optic effect devices [SEED]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make an optical logic element more advantageous for integration by employing pnpn elements for a bistable element. CONSTITUTION:The anodes 24 of the pnpn elements A11 and B12 and their cathodes 25 are directly connected, and a resistance 15 and a power source 16 are serially connected. Unless input light 8 is made incident, output light 10 is emitted, whereas when the light 8 is made incident, the output light 10 is not emitted. Since information is held until a negative reset signal is impressed, the input light is made incident only in a short time. Therefore, a light source consumes power in small quantities. The title element is composed of only two pnpn elements of the same structure, which is advantageous for integration. Since optical feedback, etc., between constitutes are not needed, strict optical isolation is not required.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高光感度である光論理素子に関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to an optical logic element with high photosensitivity.

(従来の技術) 情報の大容量・高速処理のため光を用いることが期待さ
れ、近年この目的のために集積化の可能な光機能素子の
研究開発が活発に行なわれている。
(Prior Art) It is expected that light will be used for large-capacity, high-speed processing of information, and in recent years, research and development of optical functional elements that can be integrated have been actively conducted for this purpose.

中でも光双安定素子は光信号処理用デバイスの基本的要
素として注目され、種々の型の素子が提案・検討されて
いる。ここで、光入出力のインバータとAND素子があ
れば、それらを組み合わせることにより原理的にすべて
の光入出力論理デバイスを構成できる。AND素子は種
々の型の素子が提案されているが、インバータについて
の提案は奥付らにより電子通信学会論文誌第J−66(
5)巻、1983年第393頁〜400頁等に記載され
ている素子のみである。
Among these, optical bistable devices have attracted attention as a fundamental element of optical signal processing devices, and various types of devices have been proposed and studied. Here, if there is an optical input/output inverter and an AND element, all optical input/output logic devices can be configured in principle by combining them. Various types of AND elements have been proposed, but a proposal for an inverter was made by Coloph et al. in the Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers No. J-66 (
5), 1983, pp. 393-400.

第9図は従来の光入出力インバータ素子の構成を示して
いる。受光素子1と帰還用LED2が直列に接続され、
受光素子を流れる電流の一部がこのLEDに流れてその
出力光が受光素子1への帰還光9として正帰還される構
成になっている。
FIG. 9 shows the configuration of a conventional optical input/output inverter element. The light receiving element 1 and the feedback LED 2 are connected in series,
A part of the current flowing through the light receiving element flows to this LED, and its output light is positively fed back to the light receiving element 1 as feedback light 9.

このため、この系では光双安定性が生じる。帰還用LE
D2と光出力用LED3は出力特性が逆になるように並
列に接続されている。抵抗5は出力に飽和特性を持たせ
るための抵抗であり、抵抗6は2つの家宝状態間で飛躍
を起こすしきい値を変えるための抵抗である。ダイオー
ド4は光出力がOFF状態にあるとき、その光出力を小
さくするために必要なダイオードである。
Therefore, optical bistability occurs in this system. Return LE
D2 and the light output LED 3 are connected in parallel so that their output characteristics are reversed. The resistor 5 is a resistor for giving the output a saturation characteristic, and the resistor 6 is a resistor for changing the threshold for causing a jump between the two heirloom states. The diode 4 is a diode required to reduce the optical output when the optical output is in the OFF state.

(発明が解決しようとする問題点) 上述した従来のインバータ素子では受光素子1に入射さ
れた入力光8により生じた光電流の一部が帰還用LED
2に流れ帰還光9として受光素子1に正帰還がかかり、
光のフィードバックによって光双安定性が生ずる。しか
し受光素子、LED 、ダイオード、抵抗と回路構成部
品の種類、数量が多くモノリシック化に多数集積化する
ので複雑となる問題があった。また光の帰還を利用した
光双安定であるため集積化には光のアイリレーションが
非常に厳しかった。また人力光8を切ると出力光10も
消えてしまう。そのためインバーター出力時にはいつも
先入光が必要となり面状にインバータ素子をマトリック
ス化したときには光源による消費パワーが大きくなるこ
とや温度上昇の問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional inverter element described above, a part of the photocurrent generated by the input light 8 incident on the light receiving element 1 is transferred to the feedback LED.
Positive feedback is applied to the light receiving element 1 as feedback light 9 flowing to 2,
Optical bistability occurs due to optical feedback. However, there are many types and quantities of light-receiving elements, LEDs, diodes, resistors, and circuit components, and a large number of them are integrated into a monolithic structure, resulting in a complicated problem. In addition, since it is optically bistable using feedback of light, the optical eye relation was extremely difficult for integration. Furthermore, when the human power light 8 is turned off, the output light 10 also disappears. Therefore, pre-input light is always required for output from the inverter, and when inverter elements are arranged in a planar matrix, there are problems of increased power consumption by the light source and temperature rise.

本発明の目的は従来技術の問題であった集積化に伴う部
品点数の多さや光アイソレーションの問題と消費パワー
の問題を解決するための光論理素子を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide an optical logic element that can solve the problems of the prior art, such as the large number of parts due to integration, optical isolation problems, and power consumption problems.

(問題を解決するための手段) 本発明はpnpn接合を有し、内部に第1の禁制帯幅を
持った発光層を有し、前記発光層は禁制帯幅が前記第1
の禁制帯幅よりも広い半導体層で両側が挟まれた構造を
持つpnpn素子を含む光論理素子において、互いにス
イッチング電圧の異る2個のpnpn素子とpnpn素
子を駆動するためのこれらの素子に共通の電源とこの電
源に直列に接続された抵抗とより構成されてあることを
特徴とする光論理素子を提供するものである。
(Means for solving the problem) The present invention has a pnpn junction and has a light-emitting layer having a first forbidden band width inside, and the light-emitting layer has a forbidden band width of the first bandgap.
In an optical logic element including a pnpn element having a structure in which both sides are sandwiched between semiconductor layers wider than the forbidden band width of the pnpn element, two pnpn elements with different switching voltages and these elements for driving the pnpn element are used. The present invention provides an optical logic element characterized by comprising a common power source and a resistor connected in series to this power source.

またpnpn素子の少くとも1つに直列に抵抗が接続す
ると後述するように広い用途の光論理素子を提供できる
Furthermore, if a resistor is connected in series to at least one of the pnpn elements, an optical logic element with a wide range of uses can be provided, as will be described later.

(作用) 本発明の光論理素子はpnpn素子と抵抗だけで構成さ
れるため集積化が容易となる。又、光帰還を利用しない
ために光のアイソレーション問題も考える必要がなくな
る。
(Function) Since the optical logic element of the present invention is composed of only a pnpn element and a resistor, it can be easily integrated. Furthermore, since optical feedback is not used, there is no need to consider optical isolation issues.

またpnpn素子の特性であるON状態での保持機構を
利用することにより低い消費パワーでインバータ動作の
保持も実現できる。
Furthermore, by utilizing the holding mechanism in the ON state, which is a characteristic of the pnpn element, it is possible to maintain the inverter operation with low power consumption.

第7図及び第8図はpnpn素子の双安定性を説明する
ための図である。第7図は回路構成図であり第8図は電
流−電圧特性図を示す。
FIG. 7 and FIG. 8 are diagrams for explaining the bistability of the pnpn element. FIG. 7 is a circuit configuration diagram, and FIG. 8 is a current-voltage characteristic diagram.

pnpn素子28のアノード24に抵抗21、電源20
がそれぞれ直列に接続されている(第7図)、電源20
からアノード24の側に正の電圧を加え光を入射しない
状態で電圧を上昇していくと第8図中に示す入射光なし
の電流−電圧特性26が得られる。
A resistor 21 and a power supply 20 are connected to the anode 24 of the pnpn element 28.
are connected in series (Fig. 7), the power supply 20
When a positive voltage is applied to the anode 24 side and the voltage is increased without incident light, a current-voltage characteristic 26 without incident light shown in FIG. 8 is obtained.

第8図においてSoの電圧のときスイッチングが生じる
。第7図に示す抵抗21と電源20によって決まる負荷
抵抗線1(33)と電流−電圧特性26との交点が動作
点となるが電圧を上げていくとA点29がら8点30に
移る。このときpnpn素子から発光が生じ第7図に示
す出力光10が外部に出射される。入力光8が入射する
とpnpn素子28の電流−電圧特性は第8図の入射光
ありの電流、電圧特性27となりスイッチング電圧はS
となる。そこで、第7図の電源20の電圧をSとSoの
間の電圧v1に設定し入力光8をpnpn素子28に入
射すると第8図の0点31から負荷抵抗線2(33)上
の0点32に移り、発光が生ずる。そして、第7図に示
す出力光10が外部に出射される。pnpn素子は第7
図の電源20をVh以下の電圧とするまでは発光状態を
保持することができ−る。そのため入力光8がなくなっ
ても出力光10は出射され続ける。
In FIG. 8, switching occurs when the voltage is So. The operating point is the intersection of the load resistance line 1 (33) determined by the resistor 21 and power supply 20 and the current-voltage characteristic 26 shown in FIG. 7, but as the voltage is increased, it moves from point A 29 to point 8 30. At this time, light is emitted from the pnpn element and output light 10 shown in FIG. 7 is emitted to the outside. When the input light 8 is incident, the current-voltage characteristics of the pnpn element 28 become the current and voltage characteristics 27 with incident light shown in FIG. 8, and the switching voltage becomes S.
becomes. Therefore, when the voltage of the power supply 20 in FIG. 7 is set to the voltage v1 between S and So and the input light 8 is incident on the pnpn element 28, it moves from the 0 point 31 in FIG. 8 to 0 on the load resistance line 2 (33). Moving to point 32, light emission occurs. Then, output light 10 shown in FIG. 7 is emitted to the outside. The pnpn element is the seventh
The light emitting state can be maintained until the voltage of the power supply 20 shown in the figure is set to Vh or lower. Therefore, even if the input light 8 disappears, the output light 10 continues to be emitted.

以上から分かるようにこの様なpnpn素子では入力光
に伴なって光出力を発し、保持機能も有する光双安定特
性が得られる。光出力を発する状態は、電圧を保持電圧
V、迄、下げても素子内に記憶されている。従ってこの
様にしておけば発光状態を低消費パワーで保持すること
が可能となる。インバータ構成、及びその効果について
は以下実施例で詳述する。
As can be seen from the above, such a pnpn element emits optical output along with input light, and can obtain optical bistable characteristics that also have a holding function. The state in which optical output is emitted is stored in the element even if the voltage is lowered to the holding voltage V. Therefore, by doing so, it becomes possible to maintain the light emitting state with low power consumption. The inverter configuration and its effects will be described in detail in Examples below.

(実施例) 第1図は本発明の第1の実施例を示す図である。(Example) FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

pnpn素子All及びpnpn素子B12は上記に述
べた構造を有するpnpn素子であり、各々のアノード
24カソード25同志が直接接続され抵抗15(本実施
例では50Ωとした)と電源16とがさらに直列に接続
されている。
The pnpn element All and the pnpn element B12 are pnpn elements having the structure described above, and the anodes 24 and cathodes 25 of each are directly connected, and the resistor 15 (50Ω in this embodiment) and the power supply 16 are further connected in series. It is connected.

なお、pnpn素子としてはAlGaAs/GaAs系
pnpn素子を用いたが、pnpn素子この材料系に限
られたものではない。pnpn素子All及びpnpn
素子B12は第12図に示す電流−電圧特性を有する。
Although an AlGaAs/GaAs based pnpn element was used as the pnpn element, the pnpn element is not limited to this material type. pnpn elements All and pnpn
Element B12 has current-voltage characteristics shown in FIG.

pnpn素子A素子−射のないときにはスイッチング電
圧=80、ホールディング電圧=V、である(20)。
When there is no radiation in the pnpn element A element, the switching voltage is 80 and the holding voltage is V (20).

そして、10μWの0.8pmの波長の光を入射するこ
とによりスイッチング電圧はS3となる(22)。また
pnpn素子B素子光射のないときにはスイッチング電
圧=82、ホールデイングミ圧=vh、ホールディング
電流=Ihを有する(21)。コノとき電圧S1.S2
.S3.■hハvh<S3<S2<Soなるようにする
(本実施例ではV、= 1.5V、 53=2V。
Then, by inputting 10 μW of light with a wavelength of 0.8 pm, the switching voltage becomes S3 (22). When there is no light emitted from the pnpn element B, the switching voltage is 82, the holding voltage is vh, and the holding current is Ih (21). When voltage S1. S2
.. S3. ■H is set so that vh<S3<S2<So (in this embodiment, V=1.5V, 53=2V).

52=3v、53=5vとした)。またON状態ニオイ
テvh以上での電圧ではpnpn素子A素子−ともに5
Ωの微分抵抗を有する。また■、は500pAであった
。ここで第1図の電源16から第3図(a)に示す電圧
パルスを印加する。このときV、はS、>V、>S2な
る電圧(本実施例ではV5: 4V)とする。また第1
図のpnpn素子Allに第3図(b)に示す光入力を
入射する第3図に於いて電源16から印加される電圧は
時間t1でVr(< O)からV、まで増加する。その
ときOFF状態のpnpn素子A素子−もに高抵抗を示
すために印加電圧はほとんど全てpnpn素子A素子−
加わる。電圧が82まで増加するとpnpn素子B素子
光ッチング電圧と同電圧となるので、pnpn素子B素
子光状態となる。それに伴い、pnpn素子B素子光を
開始し、光出力を放射する(第1図)電源電圧はV、ま
で増加するがpnpn素子B素子光電圧はON状態では
ほとんどV、程度に固定されるのでpnpn素子A素子
−状態となることができない。時間t2まで電源電圧は
■5でありpnpn素子B素子光状態のままで、光出力
を放射し続ける。時間t2で電源電圧はvbからvrま
で下がる。■が負の電圧となることによりpnpn素子
A素子−もにリセットされOFF状態にもどる。また時
間t3でvrからV、まで電源電圧が上昇するが、その
タイミングに合わせpnpn素子A11(第1図)に光
を入射する。そうすると電源電圧が83を越えた時にp
npn素子A素子−状態となる。電源電圧はS3からv
bまで上昇するが、今度はpnpn素子A素子−からほ
とんど増加しないためにpnpn素子B素子光状態とな
ることはできず発光を行うことができない。以上から第
1図の入力光8が入射されなければ出力光10が放射さ
れ、逆に入射光8が入射されると出力光10は放射され
ない。これは光のインバータが実現されていることを示
している。また電源電圧により負のリセット信号が印加
されるまでは情報を保持し続けるために、入力光は短時
間入射されるだけでよい。これから光源によるパワー消
費が少なくとも済むことになる。以上の話ではpnpn
素子A素子−直列抵抗が接続されておらず、アノード2
4とカソード25とを互いに接続した場合の例である。
52=3v, 53=5v). In addition, in the ON state, when the voltage is higher than vh, both pnpn element A element - 5
It has a differential resistance of Ω. In addition, ■ and were 500 pA. Here, a voltage pulse shown in FIG. 3(a) is applied from the power supply 16 in FIG. 1. At this time, V is a voltage of S, >V, >S2 (in this embodiment, V5: 4V). Also the first
In FIG. 3, when the optical input shown in FIG. 3(b) is input to the pnpn element All shown in the figure, the voltage applied from the power supply 16 increases from Vr (<O) to V at time t1. At that time, since the pnpn element A in the OFF state also exhibits high resistance, almost all the applied voltage is applied to the pnpn element A.
join. When the voltage increases to 82, it becomes the same voltage as the pnpn element B element photo-etching voltage, so that the pnpn element B element enters the optical state. Along with this, the pnpn element B element starts emitting light and emits optical output (Fig. 1).The power supply voltage increases to V, but the pnpn element B element optical voltage is almost fixed at about V in the ON state. pnpn element A element cannot be in the state. Until time t2, the power supply voltage is 5, and the pnpn element B remains in the optical state and continues to emit optical output. At time t2, the power supply voltage drops from vb to vr. When (2) becomes a negative voltage, the pnpn element A is reset and returns to the OFF state. Further, at time t3, the power supply voltage rises from vr to V, and light is incident on the pnpn element A11 (FIG. 1) at this timing. Then, when the power supply voltage exceeds 83, p
The npn element becomes the A element-state. Power supply voltage is from S3 to v
However, this time, since the pnpn element A hardly increases from the pnpn element B element, the pnpn element B cannot enter the optical state and cannot emit light. From the above, if the input light 8 in FIG. 1 is not incident, the output light 10 is emitted, and conversely, if the input light 8 is incident, the output light 10 is not emitted. This shows that an optical inverter has been realized. Further, since information is retained until a negative reset signal is applied by the power supply voltage, input light only needs to be incident for a short period of time. From now on, at least the power consumption by the light source will be eliminated. In the above story, pnpn
Element A Element - no series resistor connected, anode 2
4 and the cathode 25 are connected to each other.

第4図に示す様にpnpn素子Allに直列に抵抗R0
13、pnpn素子B12に直列に抵抗−を接続したと
きには ただしS2くv v>81のとき V<81のとき となる様にR1,R2を設定する必要がある。なお、こ
こでVは電源電圧、VhAはpnpn素子A素子−ルデ
ィング電圧、vhBはpnpn素子B素子光ルディング
電圧、RFAはpnpn素子A素子−状態におけるホー
ルディング電圧以上の所での微分抵抗であり、RFBは
pnpn素子B素子光状態におけるホールディング電圧
以上の所での微分抵抗である。
As shown in Figure 4, a resistor R0 is connected in series with the pnpn element All.
13. When a resistor is connected in series to the pnpn element B12, it is necessary to set R1 and R2 so that when S2 is V>81, V<81. Here, V is the power supply voltage, VhA is the pnpn element A element-ruding voltage, vhB is the pnpn element B element photo-ruding voltage, and RFA is the differential resistance above the holding voltage in the pnpn element A element state. RFB is the differential resistance above the holding voltage in the pnpn element B element optical state.

第1の実施例ではSl<v<81であるので(1)、(
3)式を用いる。第1の実施例で用いた素子の各値を代
入するとR1<70Ωとなり、鳥はどんな値でも良くな
る。
In the first example, since Sl<v<81, (1), (
3) Use the formula. By substituting the values of the elements used in the first embodiment, R1<70Ω, and any value will work well for the bird.

第1の実施例はカソード、アノードを各々ショートして
いることがらR1=馬=0Ωであり、実際に使ったR1
.R2の値はこの(1)、(2)、(3)式の条件を満
足していることがわかる。
In the first embodiment, the cathode and anode are each short-circuited, so R1=H=0Ω, and the R1 actually used
.. It can be seen that the value of R2 satisfies the conditions of equations (1), (2), and (3).

第5図は本発明の第2の実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

pnpn素子B12に直列に抵抗14(本実施例では1
にΩ)が接続し、pnpn素子Allとpnpn素子B
12のアノード24同志を接続し、pnpn素子All
のカソード25と前記抵抗14のpnpn素子B12の
カソード25とは逆の端子とを接続した構成となってお
り、そこに抵抗15と電源16とが直列に接続されてい
る。ここで抵抗14以外の構成部品は第1の実施例で用
いたものと同一のものを使用した。
A resistor 14 (1 in this embodiment) is connected in series with the pnpn element B12.
Ω) is connected to pnpn element All and pnpn element B
12 anodes 24 are connected to each other, pnpn elements All
The cathode 25 of the resistor 14 is connected to a terminal opposite to the cathode 25 of the pnpn element B12 of the resistor 14, and the resistor 15 and the power supply 16 are connected in series thereto. Here, the same components as those used in the first embodiment were used except for the resistor 14.

ここで第5図の電源16から第6図(a)に示す電源電
圧を印加する。pnpn素子Allに第6図(b)に示
す入力光を入射する。第6図から電源16から印加され
る電圧はtloでVrからV、まで増加する。第1の実
施例と同様にスイッチング電圧の低いpnpn素子B1
3がON状態となり出力光10が放射される(第5図)
。入力光8がpnpn素子Allに入らない状態でtl
、まで電圧vbが印加され続けると光情報が保持され出
力光は放出し続ける。その時pnpn素子Allにはp
npn素子B13のホールディング電圧と抵抗14での
降下電圧の和の電圧が加わることになり、この実施例で
はこの値はほぼ2.4vとなる。pnpn素子Allに
入力光8が入射されると83(本実施例では2V)以上
の電圧が印加されているのでON状態となるpnpn素
子AllがON状態となるとpnpn素子Allの両端
電圧はほとんどホールディング電圧VhA(本実施例で
は1.5V)になるために、pnpn素子B12と抵抗
14に流れていた電流が低下し、本実施例では約230
pAとなった。この時pnpn素子B12の肱が230
11A以上であればON状態を維持することができずO
FF状態となり、第6図(e)に示す様に時間t14で
出力光10は放射されなくなる。
Here, the power supply voltage shown in FIG. 6(a) is applied from the power supply 16 of FIG. 5. The input light shown in FIG. 6(b) is input to the pnpn element All. From FIG. 6, the voltage applied from the power supply 16 increases from Vr to V in tlo. PNPN element B1 with low switching voltage as in the first embodiment
3 becomes ON and output light 10 is emitted (Fig. 5)
. tl when input light 8 does not enter pnpn element All
When voltage vb continues to be applied until , optical information is retained and output light continues to be emitted. At that time, pnpn element All has p
A voltage equal to the sum of the holding voltage of the npn element B13 and the voltage drop across the resistor 14 is added, and in this embodiment, this value is approximately 2.4V. When the input light 8 is incident on the pnpn element All, a voltage of 83 or more (2V in this example) is applied, so it becomes ON.When the pnpn element All becomes ON, the voltage across the pnpn element All is almost in the holding state. In order to reach the voltage VhA (1.5V in this example), the current flowing through the pnpn element B12 and the resistor 14 decreases to about 230 V in this example.
It became pA. At this time, the elbow of pnpn element B12 is 230
If it is more than 11A, it will not be possible to maintain the ON state and O
It becomes an FF state, and the output light 10 is no longer emitted at time t14 as shown in FIG. 6(e).

実施例で用いた素子の1.は500pAであった。1. Of the elements used in the examples. was 500 pA.

この状態は時間Lttでリセットされるまで続く。This state continues until reset at time Ltt.

時間t1□で電源電圧が再びVまで増加し、出力光10
が放射される。電源電圧V、が印加される時間t□2か
ら時間上、3の間には、入力光が入射されていないので
出力光10は放射され続げろ。また出力光A17は放射
されない。以上から第2の実施例では第1の実施例の動
作を行ない、更に光によるリセットが可能となりインバ
ータ以外の応用が可能となる。以上は第4図においてR
1: O,R,、= IKΩを接続した例にとったが、
一般的には なる条件を満足する必要がある。本実施例では(4)式
は1.5<3.9<5、(5)式は1.51<1507
となり上記条件を満足している。
At time t1□, the power supply voltage increases again to V, and the output light is 10
is emitted. During the period from time t□2 to time t□3 when the power supply voltage V is applied, no input light is incident, so the output light 10 continues to be emitted. Further, the output light A17 is not emitted. From the above, the second embodiment performs the operation of the first embodiment, and further enables resetting by light, making it possible to apply it to other applications than inverters. The above is R in Figure 4.
1: We took the example of connecting O, R, , = IKΩ, but
Generally speaking, it is necessary to satisfy certain conditions. In this example, equation (4) is 1.5<3.9<5, and equation (5) is 1.51<1507.
Therefore, the above conditions are satisfied.

本実施例に用いたpnpn素子はpnpn素子AはS、
=5V、V)lA=1.5V 、 pnpn素子BはS
2:3V、 ”ha=1.5Vの特性をもった素子であ
る。これは同一素子を用いnゲート−カソード間に抵抗
を接続し、pnpn素子Aでは2にΩを又、pnpn素
子Bでは1にΩを接続することにより得た(本発明者に
よる発明「ゲート付pnpn素子の駆動回路」特許願6
2−185926に記載。)ここで、式(1)〜(5)
を満足するpnpn素子であれば本発明の効果が得られ
るために特に他の規定はしない。本発明の素子はインバ
ータ以外にもpnpn素子のしきい特性を用いることに
より、入力光を複数個入射させることでNANDやNO
Rを実現できる。またpnpn素子Aとpnpn素子B
との受光層と発光層の禁制帯幅を変えるこ・とにより任
意の波長の光での光演算、光情報メモリが実現できる。
The pnpn element A used in this example is S,
=5V, V)lA=1.5V, pnpn element B is S
2:3V, ha = 1.5V.This is a device with the characteristics of 2:3V, ha=1.5V.This is a device that uses the same device and connects a resistor between the n gate and the cathode. 1 by connecting Ω to
2-185926. ) Here, formulas (1) to (5)
Since the effects of the present invention can be obtained as long as the pnpn element satisfies the above conditions, other specifications are not specified. The device of the present invention uses the threshold characteristics of a pnpn device in addition to an inverter, and allows multiple input lights to enter the device to perform NAND or NO.
R can be realized. Also, pnpn element A and pnpn element B
By changing the forbidden band width of the light-receiving layer and the light-emitting layer, optical calculations and optical information memory using light of any wavelength can be realized.

本実施例のpnpn素子では1pJ(例えば0.1mW
の光を10nsの間入射する光のエネルギー)の光で光
演算や光情報の書き込みが可能となる。
In the pnpn element of this example, 1 pJ (for example, 0.1 mW
It is possible to perform optical calculations and write optical information using light with a light energy of 10 ns incident for 10 ns.

本実施例では、同一構造のpnpn素子2個のみでも構
成することが可能なため集積化に有利である。
This embodiment is advantageous for integration because it can be configured with only two pnpn elements having the same structure.

更に構成部品間の光の帰還等も必要ないために光とも良
くなる。
Furthermore, since there is no need for light feedback between component parts, the light efficiency is improved.

(発明の効果) 以上説明した様に本発明によればpnpn素子を双安定
素子として用いることにより集積化に有利となる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, by using a pnpn element as a bistable element, it is advantageous for integration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例の光論理素子の構成図、
第2図は第1図に用いたpnpn素子の電流−電圧特性
図、第3図は第1図に示した第1の実施例の光論理素子
の駆動方法を説明する図、第4図は本発明の構成部品を
説明する図、第5図は本発明の第2の実施例の光論理素
子の構成図、第6図は第5図に示した第2の実施例の光
論理素子の駆動方法を説明する図、第7図はpnpn素
子の動作を説明するための図、第8図は第7図に示した
pnpn素子の電流、電圧特性図、第9図は従来技術に
よる光インバータ素子の構成図である。 図において 1・・・受光素子、2・・・帰還用LED、3・・・光
出力用LED、4・・・ダイオード、5,6,13,1
4,15.21・・・抵抗、7.16.20・・・電源
、8・・・入力光、9・・・帰還光、10.17・・・
出力光、11・pnpn素子A素子流−pnpn素子B
素子流・・・入力光のないときのpnpn素子A素子流
−電圧特性、21・・・入力光のないときのpnpn素
子B素子流−電圧特性、22・・・入力光の有るときの
pnpn素子A素子流−電圧特性、23・・・負荷抵抗
線2.24・・・アノード、25・・・カリード、26
・・・入射光のないときのpnpn素子の電流−電圧特
性、27・・・入射光のあるときのpnpn素子の電流
−電圧特性、28・・・pnpn素子、29・・・A点
、30・・・B点、31・・・0点、32・・・D点、
33・・・負荷抵抗線1である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical logic element according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a current-voltage characteristic diagram of the pnpn element used in FIG. 1, FIG. 3 is a diagram explaining the driving method of the optical logic element of the first embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram for explaining the components of the present invention. FIG. 5 is a configuration diagram of an optical logic element according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram illustrating the optical logic element according to a second embodiment shown in FIG. Figure 7 is a diagram for explaining the driving method, Figure 7 is a diagram for explaining the operation of the pnpn element, Figure 8 is a current and voltage characteristic diagram of the pnpn element shown in Figure 7, and Figure 9 is an optical inverter according to the prior art. It is a block diagram of an element. In the figure, 1... Light receiving element, 2... LED for feedback, 3... LED for light output, 4... Diode, 5, 6, 13, 1
4,15.21...Resistor, 7.16.20...Power supply, 8...Input light, 9...Return light, 10.17...
Output light, 11 pnpn element A element flow - pnpn element B
Element current... pnpn element A element current-voltage characteristics when there is no input light, 21... pnpn element B element current-voltage characteristic when there is no input light, 22... pnpn when there is input light Element A element current-voltage characteristics, 23...Load resistance wire 2.24...Anode, 25...Kalide, 26
...Current-voltage characteristics of the pnpn element when there is no incident light, 27...Current-voltage characteristics of the pnpn element when there is incident light, 28...pnpn element, 29...point A, 30 ... point B, 31...0 point, 32... point D,
33...Load resistance line 1.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)pnpn接合を有し、内部に第1の禁制帯幅を持
った発光層を有し、前記発光層は禁制帯幅が前記第1の
禁制帯幅よりも広い半導体層で両側が挟まれた構造を持
つpnpn素子を含む光論理素子において、互いにスイ
ッチング電圧の異る2個のpnpn素子とpnpn素子
を駆動するためのこれらの素子に共通の電源とこの電源
に直列に接続された抵抗とより構成されてあることを特
徴とする光論理素子。
(1) It has a pnpn junction and has a light-emitting layer having a first forbidden band width inside, and the light-emitting layer is sandwiched on both sides by semiconductor layers whose forbidden band width is wider than the first forbidden band width. In an optical logic element including a pnpn element with a structure of An optical logic element comprising:
(2)pnpn素子の少くとも1つに直列に抵抗が接続
されていることを特徴とする第1項記載の光論理素子。
(2) The optical logic element according to item 1, wherein a resistor is connected in series to at least one of the pnpn elements.
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