(57)【要約】【課題】磁気トンネル接合を用いて光通信信号をフィルタリングすること。【解決手段】本発明は光信号伝送変換器を含む。その光信号伝送変換器は磁気トンネル接合を含む。その磁気トンネル接合は、磁界の選択された周波数に応答して、状態を切り替えるようにチューニングされ得る。光源は、磁気トンネル接合の状態に基づいて変調され得る。光信号伝送変換器の代替の実施形態は、変調された光信号を受け取ることに基づいて磁気センス信号を生成する光変換器を含む。その光変換器は、磁気トンネル接合と一体化され得る。磁気センス信号の選択された周波数に応答して、状態を切り替えるように磁気トンネル接合はチューニングされ得る。【選択図】図８
2004318156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号伝送変換器（８００）であって、
磁界（８１５）の選択された周波数に応答して、状態を切り替えるようにチューニングされる磁気トンネル接合（８２０）と、および
前記磁気トンネル接合（８２０）の状態に基づいて変調される光源（８４０）とを含む、光信号伝送変換器（８００）。
【請求項２】
前記磁気トンネル接合（８２０）および前記光源（８４０）が、共通の基板（１３１０）内に集積化される、請求項１に記載の光信号伝送変換器（８００）。
【請求項３】
電気信号を受信し、その電気信号に応答して前記磁界（８１５）を生成する磁気変換器（８１０）をさらに含む、請求項１に記載の光信号伝送変換器（８００）。
【請求項４】
前記磁気トンネル接合（８２０）のチューニングが調節され得る、請求項１に記載の光信号伝送変換器（８００）。
【請求項５】
前記磁気トンネル接合（８２０）のチューニングが、前記磁気トンネル接合（８２０）の材料を適切に選択することにより調節され得る、請求項４に記載の光信号伝送変換器（８００）。
【請求項６】
前記磁気トンネル接合（８２０）のチューニングが、前記磁気トンネル接合（８２０）の物理的な寸法を適切に選択することにより調節され得る、請求項４に記載の光信号伝送変換器（８００）。
【請求項７】
前記磁気トンネル接合（８２０）のチューニングが、前記磁気トンネル接合（８２０）に第２の磁界バイアスをかけることによりさらに調節され得る、請求項４に記載の光信号伝送変換器（８００）。
【請求項８】
前記磁気変換器（８１０）は、前記磁気トンネル接合（８２０）が状態を変更する速度で前記磁界を生成するのに十分な応答性を有する、請求項３に記載の光信号伝送変換器（８００）。
【請求項９】
前記磁気変換器が誘導性コイルを含む、請求項３に記載の光信号伝送変換器（８００）。
【請求項１０】
光信号伝送変換器（９００）であって、
変調された光信号の受信に基づいて磁気センス信号を生成する光変換器（９１０）と、
前記磁気センス信号の選択された周波数に応答して、状態を切り替えるようにチューニングされる磁気トンネル接合（９２０）とを含む、光信号伝送変換器（９００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して信号の伝送に関する。より詳細には、本発明は光信号伝送変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムは、光伝送媒体を介して伝送される情報信号を含むことができる。図１は、光信号のための伝送媒体としての役割を果たすことができる光媒体１１０（一般に、光ファイバ）を示す。一般的に、変換器１２０は、信号源１３０によって生成される電気信号を光信号に変換する。信号源１３０の電気信号は、情報１４０によって変調され得る。それゆえ、光信号は情報１４０によって変調される。光媒体１１０を介して伝送した後に、光信号は別の変換器１５０によって受信され得る。変換器１５０は、光信号を電気信号に変換し直すことができる。
【０００３】
光通信システムは一般的に、それぞれが異なる送信周波数で送信される多数の搬送波信号を送信することを含む。個々の送信信号は一般に、情報信号によって変調される。各送信信号は個別に受信されることができ、情報信号は検出され得る。
【０００４】
図２は、多数の送信信号からなる周波数スペクトルを示す。送信信号はそれぞれ、搬送周波数ＦＣ１、ＦＣ２、ＦＣ３、ＦＣ４を含む。各搬送周波数に割り当てられる周波数スペクトルは、一般に伝送チャネルと呼ばれる。各伝送チャネルに割り当てられる周波数スペクトルの量は、一般にその伝送チャネルを通して送信され得る情報の量を決定する。割り当てられる周波数スペクトルをできる限り多く利用することが望ましい。
【０００５】
図２の周波数スペクトルは、搬送周波数ＦＣ１、ＦＣ２、ＦＣ３、ＦＣ４の送信信号２１０、２２０、２３０、２４０を示す。各送信信号２１０、２２０、２３０、２４０に隣接する周波数スペクトルは、一般に送信信号２１０、２２０、２３０、２４０上に変調される情報によって占有される。一般に、情報の変調速度が速くなると（概して、変調速度は情報の量に比例する）、各送信信号および関連する変調情報によって占有される周波数スペクトルの量が多くなる。各送信信号の変調速度は、ある送信信号の変調情報が隣接する送信信号の変調情報と干渉するほど大きくしてはならない。
【０００６】
図３は、隣接する伝送チャネルからの情報が重なり合う、多数の送信信号３１０、３２０、３３０、３４０からなる周波数スペクトルを示す。すなわち、ある伝送チャネルを介して送信しようとする情報が、別の伝送チャネル内で意図せずに送信される。たとえば、第１の送信信号３１０の変調情報が、３１５で示されるように、第２の送信信号３２０の変調情報と重なり合う。第２の送信信号３２０の変調情報が、３２５で示されるように、第３の送信信号３３０の変調情報と重なり合う。第３の送信信号３３０の変調情報が、３３５で示されるように、第４の送信信号３４０の変調情報と重なり合う。
【０００７】
その重なりは、理想的でない送信システム内の成分による送信信号の歪みに起因する可能性がある。その歪みは、雑音、スプリアス信号、および隣接する送信信号と重なり合う送信信号の高調波を含む可能性がある。
【０００８】
一方の伝送チャネルから他方の伝送チャネルに情報信号チャネル周波数が重なることにより、伝送エラーが導入される。伝送エラーは通信システムの有効性を低下させる。さらに、伝送エラーは通信の伝送帯域幅を狭くする可能性もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光通信信号をフィルタリングして、通信信号の送信信号間の周波数スペクトルの重なりの量を減らすことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、光通信信号をフィルタリングして、通信信号の送信信号間の周波数スペクトルの重なりの量を減らす装置および方法を含む。
【００１１】
本発明の一実施形態は光信号伝送変換器を含む。その光信号伝送変換器は磁気トンネル接合を含む。その磁気トンネル接合は、磁界の選択された周波数に応答して、状態を切り替えるようにチューニングされ得る。光源は、磁気トンネル接合の状態に基づいて変調され得る。
【００１２】
光信号伝送変換器の代替の実施形態は、変調された光信号を受け取ることに基づいて磁気センス信号を生成する光変換器を含む。その光変換器は、磁気トンネル接合と一体化され得る。磁気トンネル接合は、磁気センス信号の選択された周波数に応答して、状態を切り替えるようにチューニングされ得る。
【００１３】
本発明の他の態様および利点は、本発明の原理を一例として示す添付図面とともになされる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、選択された周波数に応答して、状態を切り替えるようにチューニングされ得る磁気トンネル接合が実現できる。そして、このような磁気トンネル接合は、選択性スイッチまたはフィルタとして使用されることができ、光通信信号のフィルタリングを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
例示のための図面に示されるように、本発明は、光通信信号をフィルタリングして、光通信信号の送信信号間の周波数スペクトルの重なりの量を減らす装置および方法において具現化される。
【００１６】
図４は、基準層４１０、センス層４２０、および絶縁層４３０を含む磁気トンネル接合センサ４００の一実施形態を示す。
【００１７】
その磁気トンネル接合センサ４００を用いて、磁界の存在を検出することができる。トンネル磁気抵抗デバイスに基づいた磁気トンネル接合センサは、スピン依存トンネル接合を含むことができる。基準層４１０は、対象の範囲内にかけられた磁界が存在する状態でも回転しないように固定された磁化の向きを有する。センス層４２０は、２つの方向のいずれか一方に向けられることができる磁化を有する。基準層４１０およびセンス層４２０の磁化が同じ方向を向く場合には、スピン依存トンネル接合の向きは平行であると言われる。基準層４１０およびセンス層４２０の磁化が逆の方向を向く場合には、スピン依存トンネル接合の向きは反平行であると言われる。２つの安定した向き、平行および反平行は「０」および「１」の論理値に対応することができる。
【００１８】
センス層４２０の磁気的な向きは、一般にセンス層４２０付近の最後の外部磁界の方向に対応する方向に揃えられる。磁界が検出されるためには、外部磁界はセンス層４２０の向きを変更するのに十分な磁気強度を持たなければならない。
【００１９】
磁気トンネル接合センサ４００の両端の抵抗の大きさは、基準層４１０の磁気的な向きに対するセンス層４２０の磁気的な向きに応じて変化する。一般に、センス層４２０が、基準層４１０と逆の方向である磁気的な向きを有する場合には、磁気トンネル接合センサ４００の両端の抵抗は大きい。センス層４２０が、基準層４１０と同じ方向である磁気的な向きを有する場合には、磁気トンネル接合センサ４００の両端の抵抗は小さい。それゆえ、磁気トンネル接合センサ４００の両端の抵抗を用いて、磁界の方向を検出することができる。なぜなら、磁界の方向が、基準層４１０に対するセンス層４２０の磁気的な向きを、それゆえ磁気センサ４００の両端の抵抗を決定するからである。
【００２０】
基準層４１０およびセンス層４２０は、強磁性材料から形成され得る。基準層４１０は、磁気的に軟らかい基準層か、あるいは磁気的にピン留めされた層で実施され得る。
【００２１】
磁気トンネル接合センサ４００のセンス層４２０および基準層４１０の磁化が同じ方向を向く場合には、磁気トンネル接合センサ４００の向きは「平行」であると呼ぶことができる。磁気トンネル接合センサ４００のセンス層４２０および基準層４１０の磁化が逆の方向を向く場合には、磁気トンネル接合センサ４００の向きは「反平行」であると呼ぶことができる。２つの向き、平行および反平行は、低抵抗または高抵抗の磁気センサ状態に対応することができる。
【００２２】
絶縁性トンネル障壁４３０によって、基準層４１０とセンス層４２０との間に量子力学的トンネル現象が生じることが可能になる。トンネル現象は電子スピン依存であり、それにより磁気トンネル接合センサの抵抗が、基準層４１０およびセンス層４２０の磁化の方向の相対的な向きの関数になる。磁界の存在は、基準層４１０およびセンス層４２０の磁化の向きを確定することにより検出され得る。
【００２３】
磁気トンネル接合センサ４００の抵抗は、磁気トンネル接合センサ４００の磁化の向きが平行である場合には第１の値（Ｒ）であり、磁化の向きが反平行である場合には第２の値（Ｒ＋Δ）である。しかしながら、本発明は２つの層の磁化の向き、すなわち２つの層だけには限定されない。
【００２４】
絶縁性トンネル障壁４３０は、酸化アルミニウム、二酸化シリコン、酸化タンタル、窒化シリコン、窒化アルミニウム、または酸化マグネシウムから形成され得る。しかしながら、絶縁性トンネル障壁４３０のために他の誘電体およびある特定の半導体材料を用いることもできる。絶縁性トンネル障壁４３０の厚みは、約０．５ナノメートル〜約３ナノメートルの範囲にすることができる。しかしながら、本発明はこの範囲には限定されない。
【００２５】
センス層４２０は強磁性材料から形成され得る。センス層４２０および基準層４１０はいずれも、人工反強磁性体とも呼ばれる合成フェリ磁性体（ＳＦ）として実施され得る。
【００２６】
トンネル接合センサ４００のセンス層４２０は一般に、外部からかけられる磁界の方向に対応する方向に揃う。
【００２７】
図５は、様々なパルス幅の磁気切替え信号が磁気トンネル接合センサに加えられる場合の磁気トンネル接合センサの切替えを示す波形である。第１の波形５１０は、１２５ｐｓのパルス幅を有する磁界がかけられるときの磁気トンネル接合センサの状態を示す。第２の波形５２０は、２５０ｐｓのパルス幅を有する磁界がかけられるときの磁気トンネル接合センサの状態を示す。第３の波形５３０は、３５０ｐｓのパルス幅を有する磁界がかけられるときの磁気トンネル接合センサの状態を示す。かけられる磁界の振幅は、それぞれの波形について１．５８×１０４Ａ／ｍ（２００Ｏｅ）である。
【００２８】
その波形は、磁気トンネル接合センサが他の場合よりも特定のパルス幅の場合に状態を切り替える可能性が高いことを示す。たとえば、図５の波形は、２５０ｐｓのパルス幅の磁気トンネル接合センサの切替え状態を示す。
【００２９】
磁気トンネル接合の切替え特性（一般に歳差切替えと呼ばれる）に起因して、磁気トンネル接合は特定のパルス幅のパルスの場合に切り替わることになるが、他のパルス幅の場合には切り替わらないであろう。一般に、磁気トンネル接合が切り替わるパルス幅には、多くの選択的な範囲が存在する。パルス幅は正弦波形の周期に等しくすることができる。選択されたパルス幅に相当する「オン」期間を含む正弦波形によって、磁気トンネル接合は状態を変更することができる。磁気トンネル接合のこの時間／周波数選択特性によって、磁気トンネル接合は選択性スイッチまたはフィルタとして使用されることが可能になる。
【００３０】
磁気トンネル接合の選択的な時間／周波数切替え特性は、実験的にまたは計算によって求められ得る。それゆえ、磁気トンネル接合は、特定の周波数を含む信号を選択的に通過させるようにチューニングされ得る。
【００３１】
本発明の選択的な信号周波数通過帯域を利用することができる多くの用途が存在する。本発明によって提供されるような周波数櫛形フィルタを利用することができる信号送信機および信号受信機に関して本明細書で提供される説明は、本発明の有用な用途の単なる例にすぎない。本発明は、高い周波数の選択性フィルタリングが有益である多くの異なる用途において利用され得る。
【００３２】
歳差切替え（Precessional Switching）
歳差切替えは、図５の切替え曲線の移行領域を説明するために使用され得る現象である。歳差切替えは、最初に単一の磁気双極子に、その後、本発明の磁気トンネル接合に適用されるものとして説明される。
【００３３】
図６Ａは、単一の磁気双極子の磁気モーメントｍを示す。磁界Heffが磁気双極子にかけられる場合、その磁気双極子はかけられた磁界Heffと整列しようとする際に、かけられた磁界Heffの軸を中心に歳差運動を受けるであろう。歳差運動は、かけられた磁界Heffの軸を中心にした円をなす回転６１０によって示される。
【００３４】
図６Ａに示されるように、かけられた磁界の軸は図示されたｚ軸に対して角度Ａをなし、双極子の磁気モーメントは図示されたｚ軸に対して角度Ｂをなす。
【００３５】
その歳差運動は、以下の式
（１／γ）（ｄｍ／ｄｔ）＝ｍ×Heff
（ただし、ｍは双極子の磁気モーメントであり、γはよく知られている磁気回転比である。γの標準的な値は１．７６×１０７Ｏｅ−１ｓ−１として与えることができる）によって与えられるような運動方程式によって計算され得る。
【００３６】
本発明の磁気トンネル接合の推定される歳差運動はさらに、減衰と、磁気トンネル接合のセンス層をモデル化するために使用される多数の双極子間の交換相互作用とを含む。一旦、これらの要因が包含され、その計算が磁気トンネル接合の強磁性ビットの全ての双極子について合計されたなら、一般にランダウ−リフシッツ−ギルバート方程式と呼ばれる最終的な運動方程式を用いて、磁気トンネル接合の歳差運動を求めることができる。この運動方程式は、以下のように表され得る。すなわち、
（ｄＭ／ｄｔ）＝−γ（Ｍ×（δｗ／δＭ）−（α／Ｍ）（Ｍ×（ｄＭ／ｄｔ））
ただし、Ｍは磁化ベクトルであり、γは磁気回転比であり、αは減衰比であり、（δｗ／δＭ）はエネルギー密度の磁化Heffによる全微分である。
【００３７】
図６Ｂは、磁気トンネル接合のセンス層と、対応するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を示す。
【００３８】
図６Ｃは、上述のランダウ−リフシッツ−ギルバート方程式によって計算されるようなセンス層の磁化Ｍ（正味の磁気モーメントとも呼ばれる）の歳差運動の一例を示す。
【００３９】
図６Ｃに示されるように、最初に、磁気トンネル接合の磁化ベクトルＭはｘ軸に沿って向けられる。一旦、磁界Heffがかけられたなら、磁化ベクトルＭは、磁界Heffと整列しようとする際に、回転し、線６２０に従って方向を変え始める。磁化ベクトルＭが方向を変更する速度は、運動の減衰要素と、磁気トンネル接合の幾何学的形状および材料とに依存する。その運動は、動的な領域（すなわち、１ｎｓ未満の時間スケール）のミクロ磁気的モデルを用いて、ランダウ−リフシッツ−ギルバート方程式によってシミュレートされ得る。
【００４０】
本発明の場合、その歳差運動は、磁気トンネル接合の磁化ベクトルが切り替わるために必要な磁気パルスの厳密な振幅および持続時間の予測を与えるようにモデル化される。かけられる磁気パルスの持続時間と振幅は、磁気トンネル接合が切り替わる固有の周波数を特定するように変更される。選択的に切り替わる周波数を用いて、本発明のフィルタ効果が提供される。
【００４１】
図７は、様々なパルス幅の磁気切替え信号が磁気トンネル接合センサに加えられる際、磁気トンネル接合が状態を変更する確率を示すグラフである。第１のピーク７１０は１５０ｐｓのパルス幅の場合に生じる。第２のピーク７２０は２９０ｐｓのパルス幅の場合に生じる。第３のピーク７３０は４３０ｐｓのパルス幅の場合に生じる。
【００４２】
全てのパルスは、１．５８×１０４Ａ／ｍ（２００Ｏｅ）の振幅を含む。パルス幅はパルス振幅が異なる場合に異なる場合もある。
【００４３】
そのグラフによれば、１５０ｐｓ、２９０ｐｓおよび４３０ｐｓのパルス幅によって、磁気トンネル接合が状態を変更する可能性が高い。このグラフを用いて、磁気トンネル接合によって形成される櫛形フィルタの通過帯域周波数を求めることができる。一般に、磁気トンネル接合が切り替わるパルスのパルス幅に相当する時間周期を含む周波数を有する信号が通過する。
【００４４】
たとえば、１５０ｐｓの持続時間の場合に１．５８×１０４Ａ／ｍ（２００Ｏｅ）より大きな振幅を含む信号によって、磁気トンネル接合が状態を切り替える場合には、磁気トンネル接合によってその信号はフィルタリングされないであろう（すなわち、その信号は磁気トンネル接合を通過するであろう）。
【００４５】
本発明の磁気櫛形フィルタの通過帯域はチューニングされ得る。すなわち、櫛形フィルタの通過帯域は調整され得る。そのチューニングは、ＭＴＪ内の材料を操作することにより、あるいは磁気トンネル接合の物理的な特性を操作することにより達成され得る。実際のチューニング周波数はシミュレートされ、実験的に求められ得る。
【００４６】
さらに、本発明の櫛形フィルタの通過帯域は、作動中にチューニングされ得る。すなわち、基準層およびセンス層の磁化の方向に対して直交する（すなわち、異なる方向に）磁界をかけることができる。このように磁界をかけることにより、磁気トンネル接合が切り替わるために必要なパルス幅が変更される。それゆえ、櫛形フィルタの通過帯域の周波数が変更される。直交する方向にかけられる磁界の作用は、シミュレートされ、実験的に求められ得る。磁気トンネル接合の通過帯域周波数は、実験により、シミュレーションにより、あるいはその両方の組み合わせにより求められ得る。
【００４７】
図８は、本発明の一実施形態による光信号伝送変換器８００を示す。その光信号伝送変換器８００は電子信号を受信することができ（その電子信号は、それぞれが別個の搬送周波数を含むいくつかの異なる信号を含むことができる）、光源がその電子信号の櫛形フィルタでフィルタリングされた信号によって変調される。
【００４８】
光信号伝送変換器８００のこの実施形態は、電子信号を受信して、その電子信号に比例する強度を有する磁界を生成することができる変換器８１０を含む。変換器は、電子信号内に含まれる周波数で動作できなければならない。また、変換器は、たとえば、誘導性コイルで実施されることができ、その誘導性コイルは、その誘導性コイルによって伝導される電流に比例する磁界を誘導する。
【００４９】
光信号伝送変換器８００のこの実施形態は、さらに磁気トンネル接合８２０を含む。磁気トンネル接合８２０をチューニングして、磁界の選択された周波数に応答して状態を切り替えることができる。磁気トンネル接合８２０の材料および物理的なパラメータは一般に、磁気トンネル接合８２０の周波数成分のフィルタリングを、それゆえ光信号伝送変換器８００のフィルタリングを規定する。
【００５０】
磁気トンネル接合センサ８３０は、磁気トンネル接合８２０の状態を検出することができる。前述のように、磁気トンネル接合８２０の状態は、磁気トンネル接合８２０の両端の抵抗を検出することにより求められ得る。
【００５１】
前述のように、電子信号の特定の周波数成分のみが、磁気トンネル接合８２０を通過する。さらに、前述されたように、磁気トンネル接合８２０を通過する周波数成分は、計画的に、または動作中にチューニングされ得る。
【００５２】
光源８４０は、磁気トンネル接合センサ８３０に電子的に接続され得る。光源は、磁気トンネル接合８２０の状態に基づいて変調され得る。光源８４０は、発光ダイオードまたはレーザを含むことができ、ダイオードまたはレーザによって放射される光の強度は、電子的に制御され得る。
【００５３】
図９は、本発明の別の実施形態による光信号伝送変換器９００を示す。一般に、光信号伝送変換器９００は、光信号を受け取り、その光信号を櫛形フィルタでフィルタリングして、受信された光信号に電子的に等価な信号を生成する。受信された光信号は、それぞれが別個の搬送周波数を含む多数の異なる情報信号を含むことができる。
【００５４】
光信号伝送変換器９００は、受信された光信号を磁界に変換する変換器９１０を含み、その磁界の強度は光信号に依存する。変換器９１０は、光信号を電子信号に変換し、その後、その電子信号を電磁信号に変換する副変換器を含むことができる。
【００５５】
光信号伝送変換器９００は、さらに磁気トンネル接合９２０を含む。磁気トンネル接合９２０は、磁界の選択された周波数に応答して状態を切り替えるようにチューニングされ得る。磁気トンネル接合９２０の材料および物理的なパラメータは一般に、磁気トンネル接合９２０の周波数成分のフィルタリングを、それゆえ光信号伝送変換器９００のフィルタリングを規定する。
【００５６】
磁気トンネル接合センサ９３０が、磁気トンネル接合９２０の状態を検出することができる。前述のように、磁気トンネル接合９２０の状態は、磁気トンネル接合９２０の両端の抵抗を検出することにより求められ得る。
【００５７】
前述のように、電子信号の特定の周波数成分のみが、磁気トンネル接合９２０を通過する。さらに、前述されたように、磁気トンネル接合９２０を通過する周波数成分は計画的に、あるいは動作中にチューニングされ得る。
【００５８】
図９の実施形態は、さらにバッファ増幅器９４０を含む。
【００５９】
図１０は、本発明の一実施形態による磁気櫛形フィルタの理想的な周波数応答を示す。その周波数応答によって、特定の周波数成分が櫛形フィルタを通過することが可能となり、一方、他の周波数成分をフィルタリングまたは減衰させることが可能となる。より正確には、周波数応答は、周波数通過帯域１０１０、１０２０、１０３０、１０４０を含む。本発明は、電磁信号の選択的なフィルタリングを提供する。前述のように、本発明によって提供されるフィルタリングの通過帯域は、チューニングされ得る。さらに、通過帯域は、本発明の磁気トンネル接合に追加の磁界を加えることにより、リアルタイムに能動的にチューニングされ得る。一般に、追加の磁界は、フィルタリングされるべき与えられた信号によって生成される磁界に直交する方向に加えられる。
【００６０】
前述のように、磁気トンネル接合の選択的時間／周波数切替え特性は、実験により、または計算により求められ得る。それゆえ、磁気トンネル接合をチューニングして、特定の周波数を含む信号を選択的に通過させることができる。
【００６１】
本発明の選択的な信号周波数通過帯域を利用することができる多数の用途が存在する。本発明によって提供されるような周波数櫛形フィルタを利用することができる信号送信機および信号受信機に関して本明細書で提供される説明は、本発明の有用な用途の単なる例にすぎない。本発明は、高い周波数の選択的なフィルタリングが有益である多数の異なる用途において利用され得る。
【００６２】
図１１Ａは、本発明の実施形態による動作を含む流れ図である。この実施形態は、複数の別個の周波数の送信信号をフィルタリングする方法を含む。
【００６３】
第１のステップ１１０５は、磁気トンネル接合で複数の情報搬送信号をフィルタリングすることを含み、磁界の選択された周波数に応答して状態を切り替えるように磁気トンネル接合をチューニングする。
【００６４】
第２のステップ１１１０は、磁気トンネル接合の状態を検出することを含む。
【００６５】
第３のステップ１１１５は、磁気トンネル接合の検出された状態で光源を駆動することを含む。
【００６６】
図１１Ｂは、本発明の別の実施形態による動作を含む流れ図である。この実施形態は、複数の別個の周波数の送信信号をフィルタリングする方法を含む。
【００６７】
第１のステップ１１２０は、複数の情報搬送光信号を検出することを含む。
【００６８】
第２のステップ１１２５は、磁気トンネル接合で複数の情報搬送光信号をフィルタリングすることを含み、磁界の選択された周波数に応答して状態を切り替えるように磁気トンネル接合をチューニングする。
【００６９】
第３のステップ１１３０は、磁気トンネル接合の状態を検出することを含む。
【００７０】
図１２は、本発明の別の実施形態による光信号伝送変換器の回路図を示す。この実施形態は、光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）１２１０を含む。ＬＥＤ１２１０から放射される光の量は、ＬＥＤ１２１０を流れるバイアス電流に依存することができる。
【００７１】
ＬＥＤ１２１０によって放射される光の強度は、磁気トンネル接合１２２０の抵抗によって制御され得る。前述のように、磁気トンネル接合１２２０の抵抗は、磁気トンネル接合１２２０の状態に依存する。それゆえ、磁気トンネル接合１２２０の状態が、ＬＥＤ１２１０から放射される光の強度を制御する。磁気トンネル接合１２１０の状態は、磁界Happをかけることにより決定される。
【００７２】
図１２に示される実施形態はさらに、バイアストランジスタ１２３０およびバイアスコントローラ１２４０も含む。バイアスコントローラ１２４０は、ＬＥＤ１２１０を流れるバイアス電流が磁気トンネル接合１２２０の抵抗に、それゆえ磁気トンネル接合１２２０の状態に依存するように構成され得る。
【００７３】
図１２の実施形態は、光源の強度が磁気トンネル接合の状態に基づいて変調される回路の一例にすぎない。磁気トンネル接合の抵抗に応じて光源の変調を行う多数の他の可能な回路が考えられる。
【００７４】
代替の実施形態は、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のようなレーザダイオードである発光源を含む。また、本発明は他の変調される光源を用いることもできる。
【００７５】
図１３は、本発明の別の実施形態による光信号伝送変換器の基板１３１０の構成を示す。その基板は、制御トランジスタ１３２０と、磁気トンネル接合１３３０と、制御可能な発光素子１３４０とを含む。
【００７６】
制御トランジスタ１３２０、磁気トンネル接合１３３０、および制御可能な発光素子１３４０は、導線１３５２、１３５４、１３５６を介して電気的に接続され得る。
【００７７】
制御トランジスタ１３２０は、基板１３１０内に形成されることができ、ソース１３１２、ドレイン１３１４およびポリＳｉゲート１３１６を含む。磁気トンネル接合１３３０は制御トランジスタ１３２０上に形成され得る。制御トランジスタ１３２０は、発光素子１３４０に電気的に接続され得る。
【００７８】
標準的な半導体処理ステップを用いて、制御トランジスタ１３２０を形成することができる。
【００７９】
発光素子１３４０は、ｐ−コンタクト１３４２、ｐ−ＡｌＧａＡｓ層１３４３、ｉ−ＧａＡｓ層１３４４、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層１４４５、およびｎ−コンタクト１３４６を含むＰＩＮダイオードを含むことができる。
【００８０】
標準的な半導体処理ステップを用いて発光素子１３４０を形成することができる。
【００８１】
標準的な半導体処理ステップを用いて導線１３５２、１３５４、１３５６を形成することができる。同様の半導体処理ステップを用いて、ＭＴＪ１３３０の導電層を形成することができる。
【００８２】
図１３の実施形態は、選択的櫛形フィルタリングを提供することができる、集積化されたＭＴＪ１３３０および発光素子１３４０を提供する。前述のように、フィルタリングは、ＭＴＪ１３３０の材料および物理的な特性に依存する。
【００８３】
本発明の具体的な実施形態が説明および図示されてきたが、本発明は、そのように説明され、図示された特定の形態あるいは部品の構成に限定されるべきではない。本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】光信号のための伝送経路として動作することができる光ファイバを示す図である。
【図２】いくつかの変調された搬送波信号からなる周波数スペクトルを示す図である。
【図３】隣接するチャネル間の周波数スペクトルの重なりを含む、いくつかの変調された搬送波信号からなる周波数スペクトルを示す図である。
【図４】磁気トンネル接合センサを示す図である。
【図５】様々なパルス幅の磁気切替え信号が磁気トンネル接合センサに加えられるときの磁気トンネル接合センサの切替えを示す波形である。
【図６Ａ】磁気双極子および加えられる磁界を示す図である。
【図６Ｂ】磁気トンネル接合のセンス層を示す図である。
【図６Ｃ】磁気トンネル接合の磁化ベクトルの歳差運動を示す図である。
【図７】様々なパルス幅の磁気切替え信号が磁気トンネル接合センサに加えられるときに磁気トンネル接合が状態を変更する確率を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態による光送信機を示す図である。
【図９】本発明の別の実施形態による光受信機を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による磁気櫛形フィルタの周波数応答を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態による動作を含む流れ図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態による動作を含む流れ図である。
【図１２】本発明の別の実施形態による光信号伝送変換器の回路図である。
【図１３】本発明の別の実施形態による光信号伝送変換器の基板の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
110  光媒体
120、150  変換器
130  信号源
140  情報
400、830  磁気トンネル接合センサ
410  基準層
420  センス層
430  絶縁性トンネル障壁
800、900  光信号伝送変換器
820、920  磁気トンネル接合
840  光源
910  変換器
940  バッファ増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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