(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利得部と可飽和吸収部と非相反光増幅部から構成され、非相反光増幅部が利得部と可飽和吸収部の間にある双安定型レーザーダイオード素子。
【請求項２】
非相反光増幅部は、少なくとも一層の光増幅層と、吸収性の磁気光学層を含み、磁気光学層が、光の進行方向に垂直でかつ磁気光学層膜面内にあるように磁化されている請求項１記載の双安定型レーザーダイオード素子。
【請求項３】
非相反光増幅部において吸収性の磁気光学物質が強磁性金属である請求項２に記載された双安定型レーザーダイオード素子。
【請求項４】
非相反光増幅部において吸収性の磁気光学物質が希薄磁性半導体である請求項２に記載された双安定型レーザーダイオード素子。
【請求項５】
非相反光増幅部において吸収性の磁気光学物質である強磁性金属がFe,Co,Niおよびその合金の一群からなる請求項２に記載された双安定型レーザーダイオード素子。
【請求項６】
双安定型レーザーダイオードにおいて全ての部に共通で少なくとも３層からなり、かつ以下の半導体層を第１の半導体層、第２の半導体層及び第３の半導体層をこの順若しくは逆順に設けた構成からなる光増幅層を用いる請求項１ないし請求項５のいずれかひとつに記載された双安定型レーザーダイオード素子。
第１の格子定数を有する第１の半導体層；
第２の格子定数を有する第２の半導体層で、その格子定数が第１の格子定数よりも小さく、第２の半導体層に引っ張り応力がかかり、かつ井戸層ないしは量子井戸層構造の活性層として働くもの；
第３の格子定数を有する第３の半導体層で、その格子定数が第２の半導体層の格子定数よりも大きなもの；
【請求項７】
双安定型レーザーダイオードにおいて全ての部に共通で少なくとも３層からなる第一の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層を積層し、次いで、利得部と可飽和吸収部と非相反光増幅部の構成を付け加えて、双安定型レーザーダイオードとする請求項１ないし請求項６記載の双安定型レーザーダイオードの製造方法。
【請求項８】
利得部と可飽和吸収部と非相反光増幅部から構成され、非相反光増幅部が利得部と可飽和吸収部の間にある双安定型レーザーダイオード素子であって、 非相反光増幅部は、少なくとも一層の光増幅層と、吸収性の磁気光学層を含み、磁気光学層が、光の進行方向に垂直でかつ磁気光学層膜面内にあるように磁化され、かつ磁気光学層の上に、磁気光学層の磁化方向を変える磁化方向反転部を設けた双安定型レーザーダイオード素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【この発明の属する技術分野】
この発明は、光通信システムやその他の光応用システムに必須な、双安定型レーザーダイオード素子にかかわる。
【０００２】
【従来の技術】
双安定型光素子とは、光信号を電気信号に変換することなく直接的に処理することを可能とする重要な部品である。代表的には双安定型光レーザーダイオードが知られており、これは、光通信システムやその他の光応用に用いられる多くのオプトエレクトロニクス部品の中でもとりわけ重要なものである。
従来知られている双安定型レーザーダイオードは、利得部（gain section）と可飽和吸収部（saturable absorber section）の二つの部分から構成されている。
図１に利得部（gain section）（６）と可飽和吸収部（saturable absorber section）（７）からなる二部構の成双安定型レーザーダイオードを示す。
利得部（gain section）（６）はｎ側電極、ｎ型基板（１）、ｎ型層（２）、活性層（３）、ｐ型層（４）およびｐ側電極からなる層状構造である。
可飽和吸収部（saturable absorber section）（７）はｎ側電極、ｎ型基板（１）、ｎ型層（２）、活性層（３）、ｐ型層（４）からなり、ｐ側電極を持たない。
【０００３】
双安定型レーザーダイオードとは、その素子への外部からの入力光や駆動電流の大きさに依存して、その出力光の値が低（非発振状態）および高（発振状態）の二つの異なる値を持つことを特徴とする光素子である。
この素子へ外部からの光が共振器の共振状態を満たしながら入射し、利得部で増幅され共振器内部の光強度が強くなると、可飽和吸収部による光吸収は減少して、益々、光強度が強くなるという正のフィードバックがおこる。
これは、光強度の増加による利得部の飽和によって安定点に達し、素子は発振状態となる。このような素子の発振状態は、可飽和吸収部への選択的な外部光の照射や、駆動電流の増加によっても実現される。
反対に、外部光強度や駆動電流の減少は、素子を非発振状態に戻す作用を持っている。
活性層においてはｐ側電極とｎ側電極の間を流れる電流により誘導放出が起こり光利得を発生させるが、可飽和吸収部（saturable absorber section）においては電流が流れないために光が吸収される。
利得部（gain section）では光強度が増加するにつれて利得度が減少して、利得の飽和が起こる。可飽和吸収部（saturable absorber section）では、光の強度が増加するにつれて吸収の度合いが減少し、利得が負の値からゼロに近い飽和値に近づいて吸収が飽和する。
【０００４】
可飽和吸収部（saturable absorber section）の吸収はレーザー光の強度が強い場合により低いという特性をもつため、レーザーダイオードの発振状態を保つための利得は、レーザーの発振を開始するための利得よりも低くなり、双安定型レーザーダイオードはヒステリシス特性をもつようになる。そのため電気的または光学的な手段でセット−リセット動作を実現することができる。
このような双安定型レーザーダイオードの特徴は、光記憶素子、光スイッチ、光出力安定化装置、光論理演算素子などに利用できることが知られている。
図２は双安定型レーザーダイオード内部の光子密度を利得部（gain section）のキャリア密度の関数としてあらわした代表的な図である。
レーザーダイオードを下の非発振状態から上の発振状態へとスイッチさせることが、利得部（gain section）の電流を増加させるか、レーザー共振器内部に光を注入するか、または外部から可飽和吸収部（saturable absorber section）を光照射するかのいずれかの手段によって行うことができる。
従来の双安定型レーザーダイオードは、利得部（gain section）の飽和は、可飽和吸収部（saturable absorber section）の飽和と逆の符号を持つために、双安定型レーザーダイオードのヒステリシスループの幅が狭くなり、安定な動作をしない欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は光の進行方向に依存して異なる利得を有する光増幅部をレーザー共振器中に入れると、共振器中の光子強度分布が非常に不均一となる原理を利用して、ヒステリシスループの幅が広くとれ、安定な動作特性を有する新しい型の双安定型レーザーダイオードを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の双安定型レーザーダイオードは、基本的に利得部（gain section）と可飽和吸収部（saturable absorber section）と非相反光増幅部（non-reciprocal amplifier section）から構成され、非相反光増幅部（non-reciprocal amplifier section）を利得部（gain section）と可飽和吸収部（saturable absorber section）の間に設けることにより解決した。
本発明にしたがって、非相反光増幅部（non-reciprocal amplifier section）を利得部（gain section）と可飽和吸収部（saturable absorber section）の間に挿入すると、可飽和吸収部（saturable absorber section）における光子濃度を利得部（gain section）のそれよりも大きくすることができる。
【０００７】
すなわち、このような構成にすることにより、可飽和吸収部（saturable absorber section）の飽和度を利得部（gain section）の飽和度よりも大きくすることができることを見いだし、双安定型ループの幅を拡大することができることを見いだしたのである。
本発明において、非相反光増幅部（non-reciprocal amplifier section）の典型例とは、少なくとも一層の光増幅層と、吸収性の磁気光学層を含み、磁気光学層の磁化は光の進行方向に垂直でかつ膜面内にあることが要件である。
すなわち、磁化の方向が光の進行方向に垂直で膜面内にある磁気光学層を含む光増幅器においては、ＴＭモードの光に対する光利得が光の進行方向によって変化する現象を利用して実現される。
この現象は少なくとも一方が磁気光学的に活性であり、その磁化の方向が光の進行方向に垂直である二つの層の界面における光の反射率が光の進行方向によって変わることに基づいている。このような現象は金属積層構造の磁気光学効果の研究から知られている。その磁化の方向が光の進行方向に垂直でかつ膜面内にある金属強磁性体の反射率は光の進行方向によって異なる。光導波路中を伝播する光は界面で多重反射を起こす。よって吸収性の磁気光学層による導波光の吸収は光の伝播方向によって異なる。
この光損失は、導波コア層に光増幅機能をもたすことにより補償することができるが、その場合光利得は光の進行方向によって異なることになる。ＴＥモード光が非相反光増幅部中を通り抜けることを抑えるためには、導波コア層の光増幅度はＴＥモードに対してよりもＴＭモードに対してより大きくなくてはならない。このような条件は増幅層に引っ張り歪を掛けることにより実現できる。
本発明において望ましい双安定型レーザーダイオードの構造は、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示すように、共通の層状構造を利得部（gain section）、非相反光増幅部（non-reciprocal amplifier section）、そして可飽和吸収部（saturable absorber section）の３つのセクション亘って設けている構造を有する。
このような共通の層状構造を採用することにより、共通部分の製造が同時に行えるので、コストを下げることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図３に模式的に示す非相反光増幅部は（イ）基板、（ロ）クラッド層、（ハ）増幅コア層、（ニ）クラッド層、そして（ホ）吸収性の磁気光学層からなる。
この増幅部中では導波光は主に（ハ）のコア層中を（ロ）および（ニ）のクラッド層に反射されながら進むが、導波光の一部は（ニ）のクラッド層を貫通して（ホ）の磁気光学層中に減衰しながらも達する。導波光と（ホ）の磁気光学層の磁気光学的相互作用は導波路に非相反的特性をもたらす。（ホ）の磁気光学層による吸収は（ハ）の増幅コア層の光利得によって補償される。
図４（ａ）は非相反光増幅部の一例で、７９０ｎｍで動作するGaAs0.9P0.1/Al0.3Ga0.7As 量子井戸（QW)光増幅器をコバルト層で覆った構造である。
１５６ｎｍの厚みの増幅層（ハ’）は引っ張り歪のかかった３層の１６ｎｍ厚みのGaAs0.9P0.1量子井戸と２７ｎｍ厚みのAl0.3Ga0.7As障壁層とから構成される。
コバルトによる吸収を減らすために、p-Al0.7Ga0.3Asバッファー層（ニ’）がコバルト層（ホ’）とGaAs0.9P0.1/Al0.3Ga0.7As QW 増幅コア層（ハ’）の間に挿入されている。
図４（ｂ）に示すような層構造、すなわちn型InP基板（イ”）、n型GaInAsP（ロ”）、GaInAsP/GaInAsP 量子井戸光増幅層（ハ”）、 p型GaInAsP（ニ”）、磁気光学コバルト層（ホ”）とすることもできる。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に本発明の双安定型レーザーダイオードの構造から解るように、ｎ型基板（１）、ｎ型層（２）、活性層（３）、ｐ型層（４）は共通の構造を持つ。
本発明の望ましい製造方法は、まず、共通の構造を作成した後、利得部（gain section）、非相反光増幅部（non-reciprocal amplifier section）、そして可飽和吸収部（saturable absorber section）の構造を付け足す方法が良い。
【０００９】
本発明の実施の形態をまとめると以下の通りである。
（１）  利得部と可飽和吸収部と非相反光増幅部から構成され、非相反光増幅部が利得部と可飽和吸収部の間にある双安定型レーザーダイオード素子。
（２）  非相反光増幅部は、少なくとも一層の光増幅層と、吸収性の磁気光学層を含み、磁気光学層が、光の進行方向に垂直でかつ磁気光学層膜面内にあるように磁化されている上記１記載の双安定型レーザーダイオード素子。
（３）  非相反光増幅部において吸収性の磁気光学物質が強磁性金属である上記２に記載された双安定型レーザーダイオード素子。
（４）  非相反光増幅部において吸収性の磁気光学物質が希薄磁性半導体である上記２に記載された双安定型レーザーダイオード素子。
（５）  非相反光増幅部において吸収性の磁気光学物質である強磁性金属がFe,Co,Niおよびその合金の一群からなる上記２に記載された双安定型レーザーダイオード素子。
（６）  双安定型レーザーダイオードにおいて全ての部に共通で少なくとも３層からなり、かつ以下の半導体層を第１の半導体層、第２の半導体層及び第３の半導体層をこの順若しくは逆順に設けた構成からなる光増幅層を用いる上記１ないし上記５のいずれかひとつに記載された双安定型レーザーダイオード素子。
第１の格子定数を有する第１の半導体層；
第２の格子定数を有する第２の半導体層で、その格子定数が第１の格子定数よりも小さく、第２の半導体層に引っ張り応力がかかり、かつ井戸層ないしは量子井戸層構造の活性層として働くもの；
第３の格子定数を有する第３の半導体層で、その格子定数が第２の半導体層の格子定数よりも大きなもの；
（７）  双安定型レーザーダイオードにおいて全ての部に共通で少なくとも３層からなる第一の半導体層、第２の半導体層および第３の半導体層を積層し、次いで、利得部と可飽和吸収部と非相反光増幅部の構成を付け加えて、双安定型レーザーダイオードとする上記１ないし上記６記載の双安定型レーザーダイオードの製造方法。
（８）  利得部と可飽和吸収部と非相反光増幅部から構成され、非相反光増幅部が利得部と可飽和吸収部の間にある双安定型レーザーダイオード素子であって、 非相反光増幅部は、少なくとも一層の光増幅層と、吸収性の磁気光学層を含み、磁気光学層が、光の進行方向に垂直でかつ磁気光学層膜面内にあるように磁化され、かつ磁気光学層の上に、磁気光学層の磁化方向を変える磁化方向反転部を設けた双安定型レーザーダイオード素子。
【００１０】
【実施例】
図５は、図４の構造の場合の順方向および逆方向の光利得／光損失を増幅層固有の内部利得の関数として示したものである。
光の進行方向を逆転させることによる光利得／光損失の差は約１８０dB/cmである。内部利得が1640cm-1の場合には順方向の利得値の大きさと逆方向の損失値の大きさは等しくて約90dB/cmとなる。そこで、もしこの光増幅器がレーザー共振器のなかに挿入されると、光が共振器中を一周期往復する間には損失も利得もないことになる。しかしこの場合、共振器内部の光子密度は分布は非常に偏ったものとなる。
図６（ａ）及び図６（ｂ）はこの発明による、双安定型レーザーダイオードの構 構造を示す。利得部（gain section)（６）はｎ側電極、ｎ型基板（１）、ｎ型層（２）、活性層（３）、ｐ型層（４）、ｐ側電極から構成され、可飽和吸収部(saturable absorber section)（７）はｎ側電極、ｎ型基板（１）、ｎ型層（２）、活性層（３）、ｐ型層（４）から構成され（ｐ側電極を持たない）、非相反光増幅部(non-reciprocal amplifier section)（８）はｎ側電極、ｎ型基板（１）、ｎ型層（２）、活性層（３）、ｐ型層（４）、磁化の方向が光の進行方向に垂直でかつ膜面内にある磁気光学層（５）、そしてｐ側電極から構成される。
図６（ｂ）に示す本発明の双安定型レーザーダイオードは、両端面を鏡とする共振器ではなく、波型構造による反射を用いてレーザーを構成するタイプのものである。波型構造を利用するレーザーは、分布帰還型レーザーとして良く知られているところである。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に本発明の双安定型レーザーダイオードの構造から解るように、ｎ型基板（１）、ｎ型層（２）、活性層（３）、ｐ型層（４）は共通の構造を持つ。
本発明においては、まず、共通のｎ型基板（１）、ｎ型層（２）、活性層（３）、ｐ型層（４）を作成し、次いで。ｎ側電極、ｐ側電極、磁気光学層（５）等を作成した。
【００１１】
請求項８に係る発明の双安定型レーザーダイオード素子では、磁気光学層の磁化の向きは層面内にあり光の進行方向に対して進行方向に垂直でかつ膜面内にあるように磁化されていた磁化の向きを外部磁場の印加により変化させて利用する。
ここにおいて、磁気光学層の磁化方向を変える磁化方向反転部とは、磁気光学層の磁化方向を変える作用をするものであり、典型的には、１本の導線若しくは９０°で直交する２本の導線が用いられる。
請求項８に係る発明の双安定型レーザーダイオード素子は、図９に示すように、非相反光増幅器の利得／損失は磁化の反転で変化することを利用する。
光双安定型レーザーダイオード内部の格子密度分布は図１０に例示したように、強磁性層の磁化の向きを変えると大きく異なる。図１０（ｂ）においては、可飽和吸収部においてより高い格子密度が実現されるために、光双安定性特性はより安定化するが、図１０（ａ）のように磁化の方向が反転すると、可飽和吸収部の光強度が弱くなり光双安定性特性は得られなくなる。
【００１２】
磁化の向きを反転したときの光双安定性特性を図１１に示す。ある方向の磁化の向きに対しては、光双安定性が得られるが、逆方向の磁化では光双安定性が消滅している。
よってこの例の場合、キャリア濃度をこの光双安定性ループの内部に設定しておけば、磁化の向きによって光双安定性特性の有無を選択することが可能となる。
請求項１〜６記載の光双安定型レーザーダイオードは作製時にその機能が決められているが、請求項８記載の光双安定型レーザーダイオードは、作製後に強磁性層の磁化の向きを外部から変化させることにより、光双安定性素子として機能させたり、単なる光増幅器として機能させたり、さらには光双安定性特性を調整できるような優れた機能を有している。
【００１３】
なお素子が光双安定性を有する場合には、利得部への電流パルスや、可飽和吸収部への光パルス照射や、レーザー共振器内部への光パルスの注入などによりレーザー発振状態に持っていくことができる。またレーザーダイオードの状態を知る手段の例としては、レーザー共振器からの光を直接間接するか、利得部または可飽和吸収部の電気的なインピーダンスを測定するか、レーザー共振器に垂直に可飽和吸収部を透過するプローブ光を観測することなどがあげられる。
強磁性層の磁化の向きによって光双安定性特性が変化することを利用して様々な特徴ある機能素子を構成していくことが出来る。
【００１４】
第一の例は、プログラマブルな光論理素子である。
光双安定性型レーザーダイオードは光による論理素子として利用することができる。
光双安定性型レーザーダイオードの単独な利用から、マトリックス状に配置した多数の光双安定性型レーザーダイオードの組み合わせによる複雑な演算機能までが可能である。
このような応用に本発明の光双安定性型レーザーダイオードを応用すれば、各光双安定性型レーザーダイオードに含まれる強磁性層の磁化の方向を制御することにより、任意のものを光双安定性素子として用い、他のものを単なる光増幅器として用いることが可能となる。すなわち外部磁場でプログラムすることが可能な光論理素子が出来るはずである。
たとえば、あるポートから入ってきた光を複数ある出力ポートのうちのどれから出射させるすかをプログラムできるような高機能光スイッチなどへ応用可能である。
【００１５】
第２の例は、磁場センサ素子である。素子全体の光出力の状態が強磁性層の磁化の方向に敏感に依存することから、光出力を観測することにより強磁性層にかかる磁場の強度や方向がわかる。
第３の例は光メモリ素子である。
光双安定性と強磁性体のメモリ機能を組み合わせて実現する。
【００１６】
図１２は一つのメモリ素子の構成例である。光ビームは全て水平面内にある。これは図のようなメモリ素子を多数横方向に並べて利用する場合に好ましい配置である。
同期／書き込み光パルスは可飽和吸収部に向いており、この素子が光安定性特性を有する場合には、素子を非発振状態から発振状態に変化させるために用いられる。
プローブ光ビームは利得部を向いている。
図１３は素子と垂直な方向から光を当てる場合の構成例である。これは図のようなメモリ素子を多数縦方向に並べて利用する場合に好ましい配置である。
強磁性層の磁化の向きを記録単位として用いる。
図１４は記録された情報の読み出しのシーケンスを示している。
素子を選択するために可飽和吸収部に同期光パルスを照射する。情報の読み出しは利得部を透過するプローブ光で行う。もちろんレーザーダイオード素子自体の出力光を観測することでも読み出しは可能である。
【００１７】
図１４（ｂ）は記録単位である磁化の方向が光双安定性を許す状態の場合に対応している。光双安定条件のために、同期光パルス（Isync）はレーザーダイオード（ILD）を非発振状態から発振状態に変化させる。発振状態は利得部の利得を飽和させるので、プローブ光（Iprobe）が利得部を透過した後の光強度（Iout）は低下する。
図１４（ｃ）は、磁化の方向が反対で光双安定性特性が許されない場合に対応している。この場合には、同期光パルス（Isync）を入射してもレーザー発振は起きないので、プローブ光（Iprobe）が利得部を透過した後の光強度（Iout）に変化はおきない。
この様に、同期光パルス（Isync）の入射によるプローブ出力光（Iout）の変化の有無で、強磁性層の磁化の向きに蓄えられていた情報の読み出しが可能である。
情報の書き込みは、外部磁場による直接的に強磁性層の磁化方向を制御する方法または光パルスを介する方法によって行うことが出来る。
外部磁場で直接書き込む場合には、各記憶素子に個別に磁場を印加できるようにしておく。
外部磁場により書き込んだ情報を、光を用いて高速に読み出すことが出来る。
光パルスを介して書き込む場合には、図１５のようなシーケンスを利用する。
予め外部磁場によって強磁性層の磁化を光双安定性が実現される方向にそろえておく。またレーザーの駆動電流を一度切るなどして、レーザー発振が起きない状態にしておく。この状態で書き込むべき素子の可飽和吸収部に光パルスを照射して、選択的にレーザー発振状態にする。
強いレーザー光の一部が強磁性層により吸収され、強磁性層の温度を上昇させる。強磁性体の温度が上昇すると保磁力が低下するため、発振状態にある素子の磁化は、非発振状態の素子の磁化よりも弱い磁場で反転する。よってこの状態で外部からメモリ全体に、適当な強度の均一な磁場を印加すると、発振状態にある素子の磁化のみを反転させることが出来る。これにより情報の書き込みが実現できる。書き込み後は、磁場及びレーザー駆動電流ともに切っても良い。この方式は高速の光パルスで書き込み、後ほどその情報を高速に光で読み出すことが出来る特長を有する。
以上の説明では、各素子を夫々光で選択している。
このメモリセルを多数直列につなげた中から、特定のメモリセルに対して読み書きするための方法を以下に示す。
【００１８】
図１６は読み出す場合である。メモリセル選択のために２個の同期光パルスを直列につなげたメモリセル列の両端から互いに向き合って入射する。その光強度を調整して、メモリセルが光双安定性を許す場合に１個の光パルスでは素子を発振状態にすることが出来ないが、２個の光パルスが同時に入射したときには発振状態になるように設定する。よって左右から入射する光パルスの発射タイミングを適当にずらすことにより、メモリセル列のなかの特定のメモリセルに記憶されている情報を選択的読み出すことが出来る。
図１７は書き込みの場合である。この場合も、２個の光パルスを用い、一つを情報入力用光パルス、もう一つは同期光パルスとし、メモリセル列の両端から互いに向き合って入射する。光の強度を適当に調整し、特定のメモリセルに２個の光パルスが同時に入ったときレーザー発振が起こるようにしておく。素子の選択を２個の光パルスの遅延時間の調整で行うことは読み出しの場合と同じである。必要なセルの全てに書き込んだのち、外部の均一磁場を印加して情報を強磁性層の磁化に転写して、情報書き込みをおこなう。
【００１９】
【発明の効果】
図７（ａ）は、通常の２部構成の双安定型レーザーダイオードの光共振器中の光子密度分布を示している。
共振器は利得部（gain section）と可飽和吸収部（saturable absorber section）により構成されている。可飽和吸収部（saturable absorber section）の飽和が双安定性を引き起こす。光子密度の共振器の長さ方向の変化は余り大きくない。図７（ｂ）は本発明になる図６の構造の双安定型レーザーダイオードの共振器内部の光子密度分布である。
この構造では可飽和吸収部（saturable absorber section）における光子密度は利得部（gain section）における光子密度よりもはるかに高くなっている。
そのため利得部（gain section）における光子密度のある与えられた値に対しては、図７（ｂ）の構造の可飽和吸収部（saturable absorber section）は図７（ａ）の構造の可飽和吸収部（saturable absorber section）よりも非常に強く飽和することになる。
これにより図７（ｂ）の構造のヒステリシスループの幅を、図７（ａ）の構造のヒステリシスループの幅に比べて非常に大きくすることができた。
またヒステリシスループの拡大が可能となり、セット動作に要するスイッチ時間を既存のものに比べて大幅に短縮化することができる。またセットおよびリセット動作のための閾値電流の差を拡大することができることから、双安定型レーザーダイオードの安定性を従来のものに比べて大幅に高めることができる。
図８は図６の構造における、利得部（gain section）の光子密度を利得部（gain section）に注入するキャリア密度の関数として示した一例である。非相反光増幅部（non-reciprocal amplifier section）のアイソレーション比（順逆方向の利得／損失の差）をパラメータとしている。
これにより、本発明の新しい型の双安定型レーザーダイオードは、ヒステリシスループの幅が広くとれ、安定な動作特性を有することが解った。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術による二部構成の双安定型レーザーダイオード
【図２】  図１の双安定型レーザーダイオードの光出力強度と利得部（gain section）のキャリア密度の関係を示す説明図
【図３】  磁気光学層で覆われた光増幅器の概念図
【図４（ａ）】  コバルト層で覆われた半導体光増幅器の実例図
【図４（ｂ）】  コバルト層で覆われた半導体光増幅器の他の実例図
【図５】  非相反光増幅器の損失／利得を活性層の内部利得の関数の説明図
【図６（ａ）】  双安定型レーザーダイオードの実施例の断面図
【図６（ｂ）】  双安定型レーザーダイオードの他の実施例の断面図
【図７（ａ）】  従来技術による二部構成の双安定型レーザーダイオードの共振器内部における光子密度分布の説明図
【図７（ｂ）】  本発明による双安定型レーザーダイオードの共振器内部における光子密度分布の説明図
【図８】  本発明の双安定型レーザーダイオードの利得部（gain section）のキャリア密度の関数として示した利得部（gain section）の光子密度の説明図
【図９】  活性層の内部利得の説明図
【図１０】  光双安定型レーザーダイオード内部の格子密度分布の説明図
【図１１】  磁化の向きを反転したときの光双安定性特性図
【図１２】  メモリ素子の構成例を示す図
【図１３】  素子と垂直な方向から光を当てる場合の構成例を示す図
【図１４】  記録された情報の読み出しのシーケンスを示す図
【図１５】  記録された情報の書き込みのシーケンスを示す図
【図１６】  直列につないだメモリセルからの選択的読み出しを示す図
【図１７】  直列につないだメモリセルからの選択的書き込みを示す図
【符号の説明】
（１）・・・  ｎ型基板
（２）・・・  ｎ型層
（３）・・・  活性層
（４）・・・  ｐ型層
（５）・・・  磁気光学層
（６）・・・  利得部
（７）・・・  可飽和吸収部
（８）・・・  非相反光増幅部
【図１】
0003829173.tif 000002
【図２】
0003829173.tif 000003
【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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