光开关制造技术

本发明专利技术公开了一种光开关，该光开关包括通过入射光而从截止状态转换到导通状态的光晶闸管、当所述光晶闸管处于导通状态时输出出射光的发光元件、设置于所述光晶闸管与所述发光元件之间的隧道结层或具有金属导电性的III‑V族化合物层。

【技术实现步骤摘要】
光开关
本专利技术涉及一种光开关。
技术介绍
在日本专利文献特开平1-238962号公报中公开了一种发光元件阵列，将许多个可从外部控制阈值电压或阈值电流的发光元件进行一维、二维或三维排列，将控制各发光元件的阈值电压或阈值电流的电极用电气装置相互电连接，在各发光元件上连接从外部施加电压或电流的时钟线路。在日本专利文献特开2009-286048号公报中公开了一种自扫描型光源头，其具备基板、在基板上配设成阵列状的面发光型半导体激光器、排列于基板上并作为使所述面发光型半导体激光器的发光选择性地导通/截止的开关元件的晶闸管。在日本专利文献特开2001-308385号公报中公开了一种自扫描型发光装置，其构成pnpnpn6层半导体结构的发光元件，在两端的p型第一层和n型第6层、及中央的p型第三层和n型第四层上设置电极，使pn层担负发光二极管功能，使pnpn4层担负晶闸管功能。但是，在数据中心或超级计算机中，使用许多光通信器件。在此，由光纤等传送的光信号通过光通信器件被转换成电信号。而且，在电信号中，通过微处理器等信号处理器件实施了信号处理后，电信号通过光通信器件再次转换成光信号并通过光纤进行传送。即，被转换成光信号、电信号、光信号。因此，速度变慢，电力消耗增大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于，提供一种不必转换成电信号，通过光就能够进行信号处理的光开关。根据本专利技术的第一方面，提供一种光开关，其包括：光晶闸管、发光元件、隧道结层或具有金属导电性的III-V族化合物层。光晶闸管通过入射光而从截止状态转换到导通状态。发光元件当所述光晶闸管处于导通状态时输出出射光。隧道结层或具有金属导电性的III-V族化合物层设置于所述光晶闸管与所述发光元件之间。根据本专利技术的第二方面，提供根据第一方面的光开关，其特征在于，所述光晶闸管在栅极层具备控制电极。根据本专利技术的第三方面，提供根据第一或第二方面的光开关，其特征在于，所述发光元件包括半导体层，所述光晶闸管具备带隙能量比所述发光元件的所述半导体层的带隙能量小的电压降低层。根据本专利技术的第四方面，提供根据第一至第三方面中任一方面的光开关，其特征在于，所述发光元件的电流路径狭窄。根据本专利技术的第五方面，提供根据第一至第四方面中任一方面的光开关，其特征在于，所述光晶闸管在输出来自所述发光元件的所述出射光的路径上具备开口部。根据本专利技术的第六方面，提供根据第五方面的光开关，其特征在于，所述光晶闸管的所述开口部的侧壁倾斜以便接受所述入射光。根据本专利技术的第七方面，提供根据第一至第六方面中任一方面的光开关，其特征在于，所述光晶闸管的接受所述入射光的一侧、即形成电极的面包括未被该电极覆盖的部分。根据本专利技术的第八方面，根据第一至第七方面中任一方面的光开关，其特征在于，所述发光元件包括发光层，所述光开关包括与所述发光元件的所述发光层相对设置的分布式布拉格反射层。根据本专利技术的第九方面，提供根据第一至第八方面中任一方面的光开关，其特征在于，所述发光元件在所述光晶闸管为截止状态期间，被施加维持在输出光量比所述出射光小的光的状态的偏置电压。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：根据本专利技术的第一方面，能够不必转换成电信号而是通过光进行信号处理。根据本专利技术的第二方面，与不具备控制电极的情况相比，能够调整使光晶闸管导通的入射光的光量。根据本专利技术的第三方面，与不具备电压降低层的情况相比，能够降低驱动电压。根据本专利技术的第四方面，与不使电流路径狭窄的情况相比，能够实现低耗电量化。根据本专利技术的第五方面，与在出射光的路径上不设置开口部的情况相比，对入射光的灵敏度提高。根据本专利技术的第六方面，与开口部的侧壁不接受入射光的情况相比，对入射光的灵敏度进一步提高。根据本专利技术的第七方面，入射光进入的一侧被电极覆盖的情况相比，对入射光的灵敏度提高。根据本专利技术的第八方面，与未使用分布式布拉格反射层的情况相比，光利用效率提高。根据本专利技术的第九方面，与不施加偏置电压的情况相比，发光元件的响应特性改善。附图说明将基于下列附图详细说明本专利技术的实施方式，其中：图1是说明第一实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图，(c)是等效电路；图2是进一步说明光晶闸管与垂直腔面发射激光器的层叠结构的图，(a)是光晶闸管与垂直腔面发射激光器的层叠结构的示意性能带图，(b)是隧道结层的反向偏压状态中的能带图，(c)示出隧道结层的电流电压特性；图3是说明光开关的制造方法的图，(a)是半导体层叠体形成步骤，(b)是阴极电极形成步骤，(c)是露出隧道结层的蚀刻步骤，(d)是电流狭窄层中的电流阻止部形成步骤，(e)是露出p栅极层的蚀刻步骤，(f)是阳极电极形成步骤；图4是说明构成金属导电性III-V族化合物层的材料的图，(a)示出InNAs相对于InN的组成比x的带隙，(b)示出InNSb相对于InN的组成比x的带隙，(c)相对于带隙示出IV族元素及III-V族化合物的晶格常数；图5是说明具备电压降低层的光晶闸管与垂直腔面发射激光器层叠而成的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图，(c)是等效电路；图6是说明晶闸管的结构及其特性的图，(a)是说明具备电压降低层的晶闸管的结构的剖面图，(b)是说明不具备电压降低层的晶闸管的结构的剖面图，(c)示出这些晶闸管的特性；图7是说明构成半导体层的材料的带隙能量的图；图8是说明光开关进行的逻辑运算的图，(a)是逻辑积(AND)电路，(b)是逻辑和(OR)电路；图9是说明通过光开关进行的其它逻辑运算的图，(a)是否定逻辑积(NAND)电路，(b)是否定逻辑和(NOR)电路；图10是说明如何与光开关结合(耦合)的例子的图，(a)、(b)、(c)是使入射光向光开关的表面入射并从表面取出出射光的情况；图11是说明如何与光开关的结合(耦合)的例子的图，(a)、(b)是使入射光向光开关的背面入射并从表面取出出射光的情况；图12是说明第二实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图，(c)是等效电路；图13是说明第三实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图；图14是说明第四实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图；图15是说明第五实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图，(c)是等效电路；图16是说明第六实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图；图17是说明第七实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图；图18是说明第八实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是等效电路；图19是示出第九实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图，(c)是等效电路；图20是示出第十实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图，(c)是等效电路；以及图21是示出第十一实施方式的光开关的图，(a)是剖面图，(b)是俯视图，(c)是等效电路。具体实施方式在此，所谓光开关是指若光被输入则与之相应地输出光的部件。即，若光信号被输入，则光开关输出光信号。因此，不需要进行从光信号向电信号的转换及从电信号向光信号的转换。另外，为了代替电信号而仅用光信号进行信号处理，要求光开关能够通过光进行逻辑积(AND)、逻辑和(OR)等逻辑运算。而且，要求光开关能够实现信号放大(Reamp)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光开关，其特征在于，包括：光晶闸管，其通过入射光而从截止状态转换到导通状态；发光元件，其当所述光晶闸管处于导通状态时，输出出射光；隧道结层或具有金属导电性的III‑V族化合物层，其设置于所述光晶闸管与所述发光元件之间。

【技术特征摘要】
2016.06.30 JP 2016-1297561.一种光开关，其特征在于，包括：光晶闸管，其通过入射光而从截止状态转换到导通状态；发光元件，其当所述光晶闸管处于导通状态时，输出出射光；隧道结层或具有金属导电性的III-V族化合物层，其设置于所述光晶闸管与所述发光元件之间。2.根据权利要求1所述的光开关，其中，所述光晶闸管在栅极层具备控制电极。3.根据权利要求1所述的光开关，其中，所述发光元件包括半导体层，所述光晶闸管具备带隙能量比所述发光元件的所述半导体层的带隙能量小的电压降低层。4.根据权利要求1所述的光开关，其中，所述发光元件的电流路径狭窄...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤崇，
申请(专利权)人：富士施乐株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP