光・電子デバイス集積・多機能化

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近年、光の並列性が、ニューラルネットワークをはじめとする並列情報処理方式と非常に整合性が良いことから、光情報処理が大いに注目され、その並列性を生かすための主要デバイスの実現が強く望まれている。本研究はこれらの要望に応えるべく、半導体レーザ(LD)、異種接合フォトトランジスタ(HPT)といった基本的な光・電子デバイスを集積化し、光増幅、光スイッチ、光双安定等の光領域における重要な機能を数多く兼ね備えた新しい高機能光デバイスを実現することを目的としている。本年度得られた成果は以下のようにまとめられる。(1)LPE法により2つのLD上に6つのHPTを直接・垂直に集積化した全く新たなデバイスを実現した(図1参照)。ここで6つのHPTのうち、4つ(HPT-A,B,E,F)はLDストライプ直上(LD1,2上)に集積化され、他の2つは2つのLDストライプの中間の位置に集積化されている。(2)この集積デバイスにおいて、2つのLDとLD直上に集積された3つのHPT、すなわちLD1+HPT-A,LD1+HPT-B,LD2+HPT-C部を用いることにより、4重安定状態間のセット機能を、さらにHPT-Cを用いることによりそのリセット機能を実現した。(3)またHPT-A+DI1およびHPT-E+LD2部を用いることにより、光2値フリップフロップ機能を実現した。さらにHPT-A+LD1,HPT-B+LD1,HPT-E+LD2,HPT-F+LD2部を用いることにより、光3値フリップ・フロップ機能を実現した。(4)(3)と同じ構成により、光2値および3値コンパレータ機能を実現した。以上の機能は全て、本研究により初めて実現されたもので、結果は多数の学術論文や、国際会議において報告した。またFiber and Integrated Opticsという雑誌において招待論文の依頼を受けた。