Abstract

An optical flip-flop using parallel-connected pnpn (thyristor) structures is demonstrated for the first time to our knowledge. We utilize the differential optical switching technique for inverting the state of the flip-flop and the slow dissipation of carriers stored in the gate layers of pnpn structures for retaining the state. The flip-flop operation with 7.2 pJ of optical input energy was attained by using an AlGaAs/GaAs device. The expansibility to monolithic two-dimensional arrays, the high on–off contrast, and the high optical gain of the flip-flop are useful in the design and fabrication of optical parallel processing systems.

© 1990 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. L. Lentine, H. S. Hinton, D. A. B. Miller, J. E. Henry, J. E. Cunningham, L. M. F. Chirovsky, in Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (Optical Society of America, Washington, D.C., 1987), paper ThT12.
  2. A. L. Lentine, L. M. F. Chirovsky, L. A. D’asaro, C. W. Tu, D. A. B. Miller, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 129 (1989).
    [CrossRef]
  3. J. M. Liu, Y. C. Chen, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 298 (1985).
  4. S. Yamakoshi, in Digest of Conference on Integrated Optics and Optical Fiber Communication (Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Tokyo, 1989), paper 21A3.
  5. S. Suzuki, T. Terakado, K. Komatsu, K. Nagashima, A. Suzuki, M. Kondo, IEEE J. Lightwave Technol. LT-4, 894 (1986).
    [CrossRef]
  6. K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Electron. Lett. 25, 433 (1989).
    [CrossRef]
  7. K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 370 (1989).
    [CrossRef]
  8. K. Kasahara, Y. Tashiro, N. Hamao, M. Sugimoto, T. Yanase, Appl. Phys. Lett. 52, 679 (1988).
    [CrossRef]
  9. G. W. Taylor, D. L. Crawford, J. G. Simmons, Appl. Phys. Lett. 54, 543 (1989).
    [CrossRef]
  10. G. W. Taylor, J. G. Simmons, A. Y. Cho, R. S. Mand, J. Appl. Phys. 59, 596 (1986).
    [CrossRef]
  11. J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).
  12. N. H. Farhat, D. Psaltis, A. Prata, E. Paek, Appl. Opt. 24, 1469 (1985).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. K. Kyuma, J. Ohta, K. Kojima, T. Nakayama, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 475 (1988).
  14. J. Ohta, M. Takahashi, Y. Nitta, S. Tai, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Opt. Lett. 14, 844 (1989).
    [CrossRef] [PubMed]

1989 (5)

A. L. Lentine, L. M. F. Chirovsky, L. A. D’asaro, C. W. Tu, D. A. B. Miller, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 129 (1989).
[CrossRef]

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Electron. Lett. 25, 433 (1989).
[CrossRef]

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 370 (1989).
[CrossRef]

G. W. Taylor, D. L. Crawford, J. G. Simmons, Appl. Phys. Lett. 54, 543 (1989).
[CrossRef]

J. Ohta, M. Takahashi, Y. Nitta, S. Tai, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Opt. Lett. 14, 844 (1989).
[CrossRef] [PubMed]

1988 (3)

K. Kyuma, J. Ohta, K. Kojima, T. Nakayama, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 475 (1988).

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

K. Kasahara, Y. Tashiro, N. Hamao, M. Sugimoto, T. Yanase, Appl. Phys. Lett. 52, 679 (1988).
[CrossRef]

1986 (2)

G. W. Taylor, J. G. Simmons, A. Y. Cho, R. S. Mand, J. Appl. Phys. 59, 596 (1986).
[CrossRef]

S. Suzuki, T. Terakado, K. Komatsu, K. Nagashima, A. Suzuki, M. Kondo, IEEE J. Lightwave Technol. LT-4, 894 (1986).
[CrossRef]

1985 (2)

N. H. Farhat, D. Psaltis, A. Prata, E. Paek, Appl. Opt. 24, 1469 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

J. M. Liu, Y. C. Chen, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 298 (1985).

Arent, D. J.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Asher, S.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Borghs, G.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Chen, Y. C.

J. M. Liu, Y. C. Chen, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 298 (1985).

Chirovsky, L. M. F.

A. L. Lentine, L. M. F. Chirovsky, L. A. D’asaro, C. W. Tu, D. A. B. Miller, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 129 (1989).
[CrossRef]

A. L. Lentine, H. S. Hinton, D. A. B. Miller, J. E. Henry, J. E. Cunningham, L. M. F. Chirovsky, in Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (Optical Society of America, Washington, D.C., 1987), paper ThT12.

Cho, A. Y.

G. W. Taylor, J. G. Simmons, A. Y. Cho, R. S. Mand, J. Appl. Phys. 59, 596 (1986).
[CrossRef]

Crawford, D. L.

G. W. Taylor, D. L. Crawford, J. G. Simmons, Appl. Phys. Lett. 54, 543 (1989).
[CrossRef]

Cunningham, J. E.

A. L. Lentine, H. S. Hinton, D. A. B. Miller, J. E. Henry, J. E. Cunningham, L. M. F. Chirovsky, in Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (Optical Society of America, Washington, D.C., 1987), paper ThT12.

D’asaro, L. A.

A. L. Lentine, L. M. F. Chirovsky, L. A. D’asaro, C. W. Tu, D. A. B. Miller, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 129 (1989).
[CrossRef]

Farhat, N. H.

Hamao, N.

K. Kasahara, Y. Tashiro, N. Hamao, M. Sugimoto, T. Yanase, Appl. Phys. Lett. 52, 679 (1988).
[CrossRef]

Hanna, M.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Hara, K.

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Electron. Lett. 25, 433 (1989).
[CrossRef]

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 370 (1989).
[CrossRef]

Harvey, M. G.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Hayes, R.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Henry, J. E.

A. L. Lentine, H. S. Hinton, D. A. B. Miller, J. E. Henry, J. E. Cunningham, L. M. F. Chirovsky, in Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (Optical Society of America, Washington, D.C., 1987), paper ThT12.

Hinton, H. S.

A. L. Lentine, H. S. Hinton, D. A. B. Miller, J. E. Henry, J. E. Cunningham, L. M. F. Chirovsky, in Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (Optical Society of America, Washington, D.C., 1987), paper ThT12.

Kasahara, K.

K. Kasahara, Y. Tashiro, N. Hamao, M. Sugimoto, T. Yanase, Appl. Phys. Lett. 52, 679 (1988).
[CrossRef]

Kojima, K.

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 370 (1989).
[CrossRef]

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Electron. Lett. 25, 433 (1989).
[CrossRef]

K. Kyuma, J. Ohta, K. Kojima, T. Nakayama, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 475 (1988).

Komatsu, K.

S. Suzuki, T. Terakado, K. Komatsu, K. Nagashima, A. Suzuki, M. Kondo, IEEE J. Lightwave Technol. LT-4, 894 (1986).
[CrossRef]

Kondo, M.

S. Suzuki, T. Terakado, K. Komatsu, K. Nagashima, A. Suzuki, M. Kondo, IEEE J. Lightwave Technol. LT-4, 894 (1986).
[CrossRef]

Kyuma, K.

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Electron. Lett. 25, 433 (1989).
[CrossRef]

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 370 (1989).
[CrossRef]

J. Ohta, M. Takahashi, Y. Nitta, S. Tai, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Opt. Lett. 14, 844 (1989).
[CrossRef] [PubMed]

K. Kyuma, J. Ohta, K. Kojima, T. Nakayama, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 475 (1988).

Lentine, A. L.

A. L. Lentine, L. M. F. Chirovsky, L. A. D’asaro, C. W. Tu, D. A. B. Miller, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 129 (1989).
[CrossRef]

A. L. Lentine, H. S. Hinton, D. A. B. Miller, J. E. Henry, J. E. Cunningham, L. M. F. Chirovsky, in Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (Optical Society of America, Washington, D.C., 1987), paper ThT12.

Liu, J. M.

J. M. Liu, Y. C. Chen, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 298 (1985).

Majerfeld, A.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Mand, R. S.

G. W. Taylor, J. G. Simmons, A. Y. Cho, R. S. Mand, J. Appl. Phys. 59, 596 (1986).
[CrossRef]

Matson, R.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Miller, D. A. B.

A. L. Lentine, L. M. F. Chirovsky, L. A. D’asaro, C. W. Tu, D. A. B. Miller, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 129 (1989).
[CrossRef]

A. L. Lentine, H. S. Hinton, D. A. B. Miller, J. E. Henry, J. E. Cunningham, L. M. F. Chirovsky, in Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (Optical Society of America, Washington, D.C., 1987), paper ThT12.

Mitsunaga, K.

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Electron. Lett. 25, 433 (1989).
[CrossRef]

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 370 (1989).
[CrossRef]

J. Ohta, M. Takahashi, Y. Nitta, S. Tai, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Opt. Lett. 14, 844 (1989).
[CrossRef] [PubMed]

Nagashima, K.

S. Suzuki, T. Terakado, K. Komatsu, K. Nagashima, A. Suzuki, M. Kondo, IEEE J. Lightwave Technol. LT-4, 894 (1986).
[CrossRef]

Nakayama, T.

K. Kyuma, J. Ohta, K. Kojima, T. Nakayama, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 475 (1988).

Nitta, Y.

Oh, E. G.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Ohta, J.

J. Ohta, M. Takahashi, Y. Nitta, S. Tai, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Opt. Lett. 14, 844 (1989).
[CrossRef] [PubMed]

K. Kyuma, J. Ohta, K. Kojima, T. Nakayama, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 475 (1988).

Paek, E.

Pankove, J. I.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Prata, A.

Psaltis, D.

Simmons, J. G.

G. W. Taylor, D. L. Crawford, J. G. Simmons, Appl. Phys. Lett. 54, 543 (1989).
[CrossRef]

G. W. Taylor, J. G. Simmons, A. Y. Cho, R. S. Mand, J. Appl. Phys. 59, 596 (1986).
[CrossRef]

Suda, D.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Sugimoto, M.

K. Kasahara, Y. Tashiro, N. Hamao, M. Sugimoto, T. Yanase, Appl. Phys. Lett. 52, 679 (1988).
[CrossRef]

Suzuki, A.

S. Suzuki, T. Terakado, K. Komatsu, K. Nagashima, A. Suzuki, M. Kondo, IEEE J. Lightwave Technol. LT-4, 894 (1986).
[CrossRef]

Suzuki, S.

S. Suzuki, T. Terakado, K. Komatsu, K. Nagashima, A. Suzuki, M. Kondo, IEEE J. Lightwave Technol. LT-4, 894 (1986).
[CrossRef]

Szmyd, D. M.

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Tai, S.

Takahashi, M.

Tashiro, Y.

K. Kasahara, Y. Tashiro, N. Hamao, M. Sugimoto, T. Yanase, Appl. Phys. Lett. 52, 679 (1988).
[CrossRef]

Taylor, G. W.

G. W. Taylor, D. L. Crawford, J. G. Simmons, Appl. Phys. Lett. 54, 543 (1989).
[CrossRef]

G. W. Taylor, J. G. Simmons, A. Y. Cho, R. S. Mand, J. Appl. Phys. 59, 596 (1986).
[CrossRef]

Terakado, T.

S. Suzuki, T. Terakado, K. Komatsu, K. Nagashima, A. Suzuki, M. Kondo, IEEE J. Lightwave Technol. LT-4, 894 (1986).
[CrossRef]

Tu, C. W.

A. L. Lentine, L. M. F. Chirovsky, L. A. D’asaro, C. W. Tu, D. A. B. Miller, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 129 (1989).
[CrossRef]

Yamakoshi, S.

S. Yamakoshi, in Digest of Conference on Integrated Optics and Optical Fiber Communication (Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Tokyo, 1989), paper 21A3.

Yanase, T.

K. Kasahara, Y. Tashiro, N. Hamao, M. Sugimoto, T. Yanase, Appl. Phys. Lett. 52, 679 (1988).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. Lett. (2)

K. Kasahara, Y. Tashiro, N. Hamao, M. Sugimoto, T. Yanase, Appl. Phys. Lett. 52, 679 (1988).
[CrossRef]

G. W. Taylor, D. L. Crawford, J. G. Simmons, Appl. Phys. Lett. 54, 543 (1989).
[CrossRef]

Electron. Lett. (1)

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, Electron. Lett. 25, 433 (1989).
[CrossRef]

IEEE J. Lightwave Technol. (1)

S. Suzuki, T. Terakado, K. Komatsu, K. Nagashima, A. Suzuki, M. Kondo, IEEE J. Lightwave Technol. LT-4, 894 (1986).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

J. M. Liu, Y. C. Chen, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 298 (1985).

IEEE Photon. Tech. Lett. (2)

A. L. Lentine, L. M. F. Chirovsky, L. A. D’asaro, C. W. Tu, D. A. B. Miller, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 129 (1989).
[CrossRef]

K. Hara, K. Kojima, K. Mitsunaga, K. Kyuma, IEEE Photon. Tech. Lett. 1, 370 (1989).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

G. W. Taylor, J. G. Simmons, A. Y. Cho, R. S. Mand, J. Appl. Phys. 59, 596 (1986).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. (2)

K. Kyuma, J. Ohta, K. Kojima, T. Nakayama, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 475 (1988).

J. I. Pankove, R. Hayes, A. Majerfeld, M. Hanna, E. G. Oh, D. M. Szmyd, D. Suda, S. Asher, R. Matson, D. J. Arent, G. Borghs, M. G. Harvey, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 963, 191 (1988).

Other (2)

A. L. Lentine, H. S. Hinton, D. A. B. Miller, J. E. Henry, J. E. Cunningham, L. M. F. Chirovsky, in Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (Optical Society of America, Washington, D.C., 1987), paper ThT12.

S. Yamakoshi, in Digest of Conference on Integrated Optics and Optical Fiber Communication (Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Tokyo, 1989), paper 21A3.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1
Fig. 1

Device configuration. Two optical inputs act as a set signal (S) and a reset signal (R), and two outputs act as complementary outputs Q and Q ¯.

Fig. 2
Fig. 2

Timing diagram of the S–R flip-flop operation showing the clock signal, the optical input signals S (set) and R (reset), and optical outputs Q and Q ¯. CP, clock pulse.

Fig. 3
Fig. 3

Experimental result of the S–R flip-flop operation shown in Fig. 2. All traces are optical signals. The period was 5 μsec at a 20% duty cycle.

Fig. 4
Fig. 4

Dependence of minimum optical input power on the interval between successive clock pulses. The inset is the wave form of the electric clock signal. The width of the clock pulse is 1 μsec.

Fig. 5
Fig. 5

Measured minimum optical input power as a function of the offset voltage. The inset is the wave form of the electric clock signal.

Metrics