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光入力方法、光入出力方法及び光入出力装置

国内特許コード P09A015023
整理番号 P2002-089-JP01
掲載日 2010年2月19日
出願番号 特願2003-048811
公開番号 特開2004-258303
登録番号 特許第3962811号
出願日 平成15年2月26日(2003.2.26)
公開日 平成16年9月16日(2004.9.16)
登録日 平成19年6月1日(2007.6.1)
発明者
  • 戸田 泰則
出願人
  • 国立大学法人 北海道大学
発明の名称 光入力方法、光入出力方法及び光入出力装置
発明の概要

【課題】量子ドット群の中から非局所的な励起光により、1又は複数の任意の量子ドットを選択する。
【解決手段】3つのエネルギーに対してピークを有する励起光を光素子に照射すると(光の位相をφ1、φ2及びφ3とする)、φ1、φ2及びφ3の和集合(φ1+φ2+φ3)で表される励起準位(共鳴準位)を具備する量子ドットのみが励起(選択)され、量子ドットの分布は非常に離散的になり、単一、或いは、複数の所望の量子ドットのみを選択することができる。
【選択図】 図7

従来技術、競合技術の概要
最近、nmオーダのサイズを有する半導体量子ドットなどの微細素子に関する研究が盛んになってきている。半導体量子ドットなどの微細素子においては量子効果が顕著に現れるため、様々な新しいデバイスへの応用が期待される。
産業上の利用分野
本発明は、多数の微細素子を含む微細素子群の光入出力技術に関し、特に量子ドットなどの微細素子における不均一な光学特性を利用する特定の微細素子の非局所的な選択技術に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 不均一性に基づいて異なる複数の第N励起準位(N>1)をもつ複数の微細素子を含む微細素子群の中から任意の微細素子を選択する微細素子の選択方法であって、
選択する微細素子の前記複数の第N励起準位に対応するエネルギーを有する光波束を励起光として生成する励起光生成ステップと、
前記微細素子群に対して前記励起光を非局所的に照射するステップと、
を有する光入力方法。
【請求項2】 前記励起光生成ステップは、
広い周波数帯域を持つ光パルスに対して、複数の各周波数に対して個別の位相変調を施すステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の光入力方法。
【請求項3】 前記励起光生成ステップは、
前記位相変調により異なる位相変調が施された光の位相の和集合に対応する励起準位を有する微細素子のみを選択するように複数のエネルギーに対してピークを有する励起光を生成するステップを含むことを特徴とする請求項2に記載の光入出力方法。
【請求項4】 それぞれ異なる位相変調を加えて励起光を作成することにより、前記複数の励起準位を有する微細素子において、その基底準位の波動関数が異なる位相変調の和に対応するように位相差が略ゼロの位相変調を施すことにより基底準位が空の状態であるオン状態を生成し、位相差が略πとなるように位相変調を施すことにより基底準位のキャリアの波動関数が弱められ、基底準位が埋まっている状態でありオフ状態を生成することを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の光入出力方法。
【請求項5】 前記励起光は、フェムト秒光パルスレーザ光の各エネルギーに対して異なる位相変調を施すことにより生成されたものであることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の光入力方法。
【請求項6】 不均一性に基づいて異なる複数の第N励起準位を (N>1)を有する複数の微細素子を含む微細素子群のうちから選択する微細素子の前記複数の励起準位に対応するエネルギーを有する光波束を生成し前記微細素子群に対して励起光として非局所的に照射する光波束照射装置と、
該光波束照射装置からの照射光により選択された前記微細素子に基づく前記微細素子群における前記励起光を照射する前後における前記微細素子の基底準位に対応する信号光を照射することにより得られる特性変化を検知する出力部と
を有する光入出力装置。
【請求項7】 前記選択する微細素子の前記複数の励起準位の少なくともいずれかに対応するエネルギーに対するピークを有する光波束は、広い周波数帯域を持つ光パルスに対して複数の周波数に個別の位相変調を施すことにより生成されることを特徴とする請求項6に記載の光入力装置。
【請求項8】 それぞれ異なる位相変調を加えて励起光を作成することにより、前記複数の励起準位を有する微細素子において、その基底準位の波動関数が異なる位相変調の和に対応するように位相差が略ゼロの位相変調を施すことにより基底準位が空の状態であるオン状態を生成し、位相差が略πとなるように位相変調を施すことにより基底準位のキャリアの波動関数が弱められ、基底準位が埋まっている状態でありオフ状態を生成することを特徴とする請求項6又は7に記載の光入出力装置。
【請求項9】 前記光波束照射装置は、
フェムト秒光パルスを空間的に異なる波長に分解する第1の光分散素子と、
該第1の光分散素子により生成された分散光を集めて平行光として出射する集光光学装置と、
前記平行光を位相変調させる空間位相変調器と、
位相変調された前記平行光を逆変換させる第2の光分散素子と
を有することを特徴とする請求項6から8までのいずれか1項に記載の光入出力装置。
【請求項10】 さらに、前記出力部により検知された前記微細素子群の特性変化を、前記光波束と対応させて記憶する記憶部を有する制御装置を備えた
請求項6から9までのいずれか1項に記載の光入出力装置。
【請求項11】 不均一性に基づいて異なる複数の第N励起準位を (N>1)を有する複数の微細素子を含む微細素子群のうちから選択する微細素子の前記複数の励起準位に対応するエネルギーを有する光波束を前記微細素子群に対して励起光として非局所的に照射する光波束照射装置と、
該光波束装置からの照射光により選択された前記微細素子に基づく前記微細素子群の特性変化を検知する出力検出部であって、前記微細素子群に対して所定の信号光を照射する信号光照射装置と、
前記所定の信号光の変化を検出する検出部と、を有する出力検出部と
を有する光入出力装置。
【請求項12】 不均一性に基づいて異なる複数の第N励起準位を (N>1)を有する複数の微細素子を含む微細素子群のうちから選択する微細素子の前記複数の励起準位に対応するエネルギーを有する光波束を前記微細素子群に対して励起光として非局所的に照射する光波束照射装置と、
前記微細素子群に対して基底準位に対応する信号光を照射する信号光照射装置と
を有する光インターコネクション装置。
【請求項13】 整列して配置された請求項6から11までのいずれか1項に記載の複数の微細素子群と、該微細素子群の基底準位を同じに調整する調整手段とを有する微細素子ネットワークであって、
選択する微細素子の複数の励起準位に対応する特定のエネルギーのピークを有する光波束を照射することにより、基底準位が空になる前記選択された複数の励起準位を有する微細素子のみにより形成される伝導キャリアの通過経路を形成することを特徴とする
微細素子ネットワーク。
産業区分
  • 光学装置
  • 固体素子
  • 電子応用機器
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003048811thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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