理想的なレーザー光源の選択: 端面発光半導体レーザー 第 1 部

理想の選択レーザー光源: 端面発光型半導体レーザー
1. はじめに
半導体レーザーチップは、共振器の製造プロセスの違いにより端面発光レーザチップ（EEL）と垂直共振器面発光レーザチップ（VCSEL）に分けられ、具体的な構造の違いを図1に示します。発光半導体レーザー技術の開発はより成熟しており、波長範囲が広く、高精度です。電気光学変換効率、大出力などの利点があり、レーザー加工、光通信などの分野に非常に適しています。現在、端面発光半導体レーザーはオプトエレクトロニクス産業の重要な部分を占めており、その用途は産業、電気通信、科学、消費者、軍事、航空宇宙に及んでいます。技術の発展と進歩に伴い、端面発光半導体レーザーの出力、信頼性、エネルギー変換効率は大幅に向上し、その応用の可能性はますます広がっています。
次に、側面発光ならではの魅力をさらにご案内します。半導体レーザー.

図1（左）面発光半導体レーザと（右）垂直共振器面発光レーザの構造図

2. エッジエミッション半導体の動作原理レーザ
端面発光型半導体レーザの構造は、半導体活性領域、励起光源、光共振器の3つの部分に分けられます。垂直共振器面発光レーザの共振器（上下のブラッグミラーで構成される）とは異なり、端面発光型半導体レーザデバイスの共振器は主に両面の光学膜で構成されています。代表的なEELデバイス構造と共振器構造を図2に示します。端面発光半導体レーザデバイスの光子は共振器内でのモード選択により増幅され、基板面に平行な方向にレーザが形成されます。端面発光半導体レーザーデバイスは動作波長範囲が広く、多くの実用用途に適しているため、理想的なレーザー光源の 1 つとなります。

端面発光型半導体レーザの性能評価指標も、次のような他の半導体レーザと一致しています。 (1) レーザ発振波長。 （２）閾値電流Ｉｔｈ、すなわちレーザダイオードがレーザ発振を開始する電流。 (3) 動作電流 Iop、つまりレーザー ダイオードが定格出力に達するときの駆動電流。このパラメーターはレーザー駆動回路の設計と変調に適用されます。 (4) 斜面効率。 （５）垂直発散角θ⊥； （６）水平発散角θ∥； (7) 電流 Im、つまり半導体レーザチップの定格出力時の電流の大きさを監視します。

3. GaAsおよびGaNベースの端面発光半導体レーザーの研究の進展
GaAs半導体材料をベースにした半導体レーザーは、最も成熟した半導体レーザー技術の1つです。現在、GAAS ベースの近赤外帯 (760 ～ 1060 nm) 端面発光半導体レーザーが広く実用化されています。 GaN は、Si、GaAs に続く第 3 世代の半導体材料として、その優れた物理的および化学的特性により、科学研究や産業で広く関心を集めています。 GAN ベースの光電子デバイスの開発と研究者の努力により、GAN ベースの発光ダイオードと端面発光レーザーが工業化されました。