理想的なレーザー光源の選択：端面発光半導体レーザー パート1

理想の選択レーザー光源: 端面発光半導体レーザー
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、端面発光レーザーチップ（EEL）と垂直共振器面発光レーザーチップ（VCSEL）に分けられ、その具体的な構造の違いは図1に示されている。垂直共振器面発光レーザーと比較して、端面発光半導体レーザー技術の開発はより成熟しており、広い波長範囲、高い電気光学的端面発光半導体レーザーは、変換効率、大出力などの利点を有し、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、その応用範囲は産業、通信、科学、民生、軍事、航空宇宙に及びます。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、その応用展望はますます広がっています。
次に、側面発光のユニークな魅力をさらに理解していただくために、半導体レーザー.

図1（左）側面発光半導体レーザーと（右）垂直共振器面発光レーザーの構造図

2. エッジ発光半導体の動作原理レーザ
端面発光型半導体レーザーの構造は、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ー（上部ブラッグミラーと下部ブラッグミラーで構成）の共振器とは異なり、端面発光型半導体レーザー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。典型的なEELデバイス構造と共振器構造を図2に示します。端面発光型半導体レーザーデバイスでは、共振器内でのモード選択によって光子が増幅され、基板表面と平行な方向にレーザーが形成されます。端面発光型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つとなっています。

端面発光型半導体レーザーの性能評価指標も他の半導体レーザーと一致しており、(1)レーザー発振波長、(2)閾値電流Ith、つまりレーザーダイオードがレーザー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したときの駆動電流、このパラメータはレーザー駆動回路の設計と変調に適用されます、(4)スロープ効率、(5)垂直発散角θ⊥、(6)水平発散角θ‖、(7)電流Im、つまり定格出力時の半導体レーザーチップの電流サイズなどが含まれます。

3. GaAsおよびGaN系端面発光半導体レーザーの研究進展
GaAs半導体材料をベースと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一つです。現在、GAASベースの近赤外帯（760～1060 nm）端面発光型半導体レーザーは広く商業的に利用されています。SiとGaAsに続く第三世代の半導体材料であるGaNは、その優れた物理的・化学的特性から、科学研究と産業界で広く注目されています。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型レーザーは産業化されました。