理想的なレーザー光源の選択：エッジ発光型半導体レーザー　パート1

理想の選択レーザー光源エッジ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応じて、エッジ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）に分類され、その具体的な構造上の違いを図1に示す。垂直共振器面発光レーザーと比較して、エッジ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、高い電気光学変換効率、高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、エッジ発光型半導体レーザーは光電子産業の重要な一部であり、その用途は産業、通信、科学、民生、軍事、航空宇宙に及んでいます。技術の発展と進歩に伴い、エッジ発光型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、その応用範囲はますます広がっています。
次に、側面発光の独特な魅力をさらに深く理解していただけるようご案内します。半導体レーザー.

図1（左）側面発光型半導体レーザーと（右）垂直共振器面発光型レーザーの構造図

2. エッジ放出型半導体の動作原理レーザ
エッジ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。垂直共振器面発光型レーザーの共振器（上下のブラッグミラーで構成）とは異なり、エッジ発光型半導体レーザーの共振器は主に両面に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。エッジ発光型半導体レーザーデバイスでは、共振器内でモード選択により光子が増幅され、基板表面に平行な方向にレーザー光が生成されます。エッジ発光型半導体レーザーデバイスは動作波長範囲が広く、多くの実用的な用途に適しているため、理想的なレーザー光源の一つとなっています。

エッジ発光型半導体レーザーの性能評価指標は、他の半導体レーザーと同様であり、以下の項目が含まれます。(1) レーザー発振波長、(2) しきい値電流 Ith、すなわち、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、すなわち、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使用されます。(4) 傾斜効率、(5) 垂直発散角 θ⊥、(6) 水平発散角 θ∥、(7) モニター電流 Im、すなわち、定格出力時の半導体レーザーチップの電流値。

3．GaAsおよびGaN系エッジ発光半導体レーザーの研究進捗状況
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）エッジ発光型半導体レーザーは、商業的に広く利用されています。SiとGaAsに続く第3世代半導体材料である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エッジ発光型レーザーが実用化されています。