エッジ発光レーザー（EEL）の紹介

エッジ発光レーザー（EEL）の紹介
高出力半導体レーザー出力を得るために、現在の技術では端面発光構造が採用されています。端面発光型半導体レーザーの共振器は半導体結晶の自然解離面で構成され、出力ビームはレーザーの先端から放射されます。端面発光型半導体レーザーは高出力を達成できますが、出力スポットが楕円形になり、ビーム品質が劣るため、ビーム整形システムを用いてビーム形状を修正する必要があります。
下図は、端面発光型半導体レーザーの構造を示しています。EELの光共振器は半導体チップの表面と平行に配置されており、半導体チップの端からレーザーを放射します。これにより、高出力、高速、低ノイズのレーザー出力を実現できます。しかし、EELから出力されるレーザービームは、一般的にビーム断面が非対称で、角度の広がりが大きいため、ファイバーやその他の光学部品との結合効率が低くなります。

EEL出力の増加は、活性領域における廃熱蓄積と半導体表面への光損傷によ​​って制限されます。導波路面積を拡大して活性領域における廃熱蓄積を低減し放熱性を向上させるとともに、光出力面積を拡大してビームの光パワー密度を低減し光損傷を回避することで、単一横モード導波路構造において最大数百ミリワットの出力を達成できます。
100mm導波管の場合、単一の端面発光レーザーで数十ワットの出力を達成できますが、この時点では導波管はチップの平面上で高度にマルチモードになり、出力ビームのアスペクト比も100:1に達するため、複雑なビーム成形システムが必要になります。
材料技術やエピタキシャル成長技術に新たなブレークスルーがないことを前提とすると、単一半導体レーザーチップの出力を向上させる主な方法は、チップの発光領域のストリップ幅を広げることです。しかし、ストリップ幅を広げすぎると、横高次モード発振やフィラメント状発振が発生しやすく、光出力の均一性が大幅に低下します。また、出力はストリップ幅に比例して増加しないため、単一チップの出力は極めて限られています。出力を大幅に向上させるために、アレイ技術が登場しました。この技術は、複数のレーザーユニットを同一基板上に集積し、各発光ユニットをスロー軸方向に1次元アレイ状に並べます。アレイ内の各発光ユニットを光分離技術を用いて分離することで、互いに干渉することなく、マルチアパーチャレーザーを形成します。集積する発光ユニットの数を増やすことで、チップ全体の出力を向上させることができます。この半導体レーザー チップは、半導体レーザー アレイ (LDA) チップであり、半導体レーザー バーとも呼ばれます。