端面発光レーザー (EEL) の概要

端面発光レーザー (EEL) の概要
高出力の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る。端面発光型半導体レーザは、半導体結晶の自然解離面で共振器が構成され、レーザ先端から出力光が出射されます。端面発光型半導体レーザは高出力が得られますが、出力スポットは楕円形で、ビーム品質は悪く、ビーム整形システムを使用してビーム形状を修正する必要があります。
端面発光型半導体レーザの構造を次の図に示します。 EELの光共振器は半導体チップの表面と平行であり、半導体チップの端でレーザーを放射するため、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が出力するレーザー光は一般にビーム断面が非対称で角度発散が大きく、ファイバーや他の光学部品との結合効率が低い。

EEL 出力の増加は、活性領域での廃熱の蓄積と半導体表面の光損傷によ​​って制限されます。導波路面積を増やして活性領域での廃熱蓄積を減らして熱放散を改善し、光出力面積を増やしてビームの光パワー密度を減らして光損傷を回避することで、最大数百ミリワットの出力パワーを実現できます。単一横モード導波路構造で達成されます。
100mm導波路の場合、単一の端面発光レーザーは数十ワットの出力を達成できますが、現時点では導波路はチップ面上で高度にマルチモードになっており、出力ビームのアスペクト比も100:1に達します。複雑なビーム整形システムが必要です。
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、半導体レーザチップ単体の出力を向上させる主な方法は、チップの発光領域の幅を広げることである。ただし、ストリップ幅を大きくしすぎると、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なり、光出力の均一性が大幅に低下し、出力パワーはストリップ幅に比例して増加しないため、単一チップは非常に限られています。出力電力を大幅に向上させるために、アレイ技術が登場します。この技術は、同一基板上に複数のレーザーユニットを集積するため、アレイ内の各発光ユニットを光分離技術で分離することにより、各発光ユニットが遅軸方向に一次元アレイとして整列します。 、それらが互いに干渉しないように、多開口レーザーを形成し、集積される発光ユニットの数を増やすことによってチップ全体の出力パワーを高めることができます。この半導体レーザチップは、半導体レーザアレイ（ＬＤＡ）チップであり、半導体レーザバーとも呼ばれる。