第1章 レーザの原理 13 |
1-1 光とは何だろう 古典的な側面 14 |
光の性質 14 |
光の色と波長 15 |
1-2 光とは何だろう 現代的側面 : 量子的側面 16 |
プランク仮説 16 |
粒子としての性質 17 |
1-3 光の研究の歴史 19 |
光に関する考察の転機 19 |
1-4 光はどうすれば出るか 21 |
双極子放射とサイクロトロン放射 21 |
自然放出と誘導放出 22 |
1-5 光の受光(検出)はどうするか 光の吸収/受光の原理 24 |
1-6 レーザ光と普通の光の違い 28 |
1-7 レーザ光を出すための条件1 :反転分布 30 |
1-8 レーザ光を出すための条件2 :フィードバック 32 |
1-9 半導体レーザの基本構造 34 |
反転分布 34 |
光フィードバック 35 |
1-10 半導体レーザ以外にどんなレーザがあるのか 35 |
気体レーザ 35 |
固体レーザ 36 |
色素レーザ 36 |
自由電子レーザ 36 |
1-11 レーザ研究の歴史 38 |
マイクロ波の誘導放出現象 39 |
光メーザ 39 |
世界初のレーザ発振 40 |
第2章 半導体レーザの基礎 43 |
2-1 半導体からどうやって光が出るのか 半導体の発光原理と性質 43 |
光る半導体と光らない半導体 44 |
バンド間遷移 44 |
出てくる光の量 46 |
波長分布 47 |
2-2 半導体発光の寿命 結晶欠陥はなぜ悪い 48 |
非発光遷移 49 |
発光の劣化 50 |
2-3 半導体の中をどうやって光が進むのか 光導波の原理 50 |
光の導波 51 |
光モード 51 |
グース-ヘンヒェン効果 53 |
2-4 半導体レーザがサンドイッチ構造の理由 縦構造 1 : DH構造 54 |
DH構造の役割 55 |
2-5 量子井戸(Quantum Well) 構造 縦構造2 : QW 56 |
量子井戸構造 57 |
多重量子井戸構造 59 |
2-6 ゲイン・ガイド・レーザ 横構造1 60 |
横モード制御 61 |
ゲイン・ガイド 62 |
波面湾曲 63 |
テーパ・ストライプ構造 66 |
2-7 インデックス・ガイド・レーザ 横構造2 66 |
埋め込みリッジ 67 |
単-波長性 68 |
レーザ横構造の評価 68 |
2-8 レーザ構造は金太郎アメ 軸構造 69 |
振動モード 69 |
縦モード・スペクトル 72 |
第3章 半導体レーザの特性 73 |
3-1 半導体レーザの評価項目 特性概要 73 |
電気/光電特性 73 |
光学特性 74 |
エージング特性 75 |
3-2 V-1特性は普通のダイオードと違うのか 75 |
微小電流域, 立ち上がり領域 76 |
大電流領域 77 |
温度特性 77 |
3-3 しきい値がなぜあるのだろう L-1特性 78 |
しきい値 78 |
しきい値を下げる方法 80 |
微分効率 80 |
3-4 温度が上がると特性はどうなるか 温度特性 81 |
L-1特性の温度依存性 82 |
温度特性の改善 83 |
3-5 高速変調はどこまでかかるのか 84 |
変換特性 84 |
過渡応答 85 |
3-6 横モードって何だろう NFPについて 87 |
ホール・バーニング 87 |
キンク抑制 89 |
3-7 レーザ光放射角特性から何がわかるか FFPについて 89 |
光の回折効果 90 |
3-8 レーザの発振波長 1本だけか スペクトル 93 |
スペクトルの例 94 |
コヒーレンス特性 94 |
測定方法 95 |
3-9 レーザ光のノイズとは何か ノイズ特性と対策 96 |
固有ノイズと戻り光ノイズ 97 |
量子ノイズ 97 |
モード・ホップ・ノイズ 100 |
RINの戻り光量依存性 102 |
3-10 LD素子の寿命はどのくらいか 劣化する理由 103 |
端面劣化 104 |
結晶劣化 105 |
電極劣化 105 |
加速エージング試験 105 |
Appendix A レート方程式によるレーザの解析 108 |
第4章 半導体レーザの作成方法 113 |
4-1 半導体レーザはどうやって作るのか LD作成の全体フロー 114 |
結晶成長 115 |
電極 115 |
ペレタイズ 115 |
パッケージング 116 |
検査 116 |
4-2 結晶成長とは何か 116 |
液相成長法と気相成長法 117 |
MOCVD 118 |
4-3 電極はどうやって作るか 半導体への電流の流しかた 119 |
オーミック接触 119 |
4-4 端面のへき開はどうするか 鏡の作りかた 121 |
ラッピング 121 |
へき開 123 |
コーティング 123 |
4-5 実装/パッケージング 124 |
組み立て 124 |
熱放散と高周波技術 126 |
4-6 検査は何をやっているのか 測定工程 128 |
エージング 129 |
測定評価 130 |
第5章 半導体レーザの使用法と応用例 131 |
5-1 レーザを壊しやすい人 駆動時の注意点 131 |
静電破壊の対策 132 |
高温対策 133 |
目の保護 134 |
5-2 レーザを光らせるための電源回路 134 |
ACC駆動 135 |
APC駆動 135 |
変調 136 |
5-3 レーザ光はレンズや鏡で扱える どこまで絞れるのか 137 |
反射 137 |
集光 139 |
5-4 光ディスク用ピックアップの構造 光記録応用 141 |
光ディスク用ピックアップ(OP)の構成 142 |
シンプル化させた光ピックアップ 143 |
書き込み用OPの構成 145 |
5-5 ファイバ通信の構成 光通信応用 146 |
光ファイバ通信の光学系 146 |
BER特性 147 |
5-6 レーザ・ビーム・プリンタへの応用 149 |
レーザ・ビーム・プリンタの構成 149 |
LBP用LDに求められる特性 150 |
5-7 バーコード・リーダなどへの応用 152 |
バーコード・リーダの構成 153 |
BCR用LDに望まれる特性 154 |
第6章 最新~未来の半導体レーザ 155 |
6-1 半導体レーザはどう使われ、どう進化するのか 155 |
LDの進化 156 |
LDの応用ニーズ 157 |
6-2 赤色レーザ DVD用レーザ 158 |
off 基板 159 |
歪み量子井戸構造 160 |
6-3 青(紫)色レーザ GaNレーザ 161 |
GaN 基板 161 |
6-4 集積化レーザ マルチビームLD, 光IC, 光電IC 163 |
マルチビームLD 164 |
光集積化の課題 164 |
レーザ・カプラ 166 |
6-5 2波長集積レーザ/レーザ・カプラ 166 |
2波長レーザ 167 |
6-6 超低しきい値レーザ 171 |
低しきい値化の手法 171 |
超低しきい値レーザの構造 172 |
6-7 高出力レーザ 光りディスクの書き込み用LD 173 |
キンクの発生 174 |
熱飽和によるたわみ 177 |
COD 178 |
6-8 超高出力レーザ LDはどこまで光パワーを大きくできるのか 180 |
超高出力LDの構造 180 |
アレイとスタック 183 |
6-9 パルセーション・レーザ 低ノイズ・レーザ 184 |
振動の発生原理 184 |
可飽和吸収域 185 |
使用上の注意 187 |
6-10 通信用レーザに求められるもの DFBレーザ 188 |
光通信用LDに求められる条件 189 |
DFBレーザの技術 190 |
6-11 面発光レーザ VCSEL 192 |
VCSELの構造 192 |
特性 194 |
自然放出光の制御 195 |
6-12 歪み量子井戸レーザ 196 |
バンド構造 197 |
歪み量子井戸 198 |
6-13 量子細線/量子箱レーザ 199 |
特性の向上 201 |
技術的課題 201 |
ウォーミングアップ・クイズ レーザとは何か? 12 |
参考文献 203 |
用語解説 204 |
索引 213 |