半導体レーザ(LD:Laser Diode)とは、半導体に電流を流してレーザ発振させる素子です。そのままレーザーダイオードという名称を用いることも多く、半導体レーザー・レーザーダイオードそれぞれの名称で商品展開されていますがどちらも同じものです。
発光の仕組みは発光ダイオード(LED)と同じで、p-n接合の順方向に電流を流すことによって起こります。順方向とはp側がプラス、n側がマイナスになるように電源を繋ぐとn側から電子、p側から正孔が流れ込み、接合部分で両者が出会い、電子が正孔に向かって落ち込むときに光が出ます。
用途としては、半導体励起固体(DPSS)レーザの励起光、ガスセンシング、バーコードリーダーおよびレーザーポインター、ディスクの読み取り・記録、光ファイバ通信、材料加工など多岐にわたっており、半導体レーザ(LD)は最も幅広く使われているレーザです。
半導体レーザ(レーザーダイオード)の発光の仕組み
半導体レーザの基本的な構造は図1のようになっています。活性層(発光層)をn型とp型のクラッド層で挟んだ構造(ダブルへテロ構造)がn型基板上に作られており、電極から電流を流せます。活性層の端面は光が反射するようになっています。順方向に電圧をかけると n型クラッド層から電子が、p型クラッド層からホールが活性層に流入し、活性層内で再結合して発光します。この光はまだレーザ光ではありませんが、クラッド層の屈折率が活性層より低いので光は活性層に閉じこめられ、また、活性層の両端面が反射鏡の役目をするので光は活性層内を増幅されながら往復して誘導放出(位相の揃った強い光が発生する現象)を生じてレーザ発振が起こります。活性層内を光が往復して誘導放出が起こるかどうかがLDとLEDの違いで、LEDの場合は発光した光がそのまま外部に放出されます
