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C&E基礎解説シリーズ 2 【シリーズ一覧へ】

わかる半導体レーザの基礎と応用【オンデマンド版】

レーザ・ダイオードの発光原理および諸特性とその展望

平田 照二 著
A5判 216ページ
定価2,052円(税込)
JAN9784789852296

2001年11月20日発行

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 レーザ(LASER)は,波長が純粋で位相が整った光であり,その特性を利用した科学研究はもちろんのこと,工学分野や医療現場などで広範に活用されてきました.とくに半導体レーザの進歩は目覚しく,光ディスクの記録/再生から光ファイバによる情報通信まで,私たちの身近にあるエレクトロニクス機器に応用されてきています.
 本書は,現代テクノロジの代表ともいえる半導体レーザの動作メカニズムから,その特性,応用方法,これからの展開について,わかりやすく解説した入門書です.レーザ技術に興味のある初心者から光エレクトロニクスの専門家まで,半導体レーザとその応用に関する基礎を固めるために活用していただける1冊です.


目次

第1章 レーザの原理
  1-1 光とは何だろう…古典的側面
    光の性質
    光の色と波長
  1-2 光とは何だろう…現代的側面:量子的側面
    プランク仮説
    粒子としての性質
  1-3 光の研究の歴史
    光に関する考察の転機
  1-4 光はどうすれば出るか
    双極子放射とサイクロトロン放射
    自然放出と誘導放出
  1-5 光の受光(検出)はどうするか…光の吸収/受光の原理
  1-6 レーザ光と普通の光の違い
  1-7 レーザ光を出すための条件1:反転分布
  1-8 レーザ光を出すための条件2:フィードバック
  1-9 半導体レーザの基本構造
    反転分布
    光フィードバック
  1-10 半導体レーザ以外にどんなレーザがあるのか
    気体レーザ
    固体レーザ
    色素レーザ
    自由電子レーザ
  1-11 レーザ研究の歴史
    マイクロ波の誘導放出現象
    光メーザ
    世界初のレーザ発振

第2章 半導体レーザの基礎
  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
    光る半導体と光らない半導体
    バンド間遷移
    出てくる光の量
    波長分布
  2-2 半導体発光の寿命…結晶欠陥はなぜ悪い
    非発光遷移
    発光の劣化
  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
    光の導波
    光モード
    グース-ヘンヒェン効果
  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
    DH構造の役割
  2-5 量子井戸(Quantum Well)構造…縦構造2:QW
    量子井戸構造
    多重量子井戸構造
  2-6 ゲイン・ガイド・レーザ…横構造1
    横モード制御
    ゲイン・ガイド
    波面湾曲
    テーパ・ストライプ構造
  2-7 インデックス・ガイド・レーザ…横構造2
    埋め込みリッジ
    単一波長性
    レーザ横構造の評価
  2-8 レーザ構造は金太郎アメ…軸構造
    振動モード
    縦モード・スペクトル

第3章 半導体レーザの特性
  3-1 半導体レーザの評価項目…特性概要
    電気/光電特性
    光学特性
    エージング特性
  3-2 V-I特性は普通のダイオードと違うのか
    微小電流域,立ち上がり領域
    大電流領域
    温度特性
  3-3 しきい値がなぜあるのだろう…L-I特性
    しきい値
    しきい値を下げる方法
    微分効率
  3-4 温度が上がると特性はどうなるか…温度特性
    L-I特性の温度依存性
    温度特性の改善
  3-5 高速変調はどこまでかかるのか
    変換特性
    過渡応答
  3-6 横モードって何だろう…NFPについて
    ホール・バーニング
    キンク抑制
  3-7 レーザ光放射角特性から何がわかるか…FFPについて
    光の回折効果
  3-8 レーザの発振波長は1本だけか…スペクトル
    スペクトルの例
    コヒーレンス特性
    測定方法
  3-9 レーザ光のノイズとは何か…ノイズ特性と対策
    固有ノイズと戻り光ノイズ
    量子ノイズ
    モード・ホップ・ノイズ
    RINの戻り光量依存性
  3-10 LD素子の寿命はどのくらいか…劣化する理由
    端面劣化
    結晶劣化
    電極劣化
    加速エージング試験
  Appendix A レート方程式によるレーザの解析

第4章 半導体レーザの作成方法
  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
    結晶成長
    電極
    ペレタイズ
    パッケージング
    検査
  4-2 結晶成長とは何か
    液相成長法と気相成長法
    MOCVD
  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
    オーミック接触
  4-4 端面のへき開はどうするか…鏡の作りかた
    ラッピング
    へき開
    コーティング
  4-5 実装/パッケージング
    組み立て
    熱放散と高周波技術
  4-6 検査は何をやっているのか…測定工程
    エージング
    測定評価

第5章 半導体レーザの使用法と応用例
  5-1 レーザを壊しやすい人…駆動時の注意点
    静電破壊の対策
    高温対策
    目の保護
  5-2 レーザを光らせるための電源回路
    ACC駆動
    APC駆動
    変調
  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
    反射
    集光
  5-4 光ディスク用ピックアップの構造…光記録応用
    光ディスク用ピックアップ(OP)の構成
    シンプル化させた光ピックアップ
    書き込み用OPの構成
  5-5 ファイバ通信の構成…光通信応用
    光ファイバ通信の光学系
    BER特性
  5-6 レーザ・ビーム・プリンタへの応用
    レーザ・ビーム・プリンタの構成
    LBP用LDに求められる特性
  5-7 バーコード・リーダなどへの応用
    バーコード・リーダの構成
    BCR用LDに望まれる特性

第6章 最新〜未来の半導体レーザ
  6-1 半導体レーザはどう使われ,どう進化するのか
    LDの進化
    LDの応用ニーズ
  6-2 赤色レーザ…DVD用レーザ
    off基板
    歪み量子井戸構造
  6-3 青(紫)色レーザ…GaNレーザ
    GaN基板
  6-4 集積化レーザ…マルチビームLD,光IC,光電IC
    マルチビームLD
    光集積化の課題
    レーザ・カプラ
  6-5 2波長集積レーザ/レーザ・カプラ
    2波長レーザ
  6-6 超低しきい値レーザ
    低しきい値化の手法
    超低しきい値レーザの構造
  6-7 高出力レーザ…光ディスクの書き込み用LD
    キンクの発生
    熱飽和によるたわみ
    COD
  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か
    超高出力LDの構造
    アレイとスタック
  6-9 パルセーション・レーザ…低ノイズ・レーザ
    振動の発生原理
    可飽和吸収域
    使用上の注意
  6-10 通信用レーザに求められるもの…DFBレーザ
    光通信用LDに求められる条件
    DFBレーザの技術
  6-11 面発光レーザ…VCSEL
    VCSELの構造
    特性
    自然放出光の制御
  6-12 歪み量子井戸レーザ
    バンド構造
    歪み量子井戸
  6-13 量子細線/量子箱レーザ
    特性の向上
    技術的課題

用語解説



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