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ダイオードレーザーおよびその用法
ダイオードレーザーの歴史と背景
最初にダイオードレーザーの発振が実現されたのは1962年のことでしたが、この技術が一般の製品に取り入られるようになったのは、ここ10数年のことです。ほとんどのダイオードレーザーは、周期表のIII-V
元素の半導体化合物で構成されています。その内最も重要なものはガリウムヒ素(GaAs)とその派生物、及びインジウム燐(InP)をベースとする化合物です。ダイオードレーザーの典型的な発振波長は405nm〜1550nmです。塩化鉛等の物質よりなる他の種類のダイオードレーザーもありますが、ここでは取り上げません。
1980年代に入ると、研究開発用途以外の一般商品への利用が活発に計られ、特にコンパクトディスク(CD)やDVDをはじめとするデジタル信号の書き込み、読み出し用光源としてダイオードレーザーが多用されるようになり、製造の飛躍的な増産が始まりました。この時以来、光学機器メーカーをはじめとする各種製造分野からの要求に応えて、より高出力の、より短い波長或いは長い波長の、及びより信頼性の高いダイオードレーザーの開発が進められてきました。より短い波長は、2時間映画の情報を光ディスクに記録するために最初に必要とされました。より高い出力パワーは、ディスクへの書き込み速度を速めるために必要とされました。一方、より長い波長(950〜1600nm)の製品の開発に対する要求は、情報処理量の増大により各種装置の改良を目指す通信関係の分野から起こりました。他の工業分野においては、ダイオードが有するあらゆる技術的利点を取り入れて利用してきましたが、これらの全ての用途における使用量を合計しても全使用量の10%以下にしかなりませんでした。
ダイオードレーザーの利点
ダイオードレーザーは、半導体としての、また固体デバイスとしての利点と便利さを全て継承しています。コンパクトであり、効率的であり、安価でありしかも非固体レーザーに比べて大量生産に適しているという製造上の利点も有しています。200mWのシングルモードレーザーが500mm3のパッケージ内に収まります。半導体の寿命は50,000時間以上も見込めます。ダイオードレーザーの20%を越える効率と低い駆動電圧とがバッテリを駆動源とする用途に躊躇なく使用される理由の一つです。また、1
GHzを越える周波数でレーザー出力を簡単に変調することができるのもダイオードレーザーの大きな特長の一つです。
アプリケーション
ダイオードレーザーのアプリケーションは余りにも広過ぎてとても全てを列記することができません。今日では、初期の主な用途であった通信、オーディオディスク、レーザープリンタ及び複写機という限られたマーケットを越えて、ダイオードレーザーは様々な分野で率先して使用されています。アライメントやポインティングなどの用途は、製造、医療、建築などの分野で容易に見出すことができます。
バーコードのスキャニング、度量衡、測距離、微粒子の測定等が典型的な工業用アプリケーションです。ダイオードレーザーは、医療用及び工業用診断機に使用する分光光源として理想的な光源となります。将来的には、ダイオードレーザーは環境測定用センサや、光ファイバ用のセンサのマーケットにおける主役の光源となるに違いないとみられています。
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