レーザーダイオード技術およびレーザーダイオード製品の推奨

レーザーダイオードは、半導体素子であり、高密度の光出力を発生します。これは、P層およびN層間に電位を印加することにより可能となります。レーザーチップのリア面には高反射の誘電体コーティングが施されており、これにより発生した光が前面からより多く放射されるようになっています。前面にも低反射コーティング（通常2%または3%の反射率、出力に応じて調整）が施されており、発振に必要な最小光量のみが反射され、効率がさらに向上します。加えて、アクティブ層にエッチングされた領域が設けられており、これが導波路となって横方向における光の閉じ込めを実現します。導波路の上下のクラッド層によって、縦方向の光も閉じ込められます。

導波路の寸法、開口数、波長その他の要素によって、レーザーはシングルモードまたはマルチモードとなります。シングルモードレーザーダイオードはガウスビームを発します。シングルモードビームは、空間伝搬時に最小の発散角および最小のエタンデュー（ビーム径による最小発散角を示すフランス語の専門用語）をもちます。マルチモードレーザーダイオード、またはワイドエリア導波路（BAL）は、より広い導波路を有します。ワイドエリアレーザーをコリメートした場合、発散角が大きくなり、エミッタが大きいため、BALは一部LEDのような挙動を示します。

しかし、焦点距離の長いレンズでコリメーションを行うことにより、どのレーザーでも発散角を低減させることが可能です。実際、レーザーダイオードからの任意のコリメートビームでは、発散角は使用するレンズの焦点距離に反比例します。通常、アスフェリックレンズがコリメート用レンズとして選ばれます。これは、レーザーの低エタンデュー特性（低発散角）を維持できるためです。アスフェリックレンズは大量生産時に成型方法で製造でき、コストパフォーマンスにも優れます。この組み合わせにより、コスト効率の高いレーザーモジュールが実現されます。

レーザーダイオードは、様々なアプリケーションの製品へ組み込まれています。代表的な事例として、金属、木材、プラスチック等の材料への彫刻、切断、マーキングがあります。ダイオードレーザーは、ライフサイエンス分野でのサンプル照明光源としても用いられています。例えば、レーザーダイオードが蛍光顕微鏡の照明光源へ組み込まれる場合です。医療・科学用途を含む顕微鏡への光源としてレーザーダイオードを使用する主な利点の一つは、レーザー光がスペクトル的に高密度である点です。一般に半導体レーザーが発する光のスペクトルは、波長空間内の2nm以下の極狭領域に集中しています。波長選択素子（導波路内への集積または外部配置）を追加することで、さらにスペクトル幅を狭めることも可能です。一方、彫刻用途では、中心波長がより重要であり、スペクトル幅はそれほど重要ではありません。

波長405nm、445nm、450nm帯のバイオレットおよびブルーレーザーダイオードは、彫刻、マーキング、切断用のレーザーヘッドに最適です。その理由として、短波長光は多くの材料によく吸収され、また、狭い導波路構造による高エタンデュー特性、高出力、耐温度性、長寿命が挙げられます。

彫刻レーザーおよび科学用途レーザーへのレーザーダイオード組み込みだけでなく、Opt Lasersでは個別レーザーダイオード（主にTO缶パッケージ）も販売しています。代表的な規格は3.8mm（TO-38）、5.6mm（TO-56）、および9mm（TO-18）です。Opt Lasersは、405nm、445nm、465nm、473nm、488nm、505nm、520nm、638nm、808nm、830nm、850nm、980nm、1060nmの各波長、自由空間対応およびファイバー結合型のレーザーダイオードを提供しています。アプリケーションに必要な別波長がある場合は、お気軽にお問い合わせください。