●半導体レーザー【はんどうたいレーザー】

半導体を素材とするレーザーの総称。半導体の伝導帯に励起された電子が価電子帯の正孔と再結合するとき一般に自然放出 spontaneous emissionによる発光が観測され，これを利用したものが発光ダイオードである。しかしある条件のもとで電子・正孔再結合の誘導放出 induced emissionを自然放出や吸収より強く生じさせることができ，これを利用したものが半導体レーザーである。得られる光の波長は半導体材料によって決り，ほぼ禁制帯の幅に相当する。誘導放出すなわちレーザー発振を生じさせる方法としてはp-n接合に順方向電圧を印加して少数キャリアを注入する方法 (注入型レーザー ) や半導体結晶に直接強い光や電子線を照射して少数キャリアを励起する方法などがある。いずれの場合も結晶の1対の面は特に平行平滑に仕上げられており，内部で発光した光がこの平行な面で反射往復する間に誘導放出現象により発光が強められて増幅され，平行面のつくるキャビティ (空洞) に共振した光のみが選択的に外部に放射される。半導体レーザー，特に注入型レーザーは小型，高能率であり，材料を変えることによって発振波長を選択できるなどの特徴がある。最近ではダブルヘテロ構造注入型レーザーの開発により，常温で連続発振するものが実用化され，将来の光通信用光源の重要なにない手として応用されつつある。一般に気体・液体・固体レーザーに比ベてスペクトル幅や指向性に劣り，出力も小さい。

半導体中での光の誘導放出による増幅現象と、端面を反射鏡にして光の正帰還現象とを組み合わせて、コヒーレント光を放出する発光素子。スペクトル幅が極めて狭く、指向性が良いのが特徴。また大きな発光効率が得られる。通常は、ヘテロ接合を2つ組み合わせたダブル・ヘテロ構造が採用される。この構造でより高密度の電子と正孔を動作層内に閉じ込め、レーザー発振を起こしやすくする。CDのピック・アップや光通信の光源に実用化されている。
(荒川泰彦 東京大学教授 ／ 桜井貴康 東京大学教授 ／ 2007年)

p型・n型半導体の接合部に電流を流して得るレーザー。小形で入力電力に対する出力光の効率がよく、CD・DVD・ブルーレイディスクなどの光ディスクのほか、光ファイバーを伝送路とする光通信などに利用。ダイオードレーザー。

媒質に半導体を用いたレーザー(図)。半導体結晶中には高いエネルギー状態で自由に動き回れる自由電子と，電子の空席として動き回る正孔がある。電子が正孔に落ち込む再結合といわれる過程では，落ち込む前と後とのエネルギー状態の差分にあたるエネルギーは，母体の結晶に熱として吐き出されるか，または電磁波(光)として放出される。したがって放出光の波長は再結合の前後における電子のエネルギーまたはエネルギー準位の差として与えられる。

半導体を用いてレーザー作用をさせるレーザー．半導体中での正孔と電子の再結合による発光を用いたものである．多くはp-n接合ダイオードに順方向に電圧をかけ，p領域に注入された電子と正孔またはn領域に注入された正孔と電子の再結合による発光を用い，注入型半導体レーザーとよばれている．そのほか，光あるいは電子線により正孔と電子をつくり，その発光を用いるものもある．GaAsを用いた半導体レーザーがよく知られているが，そのほか，InP，InSb，PbTe，PbSeなどを用いるものがある．[別用語参照]青色発光ダイオード