半導体レーザーについて教えていただけないでしょうか

質問

学校の実験で半導体レーザー（LD）とLEDについての基本特性についてやったのですがわからないことがあるのでもしよければ教えてください！

LDにはしきい電流値というのがあってそこから入力電流毎の光出力が急激にあがっているのですがこれはどういう理由があってこのような構造になっているのでしょうか？またLDパッケージ内のモニタダイオードの光出力についても同時に測定したのですが、こちらは比例を表す右上がりの直線のグラフになったのですがこれもどういう理由があってなのかよくわかりません（T_T)

昨日ずっとしらべてたのですがなかなかみつからないので書き込ませていただきましたよろしければ回答おねがいします

回答No.1

walkingdic · ベストアンサー

>入力電流毎の光出力が急激にあがっているのですがこれはどういう理由があってこのような構造になっているのでしょうか？

理由があってそういう構造に作っているのではなく、レーザーであるが故の本質的なものです。
レーザーというのは下位の順位より上位の順位に励起された原子の方が多くなったとき（これを反転分布といいます）に、増幅が起きます。
この増幅によりレーザー発振します。ですから、電流が非常に少ない場合には反転分布が作られないので、レーザー発振しません。更に言うと、レーザーの共振器には損失があります。一番大きいのは、レーザー光の一部を外に取り出して利用するわけですから、その取り出し分は確実に損失になります。
つまり単に反転分布が出来て増幅するだけでなく、その増幅量がその損失を上回らなければなりません。
ということは、更に閾値が高くなるわけです。そのため、一定電流までは損失が増幅を上回るために、レーザー発振にいたらず、損失＝増幅となるところ以上で初めて光の出力が得られるわけです。

>こちらは比例を表す右上がりの直線のグラフになったのですがこれもどういう理由があってなのか
こちらは簡単に電流を流しただけそれに比例して原子は励起され、その後下位の順位に戻るときに発光しているからです。

お礼

お礼が遅くなって申し訳ありません、とてもたすかりました本当にありがとうございました。