半導体レーザーの光の向き

質問

レーザーは原理上、光の向きは全て一定（平行光）であるはずですが、レーザープリンタなどで、半導体レーザーが発したレーザー光を、ポリゴンミラーに当てる前に、コリメータレンズで平行光にしなければいけないのはなぜなのでしょうか？
半導体レーザーが発する光は、元々平行光なのではないでしょうか？

また、もし平行光でない場合、半導体レーザー以外のレーザーも同じように出力レーザー光は平行光とならないのでしょうか？

回答No.3

inara1 · ベストアンサー

＞出射ビーム径が大きく、ほぼ拡散しない半導体レーザーというものは存在するのでしょうか？
存在しません。
出射ビームの横幅を大きくするには、電流を流す幅を広くすればいいのですが、そうすると横モードが不安定になってビームが複数に割れます。ビームが割れると出射ビームが複数になってしまいます。しかし、このような構造だと大きな光出力が得られるので、そのような用途向けに、電流を流す幅を広くした半導体レーザ（ブロードエリアレーザ）というのがあります。資料 [3] の２ページ目にあクる断面図のWsというのが電流を流す幅で、この幅が出射ビームの横幅になります。Ws は500μm（0.5mm）と非常に大きくなっていますが、３ページ目の遠視野像（Far Field Pattern）を見ると、水平方向の出射ビームパターン（赤色の曲線）が２つに割れています。しかし、出射ビームの横幅が広いのでビームの発散角（半値全幅）は10度くらいと狭くなっています。

出射ビームの縦方向の幅は、原理的には、積層する半導体を厚くすれば大きくできますが、数百μmなどという厚いものは現実には作れません（結晶成長時間がとてつもなくかかるのと、厚くすると結晶の歪による欠陥が多くなるため）。

[3]　ブロードエリアレーザ　http://www.sony.co.jp/Products/SC-HP/laserdiode/products/pdf/sld342n.pdf

お礼

ご回答ありがとうございます。

半導体レーザーで平行光が必要な場合は、コリメータレンズを使うしかないのですね。

回答No.2

porepore47

普通のレーザー（固体レーザーやガスレーザー）でも拡がり角はあります。普通光源に比べて小さいだけです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

回答No.1

inara1

半導体レーザーの出射光が平行でないのは、出射ビーム径が小さいためです。
半導体レーザー内部では光は導波されているので平行光ですが、端面から光が外部に出ると導波されなくなるので回折によって広がります。非常に小さい楕円の穴（幅3μm・高さ0.5μm）から光が出てくるような感じです（出射ビーム形状が縦方向が狭いので、出射光のビーム広がりは縦方向のほうが大きくなります）。ビーム広がりと距離との関係は [1] に出ています。He-Neレーザはビーム径が1mm程度と大きいので出射光のビーム広がりはほとんどありません [2]。

[1]　31ページ左下の式　http://www.optoscience.com/pdf/linos/u.pdf
[2]　He-Neレーザはビーム広がり　http://www.mgkk.com/products/01_kougaku/guide/2/2gaussian_01a.html

お礼

ご回答ありがとうございます。

出射ビーム径が小さいのが理由とのことですが、出射ビーム径が大きく、ほぼ拡散しない半導体レーザーというものは存在するのでしょうか？