光学デバイス、光電子デバイス、半導体光デバイスは、様々な用途に合わせて光を制御・生成し、また光を操作するために使用されます。これらのデバイスは、軍事、医療、医療、通信など、様々な産業で利用されています。また、テレビの存在意義そのものが光学デバイスにあるように、通信技術にも全く異なるスケールで変革をもたらしました。
これらは最先端の技術ですが、理解するのはなかなか難しいものです。より理解を深めていただくために、これらのデバイスに関するよくある質問をいくつかご紹介します。
チップを獲得
ゲインチップは通信用光デバイスです。外部共振器型レーザーダイオードの光利得媒体として利用される半導体光素子またはデバイスです。また、波長選択や周波数選択などのフィルターを用いて発振波長を変化させることができるTLS（Tunable Light Source：波長可変光源）としても用いられます。このようなフィルターの例として、回折格子が挙げられます。
ゲインチップは、チューナブルダイオードレーザーや高安定外部共振器ダイオードレーザーなどのレーザー開発において重要な要素です。ゲインチップはレーザーダイオードチップに似ていますが、片面または両面に高密度の反射防止コーティングが施されており、セルフレーシングを大幅に低減または排除します。
よくある質問
Q-1: ゲインチップとBOAのアクティブ層構造は同じですか？
回答：活性層構造は基本的に同じですが、導波路構造に違いがあります。ゲインチップは曲がった導波路構造を採用しているのに対し、BOAは斜めの導波路構造を採用しています。
Q-2: 光出力の出射角度はどのくらいですか？
回答：光出力の出射角は約20度です。
Q-3: 壁コンセントの効率はどのくらいですか？
回答：ウォールプラグ効率は、放射効率または電力変換効率とも呼ばれます。これは、電力が光エネルギーに変換される効率のことです。電流-光出力と外部空洞共振から計算されます。ウォールプラグ効率は一般的に15%程度と高いことが知られています。
Q-4: 波長掃引時にモードホッピングを防ぐ方法はありますか？
回答:これは、ゲイン チップの光路長を調整し、チップの温度と電流を変更することで実現できます。
スーパールミネッセントダイオード [SLD]
ゲインチップ、スーパールミネッセントダイオード、半導体光増幅器について、よくある質問で詳しく解説します。これらの技術に関するよくある質問への回答を入手し、その利点と機能について理解を深めましょう。
SLDは、超発光に基づく広帯域光放射または広帯域光を放射する端面発光型半導体および光電子デバイスです。超発光発光ダイオード（SLED）とも呼ばれます。
構造的にはレーザーダイオードに似ています。電気的に駆動されるp-n接合と光導波路で構成されています。しかし、反射による光フィードバックは意図的に発生しません。これは、レーザー動作が発生しないようにするためです。
スーパールミネッセントダイオードは、標準的なLEDの低コヒーレンス性と、典型的なレーザーダイオードの高出力および高輝度を兼ね備えています。発光光帯域幅は、一般的に5～750nmの広帯域発光です。
よくある質問
Q-1: SLD はどのように機能しますか?
回答： SLDは、電気的に駆動されるp-n接合を基盤としており、順方向にバイアスをかけると光学的に活性になります。そして、幅広い波長範囲にわたって増幅された自然放出光を放出します。電流がpセクションからnセクションへと活性領域を横切り、正負の電気キャリアの自然再結合を引き起こすと、光が生成されます。この光はSLDの長さに沿って伝播するにつれて増幅されます。
Q-2: SLD の電流と電圧の要件は何ですか?
回答：スーパールミネッセントダイオードは、通常、動作するために少量の電圧と電流を必要とします。市販されている低電流タイプでは数百ミリアンペアの電流が必要で、発光には5V未満の電圧が必要です。高電流タイプでは、同じ電圧要件を維持しながら最大1Aの電流が必要になる場合があります。
Q-3: SLDを安全に使用するにはどうすればいいですか?
回答：まず、SLDを扱う際は、少なくともレーザーダイオードと同じ保護対策を講じてください。次に、レーザーダイオード専用の温度・電流コントローラ、またはスーパールミネッセントダイオード専用に設計されたコントローラのみを使用してください。さらに、SLDを光フィードバックから保護してください。光フィードバックは、低出力から中出力のSLDの性能に影響を与え、高出力SLDを損傷する可能性があるためです。
最後に、SLDモジュールをアクティブ化する際は、必ず低い光出力レベルから始めてください。出力が仕様データと明らかに異なる場合は、SLD出力を上げずに、差異の原因を調査してから作業を進めてください。
Q-4: LD、SLD、LEDの発光の違いは何ですか？
回答： LD、SLD、LEDはすべて同じ光源ですが、特性と用途が異なります。これら3つの発光の主な違いは、発光する光のスペクトル幅とコヒーレンスです。
半導体光増幅器（SOA）
SOAは光を増幅するために使用される半導体素子です。言い換えれば、SOAは光信号の増幅と増幅に使用されます。SOAは光ネットワークの主要部分として非常に有用であることが知られているため、汎用性の高いデバイス／素子です。
半導体光増幅器は、両端が無反射コーティングで覆われたレーザーダイオードと考えることができます。信号増幅器として使用され、通信において信号損失を軽減するために用いられます。利得媒体上で動作するため、失われた信号を増幅し、信号を完全に伝送することを可能にします。半導体光増幅器は、半導体レーザーと同じ基本原理で動作しますが、フィードバックは不要です。
よくある質問
Q-1: 半導体光増幅器の限界は何ですか?
回答:特定の波長または波長範囲でのみ動作できるという一般的な制限に加え、SOA はゲインが低く、ノイズが多く発生し、偏光に依存し、非線形性が高くなります。
Q-2: SOA にはどのような種類がありますか?
回答:半導体光増幅器には、ファブリ ペロー増幅器 (FPA) と非共鳴進行波増幅器 (TWA) の 2 種類があります。
Q-3: 光増幅器の重要な性能パラメータは何ですか?
回答：半導体光増幅器の重要な性能パラメータには、帯域幅、チューナビリティ、波長、出力、温度係数、サイズ、コスト、効率、ゲイン、内部ノイズ、安定性、複雑さ、部品のばらつきやドリフトに対する感度などがあります。各パラメータの重要性は、用途や状況によって異なります。
