センシング回路における最新の技術進歩により、LEDやVCSELは様々な用途に活用できるようになりました。用途に応じて、LEDとVCSELには根本的な違いがあります。このブログ記事では、LEDとVCSELの仕組み、センシング回路におけるそれぞれの役割、そしてそれらの類似点と相違点について解説します。
近年、人間の視覚やセンサー部品を用いた技術の発展により、医療診断、より高速で高精度なシステムの設計、ガス漏れ検知などの環境センシング用途などにおいて、LEDやVCSELへの関心が高まっています。LEDの環境応用を検討する上で、発光分光法は、特に小型デバイスを使用する場合に、様々なガスを柔軟に検出する手段となります。
この記事では、センシング アプリケーションにおけるLED と VCSEL の解釈と分析について説明します。
LEDとは何ですか？
LEDは、電流が流れると光を発する発光ダイオードです。LEDは、光センシング、医療用画像処理、セキュリティシステムなど、さまざまなセンシングアプリケーションに使用されています。
VCSEL とは何ですか?
VCSEL（垂直共振器面発光レーザー）は、活性領域のpn接合に垂直な方向に光利得が閉じ込められる半導体レーザーダイオードの一種です。VCSELでは、光は端面発光レーザーのようにチップ側面からではなく、閉じ込めミラーのない上面から放出されます。共振器長は放出光の波長よりもはるかに短く、通常は数マイクロメートルです。VCSELは、コンピューターマウス、光ファイバー通信、印刷、検出などの用途で使用され、複雑な外部光学系の製造が望ましくない、または困難です。
LED と VCSEL はセンシング アプリケーションでどのように機能しますか?
LEDは、電流が流れると光を発する半導体光源です。LEDから発せられる光の色は、デバイスの製造に使用されている材料によって異なります。一方、面発光レーザー（VCSEL）は、上面から垂直に光を発するLEDの一種です。
LEDとVCSELはどちらもセンシングアプリケーションに使用できます。例えば、LEDは容器内の水の有無を検知するために使用でき、VCSELはタンク内の液面を測定するために使用できます。どちらの場合も、デバイスから放射された光は液体の表面で反射され、光センサーによって検出されます。反射光の量は液体の液面レベルに依存し、センサーは液体の液面レベルを判定できます。
LEDとVCSELの違い
LEDとVCSELは、センシング用途で最も人気のある2種類の光センサーです。LEDは温度センサー、ピコプロジェクター、さらにはスマートフォンのディスプレイの一部として使用されるなど、幅広いデバイスや用途で使用されています。一方、面発光レーザー（VCSEL）は、近接検知や距離測定など、様々な種類のセンサーに使用されています。
LEDとVCSELの主な違いは、LEDのアクティブ領域（光が放射される領域）が非常に小さいのに対し、面発光レーザー（VCSEL）のアクティブ領域（光が吸収される領域）は非常に大きいことです。つまり、LEDはサイズが小さいため、発生する熱は空気中に速やかに放散されるため、放熱や冷却の問題を心配する必要はありません。
これまで見てきたように、LEDとVCSELはセンシングアプリケーションにおいて重要な役割を果たしています。従来のセンサーに比べて、消費電力が少なく、感度が高く、小型であるなど、多くの利点があります。さらに、単純な光検出から複雑なバイオメディカルセンシングまで、幅広い用途に使用できます。これらの技術の継続的な発展に伴い、今後その利用はますます拡大していくと考えられます。
InPhenixは、スーパールミネッセントダイオード、半導体光増幅器、スウェプトソースレーザー、DFBレーザー、FPレーザー、LiDARなど、様々なレーザーおよび光源の設計・製造を行う企業です。製品とソリューションの詳細については、お気軽にお問い合わせください。
