FPレーザーとDFBレーザーの違い

1953年、ハンガリー系アメリカ人の物理学者ジョン・フォン・ノイマンが世界初の半導体レーザー、すなわちレーザーダイオードの概念を提唱し、1957年には日本の技術者西沢潤一が世界初の半導体レーザーの特許を取得しました。しかし、このレーザーダイオードは電力効率が非常に悪く、実用には至りませんでした。

それ以来、長年にわたりレーザーダイオードの研究が行われ、今日ではDFBレーザーやFPレーザーといった、低出力で効率的な結果をもたらすレーザーが開発されています。これらのレーザーダイオードは、波長に若干の差はあるものの、一般的に1310nmと1550nmで動作します。

このブログでは、DFBレーザーとFPレーザーの構造と用途について学びます。最後に、これら2つのレーザーの簡単な比較を紹介します。

FPレーザーとは何ですか？

ファブリ・ペローレーザーは、 FPレーザーと略されるレーザーダイオードの一種です。これはシンプルで一般的なタイプのレーザーダイオードで、一般的に1310nmから1550nmの波長で動作します。このレーザーは、フランスの科学者シャルル・ファブリとアルフレッド・パローにちなんで命名されました。

FPレーザーは広いスペクトル幅を持ち、複数の縦モードのコヒーレント光を放射するため、マルチ縦モードレーザーと呼ばれます。このレーザーは、広い利得スペクトルを有するため、複数の縦モードをサポートできるという特徴があります。

このレーザーは、多重量子井戸（MQW）活性層構造を特徴としています。MQW構造は、中央の活性領域とその両側に2つの平行な部分ミラーを備え、ファブリ・ペロー共振器を形成します。この配置により、共振器内で複数の波長の光を生成することができます。

FPレーザーは、データレートが比較的低いため、主に短距離伝送に使用されます。これらのレーザーダイオードは、低い閾値と電流で動作し、幅広い動作温度範囲で動作できるため、さまざまな環境で汎用的に使用できます。

ファブリペローレーザーは、光伝送、データ通信、ローカル光ネットワークなどのさまざまな用途で採用されており、その広いスペクトル出力とさまざまな温度範囲で動作する能力が有利です。

DFBレーザーとは何ですか？

分布帰還型レーザー（ DFBレーザー）は、DFBレーザーとして最もよく知られている半導体レーザーダイオードです。このレーザーはファイバーレーザーと並んで市場でも入手可能です。しかし、ここでは半導体レーザーダイオードを用いたDFBレーザーに焦点を当てます。

分布帰還型レーザーはスペクトル幅が狭いため、高出力で単一縦モードのコヒーレント光を放射します。そのため、単一縦モードレーザーと呼ばれます。この特性は、精密な波長制御と安定性が求められる用途に不可欠です。

従来のレーザー構造とは異なり、分布帰還型レーザーでは、光共振器を形成するために活性領域の両側に2つのミラーを配置しません。代わりに、活性領域に回折格子が組み込まれており、波長選択素子として機能し、単一のミラーでフィードバックを提供します。この設計により、外部ミラーが不要になり、レーザーの安定性が向上します。

DFBレーザーは通常、1310nmと1550nmの波長で動作しますが、Inphenixのレーザーは1310nmから1660nmまでのより広い波長範囲をカバーします。活性領域に回折格子を組み込むことで、DFBレーザーはファブリ・ペロー（FP）レーザーや分布ブラッグ反射器（DBR）レーザーに比べて安定性が向上します。

これらのレーザーは、高い出力と安定性により、主に高データレートの長距離伝送とクリーンなシングルモード動作に使用されます。また、極めて狭いスペクトル幅内でスムーズかつ可変的な波長制御も提供します。そのため、DFBレーザーは光センサー、光ファイバーセンサー、計測、LiDAR、そして様々な分光アプリケーションに利用されています。

参照: DFBレーザーとDBRレーザー

FPレーザーとDFBレーザーの比較:

それでは、表を並べて比較することで、DFB レーザーと FP レーザーの違いを確認してみましょう。

この記事がFPレーザーとDFBレーザーの違いをご理解いただけたかと思います。この2つのレーザーについてさらに詳しく知りたい方は、当社のブログ「FPレーザーの概要」と「DFBレーザーについて知っておくべきことすべて」をご覧ください。

Inphenixは光学製品製造業界で広く知られています。当社は、各種レーザーやダイオードを含む高度な光学部品およびデバイスの製造を専門としています。製品ラインナップには、波長掃引レーザー、VCSEL（垂直共振器面発光レーザー）、LiDARレーザー、スーパールミネッセントダイオード、半導体光増幅器などがあります。当社のイノベーションは、通信、自動車、医療、産業用センシングなど、幅広い業界のアプリケーションをサポートしています。