【レーザ】トリプルジャンクションレーザーダイオード

概要

トリプルジャンクションレーザーダイオード（TJレーザー）は、複数の異なる半導体材料を組み合わせた特殊な構造を持つ半導体レーザーデバイスです。おもに、自動車の自動運転技術に使用されます。車載ライダにおけるレーザイメージングは、自動運転車の概念を現実に転換する重要なシステムの1つです。街路や高速道路上の車両や歩行者などの物体を、昼夜を問わず検出して認識すると期待されています。

構成

トリプルジャンクションレーザーダイオードは従来の半導体レーザーダイオードとは異なり、高い効率と出力を実現するための新しいアプローチを提供しています。

基本原理

TJレーザーの基本原理は、異なるバンドギャップを持つ複数の半導体材料を積層し、それぞれの界面で発生する光の共鳴効果を利用することにあります。典型的なTJレーザーは、3つの異なる半導体材料から構成され3つの異なる半導体材料から構成され,それぞれの層がp型またはn型の領域として作用し、これにより複数のp-n接合（ジャンクション）が形成されます。1秒あたりの生成光子数は従来の50倍、検出距離は3倍です。

動作メカニズム

TJレーザーに電流が流れると、それぞれのp-n接合において電子とホールが再結合し、その過程で光が放出されます。異なるバンドギャップを持つ各半導体層の界面で光が共鳴することにより、光の発生と増幅が促進されます。この共鳴効果により、TJレーザーはより高い効率で光を発生させることが可能となります。また、 各半導体層のバンドギャップは異なるため、TJレーザーは複数の波長で光を発生させることが可能です。これにより、広い波長範囲での光出力が可能となり、多様なアプリケーションに対応することができます。

特徴

• 高効率: TJレーザーは、電気エネルギーを光に変換する効率が高く、従来の半導体レーザーよりも高い効率を実現します。
• 高出力: 複数のp-n接合を備えた構造により、TJレーザーは高い出力を発揮し、強力な光ビームを生成できます。
• 広い波長範囲: 異なるバンドギャップを持つ半導体材料の組み合わせにより、TJレーザーは広い波長範囲での光を発生させることが可能です。

歴史

TJレーザーテクノロジーは、1990年代初頭に開発されました。当初は高価で複雑な製造プロセスを必要としたが、技術の進歩により、生産性が向上し、コストが削減されました。これにより、TJレーザーはさまざまな産業分野で広く採用されるようになりました。
特にその検出可能範囲が向上したことにより、高速で移動する自動車の自動運転をサポートする目としての利用に期待されています。

参考

• トリプルジャンクションレーザーダイオード
• 車載ライダに最適な1550nmのトリプルジャンクションレーザダイオード