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ピコ秒／ナノ秒／CW 1024-1120 nm, 1180 nm DFB レーザ（株）QD レーザ

１．はじめに
波長 1000 nm 帯のレーザは、微細加工、LiDAR、半導体関連の検査装置など、様々な産業用途に使用して外部に放射されます。活性層の発光波長および回折格子の周期を適切に組み合わせることで、任意の波長のレーザを作ることが出来ます。

されており、希土類元素を添加した光ファイバや YAG（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）結晶を用いたファイバレーザおよび固体／ファイバハイブリッドレー
ザは、そのサイズや堅牢性から、今後も産業界に広く普及していくことが期待されます。当社では結晶成長技術、回折格子形成技術および半導体レーザチップ設計技術を活かし、これらのレーザの種光源となる半導体 DFB(DFB: Distributed FeedBack)レーザの開発・生産を行っています（図 1）。本稿では、本 DFB

図 2. DFB レーザチップの模式図

レーザの特長についてご紹介します。
DFB レーザへの印加電流を変調すると、光出力もそれに追随して変化します。変調帯域は RC 時定数で決まるため、外部変調器を用いることなくナノ秒のパルス生成や GHz 級の直接変調が可能です。さらに短い電気パルスを注入してゲインスイッチ動作させると、ピコ秒の短パルスを発生させることもできます。ゲインスイッチ動作とは、半導体レーザが発振状態に到達した直後に生じる強い短パルス発振現象を利用した動作で、高速変調が可能な半導体レーザでは特に短いパルスを生成することができます。
図 1. DFB レーザ（バタフライパッケージ）

当社の 1000 nm 帯ＤＦＢレーザには下記の特長があります。

2. DFB レーザの特長
DFB レーザは、半導体基板上に形成された活性層[1] 1024-1120 nm, 1180 nm の豊富な波長ラインナップ（波長精度+/-1 nm)。

（発光層）とその近くの層に形成された回折格子およ[2] 15 ピコ秒パルスからナノ秒パルス、CW まで幅広び導波路からなります。活性層は数十 nm の幅広い波い用途に対応長で発光しますが、強い波長選択性をもつ回折格子に[3] セカンドピークのない単峰性のゲインスイッチパ

よって特定の波長のみが共振・増幅され、レーザ光とルス形状
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[4] 自由なパルス条件設定[5] パルス、CW 駆動ドライバによるプラグアンドプレイ化[6] カスタム対応
以下で、それぞれの特長について解説します。

[1] 1024-1120 nm, 1180 nm の豊富な波長ラインナップ
1000 nm 帯で発光する活性層には、850 nm 帯で 発 光 す る GaAs に In( イ ン ジ ウ ム ) を 加 え た

図 3. スペクトル特性

InGaAs が用いられます。In 組成を大きくするほど長波長での発光が得られますが、GaAs 基板に対する[2] 15 ピコ秒パルスからナノ秒パルス、CW まで幅広結晶歪が大きくなるため、結晶欠陥の少ない活性層をい用途に対応得るには高い結晶成長技術が必要となります。当社は

当社は様々なパルス幅のニーズにお応えする DFB

超高真空中で結晶成長する MBE 法によって、1100レーザを開発してきました。15 ピコ秒パルスは、ゲイnm を超える波長においても高信頼の活性層を実現

ンスイッチ動作の半導体レーザ製品として世界最速で、しています。

非熱加工用レーザや半導体関連製品の検査用、スーパ当社の DFB レーザは、性能に対する要求が厳しい光通信用レーザ開発で培った半導体内部に回折格子ーコンティニューム光生成などの種光源に適しています(図 4)。

を形成する技術と、それを埋め込む再成長技術によっ

50 ピコ秒パルスは、有機 LED、フレキシブルプリンて実現したものです。その DFB レーザは、回折格子のト基板、半導体などの微細加工用レーザや半導体製造強い波長選択性によって単一周波数かつ 10 MHｚ以工程の検査用レーザなどの種光源に適しています。

下(典型値)の狭線幅で発振します。また、回折格子周ナノ秒パルスは、ガラス、太陽電池、プリント基板、シ期の精密制御によって波長精度+/-1 nm でのご提供

リコン、セラミックなどの微細加工用レーザや LiDARが可能です。ファイバレーザの代表的な波長である用レーザなどの種光源に適しています(図 5)。

1030 nm, 1053 nm, 1064 nm, 1080 nm をはじめ 100 nm を超える広い波長範囲をカバーしておCW 光はファイバレーザの種光や、センシング、波長多重による高出力化などにご使用いただけます。

り、本ＤＦＢレーザを種光源とした 2 倍波（緑）・3 倍波（紫外）生成、波長多重による主発振器の高出力化など、様々な応用が可能となります。

DP0068-01図 4. 15 ピコ秒パルス
図 6. ゲインスイッチ動作時のパルス波形[4] 自由なパルス条件設定
DFB レーザは印加電流による直接変調が可能かつ高速応答するため、シングルショットから MHz オーダーの高い繰り返し周波数までをカバーでき、バーストモードでも動作可能です。また、ナノ秒パルスではパルス毎にパルス幅やパルス強度を変えることも可能で
図 5. ナノ秒パルス[3] セカンドピークのない単峰性のゲインスイッチパルス形状

す。

[5] パルス、CW 駆動ドライバ
15 ピコ秒パルス、50 ピコ秒パルス、ナノ秒パルス、ＤＦＢレーザはファイバレーザや固体／ファイバハイＣＷ、それぞれの駆動条件に適したドライバボードをブリッドレーザの種光に使用されるため、もし種光のご用意しています。DC バイアス電流、パルス電流、パパルスに裾引きやセカンドピークがあると、ファイバレルス幅、繰り返し周波数、ＬＤ温度（すべてのバタフライーザのパルス品質に影響を及ぼします。微細加工用レパッケージにはペルチェが内蔵されています）の制御ーザのパルスに裾引きや波形の乱れが含まれているは付属の専用ソフトで可能ですので、ご購入後すぐにと、加工対象に熱が残留してしまいシャープな加工形ご使用いただけます。また、外部クロックとプログラミ状が得られません。ＬｉＤＡＲにおいては信号対雑音比ングを組み合わせれば、より自由なパルス駆動条件をが悪化し、検出感度の低下を招きます。当社のゲイン設定でき、装置への組み込みも可能です。

スイッチパルスは、図 6 に示すようにパルスの裾引きやセカンドピークのない単峰性ですので、増幅後も綺麗なパルス形状が得られます。

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・波長精度を厳しくしたい・製造歩留まりを改善するため、専用ドライバを提供するので出荷検査に使ってほしい
・特定の駆動条件で出荷検査をしてほしい・バタフライパッケージのピン配置を変更したい・バタフライパッケージではなく、チップオンキャリア、TO-CAN パッケージで販売してほしい・アイソレータを外してほしい
図 7. レーザドライバ

・パルス駆動時のスペクトル幅を指定したい・ファイバの種類を変更したい[6] カスタム対応

・50 ピコ秒ではなく 30 ピコ秒のパルスが欲しい

表 1 および表 2 に DFB レーザおよびレーザドライ

・専用のレーザを開発してほしい

バの主な製品ラインナップを示します。ＤＦＢレーザの用途は多岐にわたるため、お客様のご要望も様々です。

ここに記載されていないご要望につきましても柔軟

そこで当社はお客様のオンリーワン製品の創出をサポに対応いたしますので、お気軽にお問い合わせくださートするため、これまでに数々のご要望にお応えしてい。

きました。下記はその例です。

表 1. DFB レーザの主なラインナップ

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表 2. レーザドライバのラインナップ

製品シリーズ名

QCED

QC2D

QC9D

QBB1005

QCBA

パルス幅

15 to 20 ps

50 ps to 9 ns

10 ns to 125 ns

CW

50 ps to 9 ns

繰り返し周波数12 kHz to200 MHz

12 kHz to250 MHz

3 kHz to1 MHzn/a

12 kHz to
5 MHz

最大電流

100 mA

200 mA

2A

500 mA
2A

DFB: 200 mA
SOA: 2 A

3. おわりに
本稿では、(株)QD レーザの 1000 nm 帯 DFB レーザについて紹介しました。豊富な波長かつ多彩なパルス幅の製品ライン ナッ プは、微細加工用レーザ、LiDAR、検査用光源など様々な用途の種光源に適しており、お客様のオンリーワン製品の創出に貢献いたします。

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