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第12巻

第8号

ザレ（403）

研究レーザーコンパス

半導体レーザーの将来
西澤Jun−ichi

潤

一＊

NISHIZAWA＊

昨今のレーザー研究から開発の発展を見ていある。

ると正に目をみはる思いがする。半導体の進展

これだけの波長になれば含ませうる情報量はに微らされて，「急速な発展」という言葉の標膨大なものとなる。すなわち光通信が成功して準が狂ってしまい，一寸した成功発展も大したはじめて半導体時代・集積回路時代に対応がでことと思わなくなってしまっている。しかし，きることになったのであり，逆に云えば光通信

半導体の成功は産業革命以来と云われているが，の実用化が，集積回路による産業革命以来の大或いは人類の歴史始まって以来と云うべきかも進展に重ねてより大きなインパクトを与えっっ知れない。オプトエレクトロニクスの成功も大あるといってよいであろう。今や集積回路と光成功と云わねばなるまい。

通信とは茶碗と箸，ナイフとフォークの関係にいくら大型高速の電子計算機ができたとしてあるといえる。

も出入力回路につながる通信網がなければ無用

北海道から九州に至る光通信幹線の敷設は，の長物とまではゆかなくても機能を充分に発揮

日本の中枢神経の完成ということができ，これするには至らない。それを可能にしたのが光通で日本国内で，どこの間でも多量の情報が遅滞信であり，その立て役者が半導体レーザーであなく流れることができるようになった。しかもり，pinフォトダイオード・アヴァランシェフ
ォトダイオードなのである。光通信から始まっそれが，海底光通信ケーブルにつながり或いは衛星通信となって広く海外の通信網に接続されて中波から，いやアーク式の発振機を用いた電世界を結ぷ情報の大河となる・しかもその太さ

信通信から始まって，コツコツと築き上げてきが僅かに10μmあれば充分というのだから痛快た100GHzであった。それでも人類にとっては驚異的な3mm波であり，テレビ伝送チャンネルである。

がIO，000以上とれるということは科学技術の偉人問と共に働らくようになったのが，最近最も大さとして絶賛を博した。

変化したところなのであり，その立役者が半導すなわち本当の意味で人間社会の中で情報がしかし，これでも猶，現在の電子計算機の性体集積回路と光通信なのである。これで人類は能を充分に発揮させるには不足である。ここで新しい生きかたに入る。

半導体レーザーの出現は正に画期的というべきさて，少々方向を転ずることにする。では他ものであった。すなわち，従来100GHz帯まで漸く進んで来た電波の発生・増巾・検波の実現
は，半導体レーザーの実現によって一挙に波長の分野での半導体レーザーの将来は如何であろ1μm以下，100THzを超えることになったのでなり，これと相伴って通信用の半導体レーザーうか。レーザー・ディスクやコンパクト・ディスクの商品化によって半導体レーザーが商品と＊東北大学電気通信研究所（〒980仙台市片平2−1−1）＊ResearchInstituteof ElectricalCommunication，Tohoku

1一Univers

ity（2−1−1，Katahira，Sendai

980）

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半導体レーザーの将来の品質が非常に向上したようである。

嘗ての使えないのではないが昭和59年8月｛bl《olと云われた時代を振り返ると感無量なるものがある。

1．5

然し，それ以外の半導体レーザーの市場となるといささか悲観的なものが多い。

先ず，光計算機であるが，我々が1965年に光スイッチ・光クェンチの実験をしてその速度の1，0測定を行い，速度は半導体レーザーの大きさで2．oきまり，相当おそいことを示した。第1図に示したのが，その原理に基づいたフリップ・フロ

α5

ト岳Is

ップであるが，そのスイッチ切換速度を測定す詣
髪二るために，一端から入る光をミリ波で変調しそれに直角な方向に出てくる光を分光すると，分｛ol0i…iコ

光スペクトラムに側帯波が現われる。この側帯1．0

波の現われることから，光の変調が相互作用をして変化した早さを求めることができる。（第2図）
このような測定の結果変化する速度はレーザー光が半導体レーザーの両端面の間を往復して0．5lbl立ち上がったり，弱くなっていって安定するま解マo民

での時間に対応することを明らかにした。つまり増巾され易い場合には早く変化できるから，早い応答を示す半導体レーザーは利得の大きなレーザーであることを必要とする。

nsの桁の応答速度であり，GaAsの理想型SIT

A

第2図りWAVELENGTH（A）（a）変調なし（b）46GHz変調

やSITTの予想速度psに到達するのは猶相当の以上よりすると，現在の半導体レーザーではB

一ロ2，3氏0亀
困難があると考えられる。すなわち当分の間，光計算機としての出番はないのではないかと考えられる。

C

最も有望な光集積回路としては，BTLで開発中の端局用の音声による光変調装置であると考えられる。それ以外に光集積回路のメリット、脇アzY

Xは余りないように筆者には思われる。しかし，発光ダイオードでも外部量子効率19％をこえ，おそらく30％に乗るものと思われる。この分野
Aの電流の実用性を考えて見るだけでも非常に大きなもBの電流のとなり，また三色ディスプレイなども大型にCの電流

限っていえば三原色光が既に揃った現状では実y発光

X発光

9一

曹

光スイッチ：Bでyをon，Cでyをoff動作できる。逆にBでXをoff，Cでonに用化も間近いのではないだろうか。

それ以外にも，先頃米国ではレーザーを用いて農地の耕作をやっているのが放映された。おそらく固体レーザーであろうが，．機械加工は勿する。

第1図X−Yスイッチ論このようなところまで実用化が進んでいる。

一2一

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レザ（405）

研究ビルの壁に投影するディスプレイなども更に広の持っ光量子は約1．2eVで，これだけの平均エく実用されることになろうし，いよいよレーザネルギーを持たせるためには，温度を11600×ーも大きな産業に育ちっつあるのはご同慶に耐1．2。Kまで上昇させなければならないのだから，従来は全く不可能だったとも云い得るのである。

えない。

しかし，私は，最も大きな将来を持つのは，これらの特定波長を出す強力光源が今後多く光化学，フォト・エピタキシィの分野であると必要とされるであろうし，またできたイオンや信じている。従来の化学が熱による化学であっラジカルの種類を正確に知るための分光器の開たのに対して，光による励起は量子効果を純粋発が必要である。現在．までの分光技術は物質やに起こすことができる。すなわち，反応を起こ分子構造の同定のみが対象であったがこれからさせるときに必要な特定ラジカルやイオンだけは，励起状態まで測定することが要求される。

を選択的に発生させることができ，純粋な反応また励起用の波長が決まればあとは単一波長でを起こすことができるはずである。

よいが，それまでに至る基礎研究用としては，化学反応は多段プロセスである。この各素過程の励起を次々と行えば，非常に明確に一種の広い範囲の波長が得られるエキシマレーザーなどの開発が今後共増々重要となろう。

反応プロセスだけを誘起できるから，温度を上それと共に，検波用としてp三nフォトダイオーげることなく，つまりより完全な，より純粋なドやAP

Dが我々が発明してから30年以上経っのにまだそれ以上のものが出ていない。より広物質を製造できることになる。

これらが従来の化学反応の分野に新しい光を帯域より高感度の検波器が要望される。この鍵当てることになるであろうし，また，従来，合の少なくとも一つはラマン・レーザーとブリュ成できないと考えられていた材料の合成も可能

アン・レーザーであるように思われる。にするものと思われる。何しろ1μmの波長の光一3一