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光閉じ込め層(SCH層)の役割について教えてください。

ksy********さん

2013/1/1817:50:10

光閉じ込め層(SCH層)の役割について教えてください。

縦方向にSCH構造を用いる理由がわかりません。クラッド層では光は閉じ込められないのでしょうか?屈折率差はあるような気がするのですが・・・。また、横方向はリッジ導波路などの場合、屈折率差の大きい空気によって光を閉じ込めているということでよろしいでしょうか?よろしくお願いします。

この質問は、okw********さんに回答をリクエストしました。

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okw********さん

リクエストマッチ

2013/1/1822:09:28

SCH構造は縦方向の光閉じ込め係数(Γ)を大きくする構造です。Γが大きいほど発振しきい値電流を下げられます。ガイド層のない構造ではΓを大きくできないので、しきい値電流を小さくするためにSCH構造が使われます。

光を閉じ込めるには、光ファイバのように、閉じ込めたい部分の屈折率を大きくして、その周りの屈折率を小さくした構造にする必要があります。半導体レーザは、光ファイバのような軸対称構造ではないので、縦方向と横方向で光閉じ込める「しくみ」を変えています。縦方向は、ksysariさんの質問文にあるように、クラッド層と活性層の屈折率差(クラッド層の屈折率<活性層の屈折率)を利用して光を閉じ込めています。横方向の光閉じ込めにはリッジ導波構造などが使われます。

SCHというのは、Separated Confinement Heterostructureの略で、キャリアと光の閉じ込め(Confinement)を別々にした(Separated)ヘテロ構造という意味です。具体的には、添付図の上側にあるように、クラッド層と活性層の間に、それらの中間的な屈折率を持ったガイド層を挿入した構造です。「別々」というのは、キャリアの閉じ込めは活性層で行われるのに対して、光の閉じ込めはガイド層で行われていているというように、役割が別々になっている意味から来ています。

添付図の下側は、ガイド層のない単純なDH(DoubleHetero)構造です。SCH構造では光強度分布が活性層付近で大きくなっているのに対して、DH構造の光強度分布はそれよりなだらかになっています。なぜそうなるのかというと、単純なDHでは、屈折率の大きな活性層の膜厚が大きくないので閉じ込め効果が弱いのに対して、SCH構造では、屈折率の大きなガイド層の膜厚が大きいので閉じ込め効果が強まるからです。光強度分布の黄色の部分は活性層領域での光強度を表わしていますが、SCH構造のほうが面積が大きくなっているので、SCH構造のほうが光閉じ込め係数(Γ)が大きくなります。

SCH構造は縦方向の光閉じ込め係数(Γ)を大きくする構造です。Γが大きいほど発振しきい値電流を下げられます。ガイド...

質問した人からのコメント

2013/1/19 16:45:18

ものすごくわかりやすい説明ありがとうございました。okwave_inara1さんに質問して正解でした。また、予想をはるかに上回る迅速な回答ありがとうございます。

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