《理論》〈電気及び電子計測〉[H27:問11]半導体レーザに関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,半導体レーザ(レーザダイオード)に関する記述である。

レーザダイオードは,図のような3層構造を成している。p形層とn形層に挟まれた層を\(\fbox {  (ア)  }\)といい,この層は上部のp形層及び下部のn形層とは性質の異なる材料で作られている。前後の面は半導体結晶による自然な反射鏡になっている。

レーザダイオードに\(\fbox {  (イ)  }\)を流すと,\(\fbox {  (ア)  }\)層の自由電子が正孔と再結合して消滅するとき光を放出する。

この光が二つの反射面の間に閉じ込められることのよって,\(\fbox {  (ウ)  }\)放出が起き,同じ波長の光が多量に生じ,外部にその一部が出力される。光の特別な波長だけが共振状態となって\(\fbox {  (ウ)  }\)放出が誘起されるので,強い同位相のコヒーレントな光が得られる。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ)及び(ウ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

【ワンポイント解説】

レーザダイオードの特性に関する問題で,電験三種に出題されるレーザダイオードに関しては,これ以上の知識は必要ありません。文中の強い同位相のコヒーレントとは,位相が揃った強い光を発するという解釈で問題ありません。

【解答】

解答:(4)
(ア)
図のp形層とn形層に挟まれた領域を活性層と言い,ここで,反射を繰り返して光を増幅させます。

(イ)
レーザダイオードに流すのは順電流です。p形層が上,n形層が下になっているので順方向であることが分かります。

(ウ)
同じ波長の光が次々と誘起され,強い光が放出されることを誘導放出と言います。