電気通信主任技術者 電気通信工学の基礎 練習問題 第31問: 光通信の光源に用いる半導体レーザ (LD) と発光ダイオード (LED) を比べた記述として、正しいものはどれか。

「LD は誘導放出と光共振器を用いるため、LED よりスペクトル幅が狭く高速の変調に向く」が正しい記述です。LED は、注入した電子と正孔が再結合するときの自然放出で光り、位相や向きがそろわないため、出る光の波長の広がり (スペクトル幅) が広くなります。

LD は、しきい値電流を超える電流で反転分布を作り、誘導放出で生じた光を鏡 (光共振器) の間で往復させて増幅するので、波長と位相のそろった光になり、スペクトル幅が狭く、高速に変調できます。スペクトル幅が狭いほど光ファイバの波長分散の影響が小さく、長距離の伝送に向きます。

「LED は誘導放出…LD は自然放出」は 2 つの仕組みを入れ替えています。「しきい値電流より小さい電流で強いレーザ発振」は誤りで、しきい値より下では自然放出の弱い光しか出ません。

「LED は光共振器を持つ」も誤りで、共振器を持つのは LD です。LED の光は広い角度に出るため、ファイバへの結合効率は LD より低くなります。

「共振器と誘導放出があるのが LD」と覚えましょう。