【本連載執を筆者された黒澤宏氏は2019年4月15日に逝去されました。ご冥福をお祈りいたします。】
代表的な半導体レーザーについて詳しく見てみましょう。
実用的な半導体レーザーには，図1に書いてある周期表のIII族元素のアルミニウム（Al），ガリウム（Ga），インジウム（In）とV族元素の窒素（N），リン（P），ヒ素（As）の中から2種類以上の元素を組み合わせた化合物半導体が使われます。
例えば，GaAs，AlGaAsやInGaAsPと言ったものです。III族元素を合計したものが1になり，V族元素を合計したものが1になるようにします。組成比を正確に書きますと，AlxGa1-xAs，InxGa1-xAsyP1-yとなります。xとyは0～1の間の数字です。
周期表の上にある元素，軽い元素が多く含まれるほど，バンドギャップが大きくなりますので，発振波長は短くなります。逆に，下の重い元素を混ぜると，発振波長は長くなります。
とは言え，どのような組み合わせでもレーザーになるのではなく，良質の結晶性薄膜ができることが，そもそもの条件です。また，結晶性薄膜ができたとしても，レーザー発振に至るには道険しです。
半導体レーザーは，元素の組み合わせで発振波長を自由に選ぶことができるので，用途に応じた発達をしてきました。中心になる材料はInP（Eg＝1.35 eV，λ＝918 nm），GaAs（1.424 eV，870 nm），GaN（3.4 eV，365 nm）です。
光通信のためには，石英ガラスファイバーの透過率が高い1.3 μmと1.55 μm用に，InPを中心にして重いInを混ぜ，更にGaをちょっと加えてInGaAsPを作りました。このInGaAsPグループでは4つの元素の比を正確に制御しなければなりません。
一種類増えるだけですが，その技術は格段に難しくなります。元素の比が変わりますと，当然発振波長が変化することになります。通信などの応用にはできるだけ波長の狭いレーザーが望ましいことになりますから，元素の比を正確に制御する必要があるのです。
1 μm付近の大出力用には，GaAsを中心にして軽いAlを混ぜて短波長側，すなわち870 nmから600 nmにわたって発振するGaAlAs，重い元素であるInを混ぜたInGaAsは0.9～1.5 μmの波長域で発振します。
この800 nm付近の光はネオジウムの吸収帯と一致しますので，ネオジウム固体レーザー（Nd:YAGやNd:YLF）の励起に使われています。また医療用にも注目されているレーザーです。後者の1 μm光は，ファイバーレーザーのポンピング用です。
