今回は平成27年度 理論科目 A問題11を解説します。半導体レーザ（レーザダイオード）の3層構造図をもとに、p形層とn形層に挟まれた層の名称・流す電流の向き・コヒーレント光を生む放出現象を問う穴埋め問題です。
レーザダイオードはp形層とn形層で活性層を挟んだ構造です。順電流を流すと活性層で電子と正孔が再結合して発光し、二つの反射鏡（へき開面）の間で誘導放出が繰り返されて、位相のそろったコヒーレントなレーザ光が得られます。
出題のポイント
平成27年度 理論科目 A問題11：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 理論科目 【電子理論（半導体等）】 平成27年度 A問題11
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(ア)層といい、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(イ)を流すと、(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鏡の間に閉じ込められることによって、(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(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。
(ア) (イ) (ウ) (1) 空乏 逆電流 二次 (2) 活性 逆電流 誘導 (3) 活性 順電流 二次 (4) 活性 順電流 誘導 (5) 空乏 順電流 二次
ポイント解説：活性層＋順電流で発光、誘導放出でコヒーレント光
レーザダイオードはp形層とn形層で中央の層を挟んだ3層構造。この中央の層＝活性層（(ア)）で、上下の層とは性質の異なる材料でできており、ここで光の増幅（発光）が起こる。空乏層ではない。
レーザダイオードに順電流（(イ)）を流すと、活性層で自由電子と正孔が再結合して光を放出する。この光が前後の反射鏡（へき開面）の間に閉じ込められ、同じ波長の光が次々と生じる誘導放出（(ウ)＝誘導放出）が起きて、位相のそろったコヒーレントな強い光（レーザ光）が得られる。よって(4)。
問題の解説
STEP1 (ア) 中央の層
p形層とn形層に挟まれ、光の増幅が起こる中央の層は活性層。(ア)＝活性。空乏層は逆バイアスのpn接合にできる別の領域。
STEP2 (イ) 電流の向き
電子と正孔を注入・再結合させて発光させるには順電流（順方向電流）を流す。(イ)＝順電流。逆電流では発光しない。
STEP3 (ウ) 放出現象
反射鏡間で同じ波長の光が誘起され増幅される現象は誘導放出。これでコヒーレント光が得られる。(ウ)＝誘導。よって(ア)活性・(イ)順電流・(ウ)誘導の(4)。
答え：(4)
💡 覚え方
レーザダイオード：p形/n形で活性層を挟む3層構造。順電流で活性層が発光。反射鏡間の誘導放出→コヒーレント光。
⚠️ よくある間違い
中央は活性層（空乏層ではない）。順電流で発光（逆電流ではない）。コヒーレント光は誘導放出（二次放出ではない）。
まとめ
| (ア) | 活性層（発光） |
| (イ) | 順電流 |
| (ウ) | 誘導放出→コヒーレント光 |
| 答え | (4) |
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