高出力VCSEL/HCSEL

 

 

一般的な半導体レーザーはチップと平行に共振器が構成されており、光の出射も同じ方向ですが、VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）はチップと垂直に共振器が構成されており、その方向（チップの面に垂直）に光を出射する半導体レーザです。
一般的な半導体レーザと比較して製造が楽で大量生産に向いているため低価格化が実現できるだけでなく、その低い閾値電流からシステム全体の消費電力を抑えることが可能となります。

 

 

 

燃料電池の製造において最も重要な工程の一つが電極（正極板、負極板）の製造です。
この工程では、混練機に入れた粉末材料と液体を混ぜ合わせたペーストを金属箔表面に塗布し、それを乾燥後にロールプレスで厚みを圧縮します。
この乾燥の工程では熱風乾燥やレーザーが使われます。
レーザー乾燥は熱風乾燥と比較して、高速に乾燥が行えること、均一な触媒層の形成が可能なこと、低い消費電力であること、装置が小型化されることなどのメリットがあります。

 

 

レーザー乾燥には、ファイバーレーザー、半導体レーザー、VCSEL/HCSELが使われます。
ファイバーレーザーや半導体レーザの場合、光ファイバから出射されるビームは丸いビームであるため、広範囲を均一に照射することが求められるレーザー乾燥を行うために、特殊な光学系でビームをライン状、または矩形に成形する必要があります。光ファイバでレーザーを伝送できるというメリットはありますが、光学系が複雑になるのと、VCSELやHCSELと比較して大きく高額な装置になってしまうというデメリットがあります。
VCSELやHCSELはそのコンパクトな構造、低消費電力の観点からこのアプリケーションに最適なレーザーと言えます。