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新たなフォトニック結晶構造を用いて半導体レーザの高輝度化に成功

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December, 20, 2018, 京都--京都大学 工学研究科の野田進教授、吉田昌宏博士課程学生、メーナカ・デ・ゾイサ講師、石崎賢司助教、および河崎正人研究員(三菱電機から京大に常駐)らのグループは、独自の「2重格子フォトニック結晶」共振器を用いて、半導体レーザの高輝度化(=高出力・高ビーム品質動作)に成功した。
 来たるべき超スマート社会(Society 5.0)においては、スマートモビリティ(自動車やロボットの自動運転)やスマート製造の核となる高度センシングや光加工のための、高輝度半導体レーザが必要とされている。しかしながら、従来の半導体レーザは、高輝度化のため、光出射面積を増大し高出力化を図ろうとすると、ビーム品質が劣化し、逆に輝度が低下するという問題があった。研究グループは、光出射面積を従来の半導体レーザの10000倍以上大きくしてもビーム品質の劣化がない、新たなフォトニック結晶構造「2重格子フォトニック結晶」を考案し、10W級の高出力でありながら、ビーム拡がり角が極めて狭く(<0.3°)、極めて高いビーム品質(M2~2)を達成し、高安定・高輝度動作に初めて成功した。この成果は、フォトニック結晶レーザが今後の超スマート社会を支える光源として極めて有望であることを示すものである。
 研究成果は、Nature Materialsオンライン版で公開された。
(詳細は、http://www.jst.go.jp)