コヒレント特設ページはこちら

Science/Research 詳細

コーネルエンジニア、次世代UVレーザに道

May, 19, 2022, Ithaca, New York--コーネル大学エンジニアは、半導体材利用を使って深紫外(DUV)レーザを作製した。これは、医療器具の殺菌、水浄化、危険なガスの検知、精密フォトリソグラフィの実現などで有望である。

紫外(UV)光では、2つの重要な品質は周波数と線幅である。ウイルスの破壊、分子センシングにはある波長が最適である。線幅は、レーザの精度の基準。研究者やエンジニアは、より高品質、高効率のUV光源を探しているが、これを可能にする半導体材料で取り組むのは難しい。

AIP Advancesに発表された論文は、コーネルの研究者が、需要が高い波長とモーダル線幅でDUVを放出できるAlGaNベースデバイスをどのように作製するかを詳細に示している。

「これが、適切な材料であることは知られているが、問題は物質合成だった。課題は、実際に有用で、レーザの要件を維持するたけの純粋な材材料を作ること」と研究リーダー、応用・エンジニアリングぶり学博士課程学生、Len van Deurzenは話している。

材料科学と工学、電気・コンピュータ工学教授、論文のシニアオーサ、Debdeep JenaとHuili Grace Xingの指導にしたがい、研究チームは、MBEを使って、窒化アルミニウム(AlN)の高品質結晶を成長させた。

「われわれは、積み重ねられた多数のAlGaN層を必要としている。また、重要なパラメタは、それらの層の界面品質である。われわれは、他の成長技術で形成される不純物や転移がない、非常にシャープな界面を成長させることができる」(Deurzen)。

第2の課題は、スタックされた層から光キャビティを造ることだった。これは、放出光をトラップして誘導放出を推進するために使われる、つまりレーザにとって不可欠である。キャビティは、小さなマイクロスケール共振器の形で、AlNチップに作製された。これは、Cornell NanoScale Science and Technology Facility.の助けを借りて、van Deurzenが開発することができた。

完成すると、そのレーザは波長284nm、0.1nmオーダーのモーダル線幅でピーク利得を達成できた。線幅は、類似のデバイスよりも桁違いに精確であり、改善されたUV光エミッタにその成長法が適用可能であることを示している。

コーネルのDUVレーザは光励起である。つまり、デバイスにフォトンを注入することでレーザ発振のある要件を作りだすと言う意味である。Jenaによると、研究の次のステップは、同じ材料プラットフォームを使って、商用利用可能な発光デバイスのより実用的なエネルギー源であるバッテリからの電流駆動するレーザを実現することである。
(詳細は、https://news.cornell.edu)