新たなフォトニック結晶構造を用いて半導体レーザーの高輝度化に成功

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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、半導体レーザーの高輝度化(=高出力・高ビーム品質動作)に成功しました。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ー(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ーが必要とされています。しかしながら、従来の半導体レーザーは、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りました。研究グループは、光出射面積を従来の半導体レーザーの10,000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ました。この成果は、フォトニック結晶レーザー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す。本成果は、2018年12月18日(日本時間)、国際学術誌「Nature Materials」のオンライン版で公開されます。本研究は、以下の事業・研究開発課題により支援を受けました。

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