―超スマート社会を⽀える究極の半導体レーザー光源の実現に向けて―
概要
京都⼤学⼤学院⼯学研究科の野⽥進 教授、井上卓也 同助教、吉⽥昌宏 同助教、John Gelleta同特定研究員らのグループは、超⼤⾯積（3~10mmΦ）で単⼀モード動作注1)可能なフォトニック結晶レーザー注2)を実現するための設計指針を確⽴しました。これにより、⾼ビーム品質動作を維持しながら 100W〜1kW 級の光出⼒を得ることが出来る究極の半導体レーザー光源が実現可能になり、レーザー加⼯装置や光センシングシステムの⼤幅な⼩型化・低コスト化をはじめとして、超スマート社会の実現に⼤いに貢献することが期待されます。
来るべき超スマート社会 （Society 5.0）においては、⾃動運転等のスマートモビリティにおいて必須である⾼度光センシングや、AIを活⽤したスマート製造を⽀える光加⼯を実現するため、⾼出⼒かつ⾼ビーム品質な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、⾼出⼒化のため、光出射⾯積を増⼤すると、発振モードが多モード化注1)してビーム品質が劣化するという問題がありました。研究グループは、上記の問題を解決するべく、⾼出⼒動作と⾼ビーム品質動作の両⽴が可能なフォトニック結晶レーザーの開発を進めており、これまでに、直径500 µm〜1 mmΦのデバイスにおける10 W〜数10 W級の⾼出⼒・⾼ビーム品質動作注3,4)を実証するとともに、1 mmΦ程度以上での単⼀モード動作の実現可能性を理論的に⽰してきました。しかし、レーザーをさらに⼤⾯積化（3~10 mmΦ）した際にも⾼ビーム品質動作が維持出来るかどうかについては、これまで統⼀的な理論解析がなされておらず、レーザー加⼯等の応⽤で要求される100 W〜1 kW級の光出⼒を実現可能な具体的なデバイス設計も明らかではありませんでした。
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