レーザー技術を拡張する新研究 (New research expands laser technology)

2025-07-11 アメリカ合衆国・イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校 (UIUC)

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チームは、室温かつ目に安全な波長で動作する埋め込み誘電体フォトニック結晶面発光レーザー(PCSEL)を世界で初めて実現しました。従来のPCSELは空気孔を利用していましたが、結晶成長時に崩れる欠点がありました。研究チームはシリカを半導体内に埋め込むことで結晶の歪みを防ぎ、安定した発振に成功。この成果はIEEE Photonics Journalに掲載され、防衛分野のLiDARや自律走行車、レーザー加工、光通信など幅広い応用が期待されます。今後は電気接触を組み込んだ動作実証を目指す予定です。

<関連情報>

光励起埋め込み誘電体フォトニック結晶面発光レーザー Photopumped Buried Dielectric Photonic-Crystal Surface-Emitting Lasers

E. M. Raftery; D. Lee; B. J. Thompson; K. Chow; W. K. North; M. L. Lee,…
IEEE Photonics Journal  Published:15 April 2025
DOI:https://doi.org/10.1109/JPHOT.2025.3561087

レーザー技術を拡張する新研究 (New research expands laser technology)

Abstract

We propose and demonstrate a photonic-crystal surface-emitting laser (PCSEL) design utilizing sub-micron buried dielectric features as the low-index component of the photonic crystal. PCSELs are semiconductor lasers with exceptional beam characteristics, including high brightness and narrow, round spot sizes, making them attractive sources for applications such as LiDAR, optical communications, material processing, and directed energy. However, mass transport deformation in InP-based materials can challenge the integrity and uniformity of conventional encapsulated air void photonic crystals. To overcome this, we fabricate buried dielectric PCSELs designed to preserve the photonic crystal structure during regrowth and enhance reliability under high-power and high-current-density operation. We report the first lasing from a photopumped buried dielectric PCSEL at room temperature with emission at 1.5 μm, utilizing fully encapsulated dielectric features fabricated by lateral epitaxial overgrowth via molecular-beam epitaxy (MBE).

 

0403電子応用
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