電気的に２次元ビーム走査可能な新たなフォトニック結晶レーザーチップの開発に成功

2020-07-20

2020-07-17 京都大学,量子科学技術研究開発機構,科学技術振興機構

京都大学大学院工学研究科の野田進　教授、坂田諒一　大学院生、メーナカ・デ・ゾイサ　講師、石崎賢司　特定准教授、井上卓也　助教らのグループは、高ピーク出力かつ高ビーム品質のレーザー光を、電気的かつ２次元的に走査可能な新たなフォトニック結晶レーザーチップの開発に世界で初めて成功しました。この成果は、スマートモビリティを筆頭に、高度物体認識、アダプティブ照明などさまざまな分野への応用にとって極めて重要な成果と言えます。

ロボットや自動車の自動走行にはＬｉＤＡＲと呼ばれる光センシング技術が必須とされます。ＬｉＤＡＲでは、光ビームを走査して障害物を察知しますが、一般に、ビーム走査は、機械式、すなわち鏡を機械駆動することで行っており、システムサイズが大きくなることや、信頼性や安定性の面で課題を抱えています。そのような背景のもと、最近、非機械式のビーム走査方式の研究が活発化してきましたが、出射光の光出力が非常に低く、また波長可変型の大型のレーザー光源が別途必要である点など、多くの課題があります。

本研究グループは、今回新たに、電気的に２次元ビーム走査可能なフォトニック結晶レーザーチップの開発に世界で初めて成功しました。具体的には、フォトニック結晶の格子点をナノアンテナとみなし、その位置とサイズを同時に変調した新たなフォトニック結晶を考案するとともに、この結晶を内蔵したレーザーチップを開発することにより、高出力・高品質ビームを、電気的に、２次元的に自在に走査することに成功しました。この成果は、新しいＬｉＤＡＲシステムの構築にもつながり、今後のスマートモビリティ、ひいては超スマート社会（Ｓｏｃｉｅｔｙ５．０）の進展にとって重要な成果と言えます。

本研究成果は、２０２０年７月１７日（日本時間）、国際学術誌「ＮａｔｕｒｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」のオンライン版で公開されます。

本研究は、ＪＳＴ戦略的創造研究推進事業ＣＲＥＳＴ「次世代フォトニクス」研究領域における研究課題「変調フォトニック結晶レーザーによる２次元ビーム走査技術の開発（ＪＰＭＪＣＲ１７Ｎ３）」（研究代表者：野田進）の支援を受けて行われました。

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