2020-07-22 京都大学
坂田諒一 工学研究科・日本学術振興会特別研究員、野田進 工学研究科教授、メーナカ デ ゾイサ 同講師、石崎賢司 同特定准教授、井上卓也 同助教らの研究グループは、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。
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、今後のスマートモビリティ、ひいては超スマート社会（Society 5.0）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日に、国際学術誌「Nature Communications」に掲載されました。
図：（a）複合変調フォトニック結晶を内蔵した、レーザーアレイデバイスの模式図。（b）アレイデバイスに内蔵されている複合変調フォトニック結晶構造を上面から電子線顕微鏡で撮影した写真。（c）今回作製した、複合変調フォトニック結晶レーザーアレイの裏面における電極構造の写真。
書誌情報
【DOI】 https://doi.org/10.1038/s41467-020-17092-w
【KURENAIアクセスURL】http://hdl.handle.net/2433/252827
Ryoichi Sakata, Kenji Ishizaki, Menaka De Zoysa, Shin Fukuhara, Takuya Inoue, Yoshinori Tanaka, Kintaro Iwata, Ranko Hatsuda, Masahiro Yoshida, John Gelleta & Susumu Noda (2020). Dually modulated photonic crystals enabling high-power high-beam-quality two-dimensional beam scanning lasers. Nature Communications, 11:3487.
京都新聞（7月18日 32面）および日刊工業新聞（7月20日 18面）に掲載され、NHK（7月20日、21日）で放送されました。
