マイクロマシン面発光レーザ構造を用いた高出力・広帯域波長可変光源の開拓

• Project/Area Number: 13J08625
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied optics/Quantum optical engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 中濵 正統 (2014-2015) 東京工業大学, 精密工学研究所, 特別研究員(PD); 中濱 正統 (2013) 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 面発光レーザ / マイクロマシン / ビーム偏向 / 波長可変VCSEL / 半導体レーザ / 波長可変レーザ

Outline of Annual Research Achievements

平成27年度は，面発光レーザの新機能創出のための精密波長制御，横モード制御，およびビーム制御に取り組んだ．高精度な波長可変動作により，850nm帯波長可変面発光レーザ構造で100GHz間隔で110チャネル動作を達成した．また，面発光レーザのセンシング・イメージング応用に向けて，ビームの方向を電気的に制御するビーム掃引機能の実証を行った．ビーム偏向機能を持つ半導体レーザとしては極めて大きなビーム偏向角（30°）とともに，４°以下の鋭いビーム形状，そして1.3×10^11 °/sの高速なビーム偏向動作を確認した．この速度はこれまでに報告されているものよりも1,000倍高速であり，半導体レーザのビームエンジニアリングの新規技術として発展が期待できる．これらの成果を学術論文3報，国内会議5報（招待講演1報）および査読付き国際会議3報で報じた．以上の結果から，平成27年度は期待通りの進展が見られた．

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Sub-gigahertz beam switching of vertical-cavity surface-emitting laser with transverse coupled cavity (2015)
  • Author(s): 10.Masanori Nakahama, Xiaodong Gu, Takahiro Sakaguchi, Akihiro Matsutani, Moustafa Ahmed, Ahmed Bakry, Fumio Koyama
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 107 Issue: 7
  • DOI: 10.1063/1.4929147
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] マイクロマシン構造を用いた面発光レーザーの波長制御と波長温度無依存化 (2015)
  • Author(s): Masanori Nakahama, Takahiro Sakaguchi, Akihiro Matsutani, Fumio Koyama
  • Journal Title: レーザー研究 Volume: 43 Pages: 458-462
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Micromachined Vertical Cavity Surface Emitting Lasers - Athermalization, Tuning and Multi-wavelength Integration - (2015)
  • Author(s): Fumio Koyama,Masanori Nakahama
  • Journal Title: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics Volume: Vol.21 no.4 Issue: 4 Pages: 1700310-1700310
  • DOI: 10.1109/jstqe.2015.2389522
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Athermal and widely tunable VCSEL with bimorph micromachined mirror (2014)
  • Author(s): M. Nakahama, T. Sakaguchi, A. Matustani and F. Koyama
  • Journal Title: Optics Express Volume: 22 Issue: 18 Pages: 21471-21479
  • DOI: 10.1364/oe.22.021471
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Athermalization and on-chip multi-wavelength integration of VCSELs employing thermally actuated micromachined mirrors (2014)
  • Author(s): M. Nakahama, T. Sakaguchi, A. Matsutani, F. Koyama
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 105 Issue: 9
  • DOI: 10.1063/1.4895337
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Wavelength tuning and controlled temperature dependence in vertical-cavity surface-emitting lasers with a thermally and electrostatically actuated cantilever structure (2014)
  • Author(s): Masanori Nakahama, Fumio Koyama, et al.
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 53 Issue: 1 Pages: 10303-10306
  • DOI: 10.7567/jjap.53.010303
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tuning Characteristics of Monolithic MEMS VCSELs With Oxide Anti-Reflection Laver (2013)
  • Author(s): Masanori Nakahama, Fumio Koyama, et. al.
  • Journal Title: IEEE Photonics Technology Letters Volume: 25 Issue: 18 Pages: 1747-1750
  • DOI: 10.1109/lpt.2013.2272732
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 面発光レーザの単一モード出力増大に向けたスローライトSOAの増幅特性 (2016)
  • Author(s): 中濱正統, 顧暁冬, 坂口孝浩, 松谷晃宏, 小山二三夫
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] VCSEL構造を用いた高出力ソリッドステートビームスキャナ (2016)
  • Author(s): 中濱正統, 顧暁冬, 坂口孝浩, 松谷晃宏, 小山二三夫
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Sub-gigahertz beam switching with transverse-mode coupled cavity VCSELs (2015)
  • Author(s): Masanori Nakahama, Xiaodong Gu, Takahiro Sakaguchi, Akihiro Matsutani, Fumio Koyama
  • Organizer: 20th Microoptics Conference 2015
  • Place of Presentation: Fukuoka International Congress Center
  • Year and Date: 2015-10-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Over 30 GHz Modulation of 850 nm Transverse Coupled Cavity Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (2015)
  • Author(s): Xiaodong Gu, Masanori Nakahama, Akihiro Matsutani, Fumio Koyama
  • Organizer: 41st European Conference and Exhibition on Optical Communication
  • Place of Presentation: Valencia, Spain
  • Year and Date: 2015-09-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] First Demonstration of 850 nm Transverse Coupled Cavity Vertical Cavity Surface-Emitting Laser (2015)
  • Author(s): Xiaodong Gu, Masanori Nakahama, Akihiro Matsutani, Fumio Koyama
  • Organizer: 応用物理学会2015年秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] 横方向複合共振器面発光レーザによる高速ビームスイッチング動作 (2015)
  • Author(s): 中濱正統, 顧暁冬, 坂口孝浩, 松谷晃宏, 小山二三夫
  • Organizer: 応用物理学会2015年秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] アサーマル波長可変面発光レーザ (2015)
  • Author(s): 中濱正統, 坂口孝浩, 松谷晃宏, 小山二三夫.
  • Organizer: 2015年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • Place of Presentation: 東北大学 川内北キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-08
  • Invited
• [Presentation] Precise Wavelength Tuning of MEMS VCSELs enabling 110-ch Operations (2015)
  • Author(s): Masanori Nakahama, Takahiro Sakaguchi, Akihiro Matsutani, Fumio Koyama
  • Organizer: The 11th Conference on Lasers and Electro-Optics Rim
  • Place of Presentation: BEXCO, Busan, Korea
  • Year and Date: 2015-08-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 熱応力・静電力駆動のマイクロマシンを用いたアサーマル波長可変面発光レーザ (2014)
  • Author(s): 中濱正統, 坂口孝浩, 松谷晃宏, 小山二三夫
  • Organizer: 電子情報通信学会 LQE2014
  • Place of Presentation: 機械振興会館（東京都港区芝公園3-5-8 ）
  • Year and Date: 2014-12-18 – 2014-12-19
• [Presentation] 熱応力・静電力駆動のマイクロマシンを用いたアサーマル波長可変面発光レーザ (2014)
  • Author(s): 中濱正統, 坂口孝浩, 松谷晃宏, 小山二三夫
  • Organizer: 2014年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会
  • Place of Presentation: 徳島大学 常三島キャンパス（徳島県徳島市南常三島町2-1）
  • Year and Date: 2014-09-23 – 2014-09-26
• [Presentation] Athermal multi-wavelength VCSEL array employing thermally actuated micromachined mirrors (2014)
  • Author(s): M. Nakahama, T. Sakaguchi, A. Matsutani, and F. Koyama
  • Organizer: IEEE International Semiconductor Laser Conference 2014
  • Place of Presentation: Melia Palas Atenea (Palma de Mallorca, Spain)
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] Athermal and Widely Tunable VCSEL with Bimorph Micromachined Mirror (2014)
  • Author(s): M. Nakahama, T. Sakaguchi, A. Matsutani, F. Koyama
  • Organizer: OECC 2014
  • Place of Presentation: Melbourne Convention and Exhibition Centre (Melbourne, Australia)
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [Presentation] マイクロマシンを用いたアサーマル面発光レーザの波長掃引特性 (2013)
  • Author(s): Masanori Nakahama, Fumio Koyama, et. al
  • Organizer: レーザ・量子エレクトロニクス研究会(LQE)
  • Place of Presentation: 機械振興会館, 東京, 日本
  • Year and Date: 2013-12-06
• [Presentation] Wavelength tuning and controlled temperature dependence of MEMS VCSELs with thermally and electrostatically actuated micromachined mirror (2013)
  • Author(s): Masanori Nakahama, Fumio Koyama, et al.
  • Organizer: 18th Microoptics Conference (MOC' 13)
  • Place of Presentation: 東京工業大学, 東京, 日本
  • Year and Date: 2013-10-28
• [Presentation] 熱駆動のマイクロマシンを用いたアサーマル面発光レーザの波長掃引特性II (2013)
  • Author(s): Masanori Nakahama, Fumio Koyama, et. al.
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学, 京都, 日本
  • Year and Date: 2013-09-16
• [Presentation] Electro-thermally Tunable 850nm VCSELs with metal/semiconductor Thermally Actuated Mirror (2013)
  • Author(s): Masanori Nakahama, Fumio Koyama, et. al.
  • Organizer: Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
  • Place of Presentation: 京都国際会館, 京都, 日本
  • Year and Date: 2013-07-01