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Realization of large-area, high-brightness photonic crystal lasers by utilizing mutual interaction between one- and two-dimensional diffractions

Research Project

Project/Area Number 20K22483
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0402:Nano/micro science, applied condensed matter physics, applied physics and engineering, and related fields
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Yoshida Masahiro  京都大学, 工学研究科, 助教 (20880636)

Project Period (FY) 2020-09-11 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsフォトニック結晶レーザ / フォトニック結晶 / 半導体レーザ
Outline of Research at the Start

本研究では,フォトニック結晶の2次元共振作用をレーザ発振に利用した半導体レーザ(フォトニック結晶レーザ)において,その180度および90度回折効果の相互作用を利用することで,大面積単一モード発振を可能とする新たな手法を提案する.理論解析により格子点形状が回折効果に与える影響を明らかとし,これを精密に制御した新たな設計に基づき,大面積レーザデバイスを作製することで,半導体レーザとしてこれまでにないミリメータ級の共振面積における単一モード発振の実証を目指す.

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have developed large-area, high-brightness photonic crystal lasers by utilizing mutual interaction between 180°- and 90°-diffracted light waves. We have succeeded in designing a lattice point structure that enables a single mode lasing with a large area (>1mmΦ) by adjusting structural parameters of a double-lattice photonic crystal. We have fabricated a 1mmΦ photonic crystal laser with the designed double-lattice structure and demonstrated large-area single mode lasing.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

半導体レーザーは、小型・安価・低消費電力・高速制御可能といった優れた特長を有しており、現在、情報通信や光記録分野を中心に広く利用されている。しかしながら、従来の半導体レーザーは、光出力増大のために光出射面積を拡大すると、出射されるビーム品質が劣化してしまうという課題を抱えている。本研究で実証に成功した大面積・高輝度フォトニック結晶レーザは、このような従来の半導体レーザの課題を克服するものであり、スマートモビリティやスマート製造の核となる高度光センシングや光加工などをはじめとして、幅広い分野に応用でき、将来の超スマート社会を支える次世代光源としての利用が期待される。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (49 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (40 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

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      Volume: 29 Issue: 16 Pages: 25118-25118

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      Volume: 57 Issue: 4 Pages: 1-8

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      Volume: 3 Issue: 2 Pages: 022006-022006

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      Nature Communications

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 3487-3487

    • DOI

      10.1038/s41467-020-17092-w

    • NAID

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    • Filing Date
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URL: 

Published: 2020-09-29   Modified: 2023-01-30  

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