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

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22483
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0402:Nano/micro science, applied condensed matter physics, applied physics and engineering, and related fields
• Research Institution: Kyoto 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
• 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 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.

Free Research Field

光工学・光量子科学

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。