超高解像ビーム掃引機能を可能にする集積フォトニクス

• 研究課題/領域番号: 16K14245
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 小山 二三夫 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30178397)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: ビーム掃引 / LiDAR / 光センシング / 面発光レーザ / 光増幅器 / 半導体レーザ / ビームスキャナー / 波長可変レーザ / ビーム偏向 / 光スイッチ / レーザレーダ / 光センサ

研究成果の概要

非機械式ビーム掃引デバイスは，将来の自動運転等で用いるLiDARのコアデバイスである．本研究では，Bragg反射鏡導波路の巨大な波長構造分散を活用することで，解像点数500，光出力0.4Wの高出力・高解像ビーム掃除引機能を実現するとともに，電気的に波長を掃引できる波長可変面発光レーザとの集積化を行い，解像点数300，光出力0.4Wの高出力・高解像ビーム掃除引を実現するとともに，熱光学効果を用いたビーム掃引機能集積光源の実証，アレイ化とシリンドリカルレンズによる解像点数270×7の２次元ビーム掃引を実現した．

研究成果

• [雑誌論文] High-speed wavelength switching of tunable MEMS vertical cavity surface emitting laser by ringing suppression (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue Shunya、Nishimura Shun、Nakahama Masanori、Matsutani Akihiro、Sakaguchi Takahiro、Koyama Fumio
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 号: 4 ページ: 040308-040308
  • DOI: 10.7567/jjap.57.040308
  • NAID: 210000148802
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fan-beam steering device using a photonic crystal slow-light waveguide with surface diffraction grating (2017)
  • 著者名/発表者名: Kondo Keisuke、Tatebe Tomoki、Hachuda Shoji、Abe Hiroshi、Koyama Fumio、Baba Toshihiko
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 42 号: 23 ページ: 4990-4990
  • DOI: 10.1364/ol.42.004990
  • 査読あり
• [学会発表] MEMS VCSEL集積スローライト導波路ビームスキャナの作製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上 俊也, 旭 利紘, 西村 駿, 中濵 正統, 松谷 晃宏, 坂口 孝浩, 小山 二三夫
  • 学会等名: 第65回 応用物理学会 春季学術講演会
• [学会発表] 3Dセンシングのための解像点数100点を超えるアクティビームスキャナ (2018)
  • 著者名/発表者名: 旭 利紘, 顧 暁冬, 松谷 晃宏, 小山 二三夫
  • 学会等名: 第65回 応用物理学会 春季学術講演会
• [学会発表] 多層膜スローライト導波路ビーム偏向器を用いたLiDARシステムの検討 (II) --- 2次元ビームスキャンの実証 (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤圭祐, 顧暁冬, 中濵正統, 許在旭, 小山二三夫
  • 学会等名: 第65回 応用物理学会 春季学術講演会
• [学会発表] 長尺面発光レーザ増幅器による高出力・高ビーム品質動作 (2018)
  • 著者名/発表者名: 許在旭, 志村京亮, 顧暁冬, 中濵正統, 松谷晃宏, 小山二三夫
  • 学会等名: 第65回 応用物理学会 春季学術講演会
• [学会発表] 折り返し構造を有するVCSEL増幅器によるドットパターン形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森長瑞, 顧暁冬, 志村京亮, 中濵正統, 小山二三夫
  • 学会等名: 第65回 応用物理学会 春季学術講演会
• [学会発表] 機械的共振を用いたMEMS波長可変VCSELの広帯域掃引・低駆動電圧動作 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中濵正統,井上俊也,松谷晃宏,坂口孝浩,小山二三夫
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 熱光学効果による1060nm 帯面発光レーザの高速波長掃引特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村駿,顧暁冬,中濵正統,坂口孝浩,松谷晃宏,小山二三夫
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] Enhancing the modulation bandwidth of double transverse coupled cavity VCSELs (2017)
  • 著者名/発表者名: Hameeda Ibrahim,Moustafa Ahmed,Fumio Koyama
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 増幅機能を有する VCSEL ビーム掃引デバイス (2017)
  • 著者名/発表者名: 志村京亮,顧暁冬,中濵正統,許在旭,松谷晃宏,小山二三夫
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 面発光レーザ高出力化のための長尺半導体光増幅器 (2017)
  • 著者名/発表者名: 許在旭,志村京亮,顧暁冬,中濵正統,松谷晃宏,小山二三夫
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] VCSEL photonics for optical sensing (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Koyama
  • 学会等名: The second international conference on fibre-optic and photonic sensors for industrial and safety applications
  • 発表場所: Brisbane
  • 年月日: 2017-01-09
  • 招待講演
• [学会発表] Advances in surface emitting lasers (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Koyama
  • 学会等名: Third WRHI workshop on Asian Industry Highway
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High Power VCSEL Amplifier For Laser Processing (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Koyama
  • 学会等名: The 12th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-resolution Beam Steering Of Slow Light VCSEL Amplifier (2017)
  • 著者名/発表者名: Zeuku Ho, Keisuke Shimura, Xiaodong Gu, Masanori Nakahama, Akihiro Matsutani, Fumio Koyama
  • 学会等名: The 12th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
  • 国際学会
• [学会発表] Non-mechanical Beam Scanner Integrated VCSEL For Solid State LiDAR (2017)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Shimura, Zeuku Ho, Masanori Nakahama, Xiaodong Gu, Akihiro Matsutani, Fumio Koyama
  • 学会等名: The 12th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
  • 国際学会
• [学会発表] Sub-volt Wavelength Sweep Operation Of MEMS VCSEL Employing High-Q Mechanical Resonanc (2017)
  • 著者名/発表者名: Masanori Nakahama, Shunya Inoue, Shun Nishimura, Akihiro Matsutani, Takahiro Sakaguchi, Fumio Koyama
  • 学会等名: The 12th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
  • 国際学会
• [学会発表] VCSEL Photonics For Non-mechanical LiDAR (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Koyama
  • 学会等名: The 12th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unidirectional Coupling Of Laterally Coupled VCSEL And Slow Light Modulator/Amplifier (2017)
  • 著者名/発表者名: Shanting Hu, Akihiro Matsutani, Fumio Koyama
  • 学会等名: The 12th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
  • 国際学会
• [学会発表] VCSEL photonics for 3D imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Koyama
  • 学会等名: International Nano-Optoelectronics Workshop 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] VCSELs Laterally Coupled with a Slow Light Modulator/Amplifier Showing Unidirectional Coupling (2017)
  • 著者名/発表者名: Shanting Hu, Akihiro Matsutani and Fumio Koyama
  • 学会等名: International Nano-Optoelectronics Workshop 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical analysis of Watt-class VCSEL amplifier (2017)
  • 著者名/発表者名: Ahmed Hassan , Moustafa Ahmed, Masanori Nakahama, F.umio Koyama
  • 学会等名: The 24th General Congress of the International Commission for Optics
  • 国際学会
• [学会発表] Photonic Crystal Slow-Light Beam Steering Device With Surface Diffraction Grating (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, T. Tatebe, Xiaodong. Gu, Fumio Koyama, T. Baba
  • 学会等名: The 24th General Congress of the International Commission for Optics
  • 国際学会
• [学会発表] VCSEL Optical Amplifier for High Power Operations (2017)
  • 著者名/発表者名: Zeuku Ho, Keisuke Shimura, Xiaodong Gu, Masanori Nakahama, Akihiro Matsutani, Fumio Koyama
  • 学会等名: The 24th General Congress of the International Commission for Optics
  • 国際学会
• [学会発表] 面発光レーザとスローライト光増幅器の高効率統合集積化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鷹箸雅司、小山二三夫、中濱正統
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 電圧波形制御によるMEMS VCSELのリンギング抑制 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上俊也、西村駿、中濱正統、松谷晃宏、坂口孝浩、小山二三夫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] マイクロマシン面発光レーザの波長掃引の高速化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村駿, 中濱正統, 坂口孝浩, 松谷晃宏, 小山二三夫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 一方向性統合を可能にするVCSEL集積型ビーム掃引デバイス (2017)
  • 著者名/発表者名: 志村京亮、許在旭、顧暁冬、松谷晃宏、中濱正統、小山二三夫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 面発光レーザ増幅器の統合効率の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 許在旭、志村京亮、顧暁冬、中濱正統、松谷晃宏、小山二三夫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 高出力面発光レーザ増幅器の放射ビーム制御に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森長瑞、中濱正統、小山二三夫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] DBRスローライト導波路ビーム偏向器を用いたLiDARシステムの検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤圭祐、顧暁冬、中濱正統、許在旭、小山二三夫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] MEMSミラーを有するスローライトSOAの偏光特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 旭利紘, 井上俊也, 顧暁冬, 中濵正統, 小山二三夫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] InP系ブラッグ反射器導波路を用いた1.5μm帯スローライト分波器 (2017)
  • 著者名/発表者名: 冨樫良介, 池田拓磨, 顧暁冬, 坂口孝浩, 小山二三夫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] HCG MEMS VCSELの製作と温度無依存化に向けた特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上俊也,中濱正統,松谷晃宏,坂口孝浩,小山二三夫
  • 学会等名: 2016年電子情報通信ソサイエティ大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] 面発光レーザ構造を用いた波長分波器の光増幅特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中濵正統,顧暁冬,松谷晃宏,坂口孝浩,小山二三夫
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] シリコンフォトニクススローライトLiDAR の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 馬場俊彦,小山二三夫,西山伸彦,小林功郎
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 面発光レーザと集積したブラッグ反射鏡導波路増幅器の高シングルモード出力動作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 顧暁冬,許在旭,中濵正統,松谷晃宏,小山二三夫
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] VCSEL-Based High Resolution Wavelength Demultiplexer with Large Optical Gain (2016)
  • 著者名/発表者名: Masanori Nakahama,Xiaodong Gu,Akihiro Matsutani,Takahiro Sakaguchi,Fumio Koyama
  • 学会等名: 25th International Semiconductor Laser Conference
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2016-09-13
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of HCG MEMS VCSELs using nanoimprint lithography and consideration of athermal operation (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunya Inoue,Masanori Nakahama,Akihiro Matsutani,Takahiro Sakaguchi,Fumio Koyama
  • 学会等名: 21st. Optoelectronics and Communications Conference
  • 発表場所: Niigata
  • 年月日: 2016-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] Slow Light VCSEL Amplifier for High-resolution Beam Steering and High-power Operations (2016)
  • 著者名/発表者名: Masanori Nakahama,Xiaodong Gu,Akihiro Matsutani,Takahiro Sakaguchi,Fumio Koyama
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics 2016
  • 発表場所: San Jose
  • 年月日: 2016-06-10
  • 国際学会
• [産業財産権] ビーム偏向デバイス (2018)
  • 発明者名: 小山二三夫、顧暁冬
  • 権利者名: 小山二三夫、顧暁冬
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-023697
  • 出願年月日: 2018
• [産業財産権] 光偏向デバイスおよびライダー装置 (2017)
  • 発明者名: 東京工業大学、横浜国立大学
  • 権利者名: 東京工業大学、横浜国立大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017
  • 外国
• [産業財産権] 面発光レーザ (2017)
  • 発明者名: 小山二三夫 中濱正統 顧 暁冬
  • 権利者名: 国立大学法人東京工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017-02-24
  • 外国