| 研究課題/領域番号 |
20H02655
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
井上 卓也 京都大学, 工学研究科, 助教 (70793800)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | フォトニック結晶 / フォトニック結晶レーザー / 短パルス / 結合波理論 / フォトニック結晶レーザ / 半導体レーザ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
短パルス幅・高ピーク出力・高ビーム品質で動作するレーザーは、レーザー微細加工、レーザーセンシング、生体イメージング等、多岐にわたる応用で重要な光源である。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ー発振に利用した面発光型半導体レーザー（フォトニック結晶レーザー）において、屈折率勾配の導入という、新しい原理の短パルス・高ピーク出力化の手法を提案し、外部増幅器を用いない単一光源から、パルス幅数10ps未満, ピーク出力100W~1kW級の短パルス・高ピーク出力発振を実現することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
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ー発振に利用した面発光型半導体レーザー（PCSEL）において、屈折率勾配（バンド端周波数勾配）の導入という新たな短パルス・高ピーク出力化の手法を導入することにより、外部増幅器を用いない単一光源から、パルス幅数10ps未満でピーク出力数100級の短パルス・高ピーク出力発振を実現した。本研究で開発した短パルスPCSELは、人間の目への安全性を確保しつつ長距離測距を実現するレーザーセンシングや、熱の影響を抑制したレーザー微細加工、さらには生体イメージングや衛星間光通信に至るまで、多岐に亘る分野への応用が期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、フォトニック結晶構造への屈折率（周波数）勾配の導入という、従来の半導体レーザーの短パルス化の手法とは全く異なる手法の提案・実証に成功した点で、大きな学術的意義を有するといえる。また、本研究で実証に成功した、パルス幅数10ps未満、ピーク出力数100W以上の短パルス・高ピーク出力フォトニック結晶レーザーは、自動運転を支えるLiDARとよばれるレーザーを用いた測距センサをはじめとして、多岐に亘る用途への応用展開を可能にする点で、大きな社会的意義を有する。
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