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2020 年度 実績報告書

サブ波長構造を活用した光制御と機能デバイス

研究課題

研究課題/領域番号 18J22986
研究機関京都大学

研究代表者

坂田 諒一  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
キーワードフォトニック結晶 / 半導体レーザー / 変調フォトニック結晶レーザー / ビーム走査 / LiDAR / フラッシュ光源
研究実績の概要

当該年度においては、まず、昨年度までの成果として実現した、複合変調フォトニック結晶による2次元ビーム走査レーザーチップを上手く活用したシステムとして、従来のフラッシュ型のLiDARへレーザーチップを導入した、新たなLiDARシステムの提案および実証を行った。従来のフラッシュ型LiDARにおいては、全面がリアルタイムに測距可能であるという特徴があるものの、全面照射であるために、1点あたりの光強度が弱く、反射率の低い黒い物体においては十分な信号が得られず、測距が困難であるという課題がある。そこで、本研究で開発した、2次元ビーム走査デバイスを導入し、黒い物体を狙いうちすることで、黒い物体の測距をも可能とする新たなLiDARシステムを提案し、その実証実験を行った。実証実験により、狙い通り、ビーム走査で黒い物体を狙いうちすることで、黒い物体の測距に成功した。
さらに、上記のLiDARシステムにも応用可能な、広範囲フラッシュ照射型複合変調フォトニック結晶レーザーの提案・実証をも行った。複合変調フォトニック結晶レーザーにおいて、面内で回折ベクトルを連続的に変化させてビームを拡げつつ、様々な角度へ出射する多数のレーザーを一括で駆動することで、広角度範囲をフラッシュ照射可能なデバイスの提案を行った。それぞれのビームを8度に拡げつつ、出射方向を2次元的に変化させた複合変調フォトニック結晶レーザーをアレイ状(10×10)に集積したデバイスを作製し、30度×30度の広範囲におけるフラッシュ照射に成功した。レンズアレイや外部光学素子などを一切用いず、単一チップのみで広範照射ができる本レーザーの社会へのインパクトは大きく、LiDARシステムやモバイル等に応用できると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Dually modulated photonic crystals enabling high-power high-beam-quality two-dimensional beam scanning lasers2020

    • 著者名/発表者名
      Sakata Ryoichi、Ishizaki Kenji、De Zoysa Menaka、Fukuhara Shin、Inoue Takuya、Tanaka Yoshinori、Iwata Kintaro、Hatsuda Ranko、Yoshida Masahiro、Gelleta John、Noda Susumu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41467-020-17092-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 複合変調フォトニック結晶レーザーによる高出力・高ビーム品質2次元ビーム走査の実現と応用2020

    • 著者名/発表者名
      ○坂田諒一,De Zoysa Menaka,石崎 賢司,井上卓也,野田 進
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 複合変調フォトニック結晶レーザーアレイを用いた新たなLiDAR方式の提案2020

    • 著者名/発表者名
      ○坂田諒一,De Zoysa Menaka,峯山佳之,石崎 賢司,岩田錦太郎,青山聡,野田 進
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 複合変調フォトニック結晶レーザーへのDBR構造導入の検討(3)2020

    • 著者名/発表者名
      ○岩田錦太郎,坂田諒一,石崎賢司,吉田昌宏,De Zoysa Menaka,初田蘭子,野田 進
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 広範囲フラッシュ照射型複合変調フォトニック結晶レーザー2020

    • 著者名/発表者名
      ○De Zoysa Menaka,坂田諒一,吉川真由香,石崎 賢司,井上卓也,岩田錦太郎,初田蘭子,野田 進
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 複合変調フォトニック結晶レーザーにおける発振バンド端選択性向上の検討2020

    • 著者名/発表者名
      ○石崎賢司,坂田諒一,今村陽,De Zoysa Menaka,井上卓也,岩田錦太郎,吉田昌宏,野田 進
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 複合変調フォトニック結晶レーザーへのDBR構造導入の検討(Ⅱ)2020

    • 著者名/発表者名
      ○岩田錦太郎,坂田諒一,井上卓也,石崎賢司,吉田昌宏,De Zoysa Menaka, 初田蘭子,野田 進
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [備考] 野田研究室のページ

    • URL

      http://www.qoe.kuee.kyoto-u.ac.jp/

  • [備考] 坂田諒一のホームページ

    • URL

      https://sakataryoichi.wixsite.com/mysite/publications

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公開日: 2021-12-27  

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