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 京都大学 野田進氏(工学研究科教授、光・電子理工学教育研究センター長)と浜松ホトニクスらのグループは、フォトニック結晶レーザーの実用化に世界に先駆けて成功したと発表した(京大ニュース・リリース浜ホトニュース・リリース:PDF)。具体的には、0.2Wで連続光出力が可能なフォトニック結晶レーザーで、製品として提供可能な信頼性や品質を確保できるメドを付けた。2014年春には、同レーザーの応用装置を開発するメーカーに向けて、浜ホトがサンプル出荷を始める予定である。

実用化にメドを付けたフォトニック結晶レーザー(ベース材の左端中央)
素子の大きさは、ボールペンの先の程度。京大と浜ホトのデータ。
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 野田氏によれば、いくつかの機関で研究開発中のフォトニック結晶レーザーは、既存の半導体レーザーの小型化を狙ったものが多いという。同氏らも、いわゆるSiフォトニクスック技術の1つである光配線に使う超小型のフォトニック結晶レーザーの研究開発を進めている。

 これに対して、今回のフォトニック結晶レーザーは、既存の半導体レーザーでは難しい高出力領域を狙ったもので、他の機関はあまり手掛けていないという。フォトニック結晶を利用して大面積発光の半導体レーザーのビーム品質を高めたもので、大きな光出力でも高光密度化が図れる。このため、半導体レーザーを金属などの材料加工に応用する道が開けるとする。

 今回、両機関が実用化したとするフォトニック結晶レーザーは、0.2Wで連続して光出力が可能である。またビーム品質を示すM値は理想値1に近い1.1だった。ちなみに、同じ発光面積の一般的な半導体レーザーではM値は10を超えてしまうという。

今回のフォトニック結晶レーザーの構造
活性層とクラッド層の間にフォトニック結晶を形成し、エピタキシャル成長させる。京大と浜ホトのデータ。
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 さらに、今回の開発品では、発振スペクトルの波長半値全幅が1nm以下で、高いコヒーレンス特性があり、ビーム広がり角は1度以下と極めて狭い。ビーム形状は、フォトニック結晶の格子点形状の制御により、きれいな円形となっているという。こうした高い発光品質を実現したため、応用先によっては補正用のレンズが不要だとする。

 2014年春には、浜ホトがサンプル出荷を始める。まず、1060nm帯、980nm帯、940帯の3つの波長でサンプル品を提供する予定。いずれも連続光出力は0.2Wクラスである。用途としては、直接レーザー微細加工用光源、各種励起用光源、プロジェクター用の波長変換用基本波光源、センシングや計測用光源、位置検出、測距イメージセンサ、プロファイル測定、モーションセンサなどを想定している。

 将来は、光出力を増大させて、車体などの金属の加工にも適用させたいとする。野田氏によれば、1W連続出力品は1~2年で、10W品は5年で、100W品は10年以内に実用化が可能だという。