フォトニック結晶レーザーを搭載したＬｉＤＡＲの開発に世界で初めて成功

京都大学 工学研究科の野田 進　教授、吉田 昌宏　助教、メーナカ・デ・ゾイサ　講師、石崎 賢司　特定准教授、國師 渡　研究員（ローム株式会社から京都大学に常駐）らのグループは、北陽電機株式会社と共同で、フォトニック結晶レーザーを搭載した光測距システム（ＬｉＤＡＲ：Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）の開発に世界で初めて成功し、フォトニック結晶レーザーがスマートモビリティ応用に向けて極めて有効であることを示すことに成功しました。

来たるべき超スマート社会におけるスマートモビリティ、すなわち、ロボット、農機、建機、自動車などの自動運転の実現のためには、光測距システム（ＬｉＤＡＲ）は極めて重要です。このようなＬｉＤＡＲシステムの心臓部の光源には、小型・安価という特徴を持つ半導体レーザーの活用が必須ですが、従来の半導体レーザーは、高出力時に、ビーム品質が著しく劣化するとともに、非点収差や、大きなビーム拡がりのために、複雑なレンズ系を用いてビームを整形してから用いる必要があり、部品やその精密な調整にコストがかかり、かつ空間分解能を劣化させるという課題がありました。また、動作波長の環境温度依存性が大きいために、太陽光などの背景光の影響が大きくなるという課題もありました。

研究グループは、高出力動作時にも、高ビーム品質で、狭い拡がり角を持つビーム出射が可能で、動作波長の温度依存性が少ないフォトニック結晶レーザーの開発を進めてきましたが、今回、さらにフォトニック結晶レーザーの性能を向上させるとともに、本レーザーを搭載したＬｉＤＡＲの開発に世界で初めて成功しました。この成果は、フォトニック結晶レーザーが今後の超スマート社会を支える光源として極めて有望であることを示すものです。

本研究成果は、さまざまな学会などで発表予定ですが、直近では、２０２０年７月１３日～１６日に開催される、米国光学会（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）のＡｄｖａｎｃｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ（Ｏｎ－ｌｉｎｅ）において発表予定です。また、今回開発に成功した、ＬｉＤＡＲへ搭載可能なフォトニック結晶レーザーは、京都大学 光・電子理工学教育研究センター内に設置した光・量子拠点より、ＭＴＡ（Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）を介して、世の中への提供が可能です。