面発光レーザ (VCSEL) の特性と新市場へ向けた応用技術

第1部 面発光レーザの最新開発動向と応用可能性

(2018年1月15日 10:30～14:15)

　面発光レーザは、様々な特徴を持つ光源として既に実用されており、さらに、次のイノベーションを創りだす鍵と期待されている。本講座では、この面発光レーザの基本原理と特性・特徴を解説するとともに、多様な応用や今後期待される新領域における、面発光レーザの利点と研究開発課題を解説する。 　面発光レーザは半導体レーザのひとつだが、基板表面から光出射する特徴を持つため、超小型、超低電力、2次元アレイ、広い波長可変性など優れた特性を持つ。スパコン・データセンターの光配線から、レーザマウス、レーザプリンタ、レーザプロジェクタ、超小型原子時計、OCT、レーザーレーダ、レーザエンジン点火、加熱・加工応用など、多様な応用が進められ、新領域の創出に活用が進んでいる。光無線給電という新たな光応用領域においても、面発光レーザの適用が期待されているためその最新動向も紹介する。

1. 面発光レーザ:VCSELとは
   1. 面発光レーザの特徴
   2. 面発光レーザの歴史
   3. 面発光レーザの拡がり
2. 面発光レーザの基本構成
   1. 微小光源は低電力
   2. 短共振器で単一波長
   3. 高反射率が鍵
   4. 新しい反射鏡:HCG
   5. 選択酸化で閉じ込める
   6. 面発光レーザの材料
   7. モノリシック形成
   8. 電流,抵抗,放熱を改善
3. 面発光レーザの基本特性
   1. 高性能面発光レーザ
   2. 長波長帯面発光レーザ
   3. 短波長帯面発光レーザ
   4. 二次元アレイと三次元積層集積
4. 面発光レーザが拓く新応用
   1. 面発光レーザの応用分野と市場動向
   2. データ通信応用と超高速変調
      • 光インターコネクト
   3. 波長可変技術とその応用
      • 通信
      • OCT
      • センサー
   4. 面発光レーザの導波路応用
      • ビームスキャン
   5. 面発光レーザの高出力化
      • レーザプロジェクタ
      • レーザ点火
   6. 二次元アレイの応用
      • レーザプリンタ
      • 通信
   7. マッピング応用
      • 顔認証
      • 3Dマップ
      • LiDAR
   8. 多様な応用
      • レーザマウス
      • 原子時計 など
5. 新領域 : 光無線給電
   1. 無線給電への期待と課題
   2. 光無線給電の優位性と技術課題
   3. 面発光レーザによる光無線給電
   4. 光無線給電はこれからの方式
6. まとめ
• 質疑応答

第2部 GaN系青色面発光レーザの最新動向と展望

(2018年1月15日 14:30〜16:30)

　GaN系青色面発光レーザは、網膜走査ディスプレイ、アダプティブヘッドライト、超高速可視光通信照明などの次世代ディスプレイ、照明への応用が期待されている新しい光源である。近年、様々な研究機関で活発に開発が進められ、その性能向上が著しい。 　本講座では、GaN系青色面発光レーザの最新動向と展望について述べる。冒頭でGaNを含む窒化物半導体の特徴と青色LEDの開発史、さらに、青色面発光レーザの応用先と開発史について簡単に述べる。その後、GaN系面発光レーザの構造、作製、そして特性について、講師が所属する機関で得られた結果を中心に詳しく紹介する。最後に、実用化に向けた性能向上のための方策について述べ、総括を行う。

1. 青色発光半導体材料と青色面発光レーザの応用先
   1. 窒化物半導体の特徴
   2. 青色LEDの発明と開発史
   3. 青色面発光レーザの応用先と開発史
2. GaN系面発光レーザの構造
   1. 多層膜反射鏡
   2. 活性層
   3. 電流狭窄構造
   4. 光閉じ込め構造
3. GaN系面発光レーザの作製
   1. 結晶成長
   2. デバイスプロセス
4. GaN系面発光レーザの性能
   1. 各特性
   2. 各研究機関での比較
5. GaN系面発光レーザの展望
   1. 簡単な理論検討
   2. 性能向上に向けた方策
6. まとめ
• 質疑応答