VCSEL (面発光レーザ) の基礎と応用展開・技術動向

面発光レーザは優れた特徴を持つ光源として実用されている。これまでにも多くのシステムに利用されているが、さらに、次のイノベーションの鍵としても期待されている。 　このセミナーでは、面発光レーザ (VCSEL) 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ではあるが、半導体基板表面から光出射する特徴をもち、東京工業大学の伊賀名誉教授により発案された、日本発のデバイスである。超小型、超低電力、2次元アレイ、広い波長可変性、など、優れた特性を有する。これらの特徴から、スパコン・データセンターの光配線 (データ通信) から、レーザマウス、3D顔認証などのセンシング、レーザプリンタ、レーザプロジェクタなどのイメージングに利用され、さらに、超小型原子時計、OCT、レーザレーダ (LiDAR) 、レーザエンジン点火、加熱・加工応用など、多様な新領域の創出・応用が進められている。また、光無線給電という新領域にも面発光レーザが期待されるため、その最新動向も紹介する。

1. 面発光レーザ:VCSELとは
   1. VCSELの特徴
   2. VCSEL技術の経緯
   3. VCSELの拡がり
2. VCSELの基本設計と基本特性
   1. 微小光源・低電力光源
   2. 単一波長光源
   3. 高反射率が鍵
   4. 新しい反射鏡:HCG
   5. 光閉じ込め・電流閉じ込め
   6. 温度特性・放熱特性
   7. VCSELの材料・構造
3. VCSELの応用
   1. データ通信応用
      • 光インターコネクト
   2. 波長可変技術とその応用
      • OCT
      • センサー
      • 通信
   3. 高出力化とその応用
      • 表示
      • レーザ点火
   4. 二次元アレイの応用
      • レーザプリンタ
      • 通信
   5. マッピング応用
      • 顔認証
      • 3Dマップ
      • LiDAR
   6. 多様な応用
      • レーザマウス
      • 原子時計
      • など
4. VCSELの新応用領域
   • 光無線給電
1. 無線給電への期待と課題
2. VCSELによる光無線給電
3. 超高効率化に向けた光源技術
• 質疑応答