VCSEL (面発光レーザ) の原理・基本設計と応用開発動向

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本セミナーでは、iPhoneの顔認証システムをはじめ、LiDAR、OCT、原子時計、光無線給電、光配線 (データ通信) 、レーザマウス、3D顔認証センシング、イメージセンサなど、これからの発展と市場拡大が期待されるVCSELについて取り上げ、本分野での技術開発に取り組む上で欠かせない基礎事項、現状の課題、性能改善方針、応用製品例などを解説いたします。

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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. 高反射率反射鏡
    4. 光閉じ込め・電流閉じ込め
    5. 温度特性
    6. 様々な波長のVCSEL
    7. VCSELの微小化限界
    8. VCSELの効率
  3. VCSELの応用
    1. センシング用光源の応用
      • レーザマウス
      • 原子時計 など
    2. 高速変調特性とデータ通信応用
      • 光インターコネクト
    3. 波長可変技術とその応用
      • OCT
      • センサー
      • 通信
    4. 二次元アレイの応用
      • レーザプリンタ
      • 通信
    5. 3Dセンシング応用
      • 顔認証
      • LiDAR
    6. 高出力化とその応用
      • 表示
      • 加熱
      • レーザ点火
  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. 光無線給電の最新動向

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