液晶の潜在的巨大位相遅延の機能を活用した広角・高速な波面制御装置の開発

光の波面を制御することでビームを曲げることが可能な技術が求められている。これは、車載LiDARのようなセンシング技術において、従来の機械駆動系では耐振動性・衝撃性という観点において心許ないためである。自動運転技術のような、故障が人命に直結するケースではシビアな環境耐性が求められ、波面制御型のスキャンシステムは理想的である。近年、機械的な駆動が無く、透過したレーザー光を素早く様々な角度に曲げられるような波面制御型のビームステアリングデバイスの実現が望まれている。このような応用が期待できる最先端テクノロジーは、光集積回路、及び液晶技術を利用したものが代表格になる。とりわけ、小型、低コストな性質が期待される液晶波面制御型ビームステアリング技術は大きな注目を集めている。液晶を利用した主流となる波面制御型ビームステアリング技術は回折の原理を利用した光フェーズドアレイ法である。しかしながら、この方法はステアリング角の増大とともに回折効率が激減していき、数度程度のステアリングが限界となることで知られており、すでに限界がみえている。そこで、本研究課題では屈折の原理を利用した新規手法を提案する。アイディアを簡潔に説明するならば、ビーム断面の任意の一軸方向に線形かつ大きな位相差分布を形成することで、斜めに進行する光の波面を形成するというシンプルなものである。ただし、この方法では液晶層の厚さが数百ミクロン以上必要となり、応答速度の減少が大きな問題となる。そこで応募者は、自身が持つナノサイズの空間に液晶を閉じ込めることで高速応答化が可能となる技術を用いることで、この屈折型波面制御デバイスの実現を目指した。

光の波面を制御することでビームを曲げることが可能な技術が求められている。これは、車載LiDARのようなセンシング技術において、従来の機械駆動系では耐振動性・衝撃性という観点において心許ないためである。自動運転技術のような、故障が人命に直結するケースではシビアな環境耐性が求められ、波面制御型のスキャンシステムは理想的である。近年、機械的な駆動が無く、透過したレーザー光を素早く様々な角度に曲げられるような波面制御型のビームステアリングデバイスの実現が望まれている。このような応用が期待できる最先端テクノロジーは、光集積回路、及び液晶技術を利用したものが代表格になる。とりわけ、小型、低コストな性質が期待される液晶波面制御型ビームステアリング技術は大きな注目を集めている。液晶を利用した主流となる波面制御型ビームステアリング技術は回折の原理を利用した光フェーズドアレイ法である。しかしながら、この方法はステアリング角の増大とともに回折効率が激減していき、数度程度のステアリングが限界となることで知られており、すでに限界がみえている。そこで、本研究課題では屈折の原理を利用した新規手法を提案する。アイディアを簡潔に説明するならば、ビーム断面の任意の一軸方向に線形かつ大きな位相差分布を形成することで、斜めに進行する光の波面を形成するというシンプルなものである。ただし、この方法では液晶層の厚さが数百ミクロン以上必要となり、応答速度の減少が大きな問題となる。そこで応募者は、自身が持つナノサイズの空間に液晶を閉じ込めることで高速応答化が可能となる技術を用いることで、この屈折型波面制御デバイスの実現を目指した。