高出力フォトニック結晶レーザに関する研究

高功率光子晶体激光器研究

• 批准号: 14F04999
• 负责人: 野田 進
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04999/
• 关键词: フォトニック結晶; 半導体レーザ; 結合波理論

本年度は、フォトニック結晶レーザの高出力化に向けて、これまで構築してきた3次元結合波理論の更なる高度化を図り、高出力化動作に適したフォトニック結晶レーザ構造の設計を行った。フォトニック結晶レーザは2次元周期構造であるフォトニック結晶を共振器として利用しているため、フォトニック結晶の孔形状、深さや周期数などのパラメータが、光取り出し効率や出力パワーを決定する。本研究開始段階において、研究代表者は、フォトニック結晶孔の垂直方向の設計自由度に着目した研究を進め、孔の側壁に非対称性を導入することで、光取り出し効率が従来の垂直側壁の場合の約10倍増大し、高出力動作に適応できる重要な設計指針を見出した。この設計に基づいて作製した試料では、理論通りの安定した単一発振モードが得られ、室温連続条件にて光出力0.5Wまで、ビーム品質M2～1をもち、さらに光出力1.5Wまで、ビーム拡がり角が3°以下という優れた特性を実現していた。本年度は、高出力時のモード不安定化の要因について分析した結果、面内の光回折効果が強すぎるために、基本モードと高次モードの閾値利得差が小さくなり、単一モード安定性を低下させることを明らかにした。さらに、面内の光フィードバック効果を抑制する構造として、新たに二重格子点構造を提案し、モード安定性を従来の構造よりも10倍以上向上させられることを見出した。すでに、具体的なデバイス構造の解析を発展させ、5W以上まで単一モードを維持する高出力デバイスの設計に成功した。また、設計した二重格子点構造について、初期的な実験結果との比較を行い、理論と対応する発振モードの変化や面内回折の抑制効果を確認した。これら理論解析及び関連の成果は、科学雑誌Nature Photonics, Physics Review Letters, Optics Lettersなどにおいて発表した。

This year, in the current year, the results show that the three-dimensional combination of wave theory and wave theory results show that there is a high level of performance in the design of the computer. The results show that the two-dimensional cycle makes use of the structure of the resonator, the shape of the hole, the number of cycles, the number of cycles, and the output rate. At the beginning of this study, the research representative, the research representative, the vertical design of the degree of freedom, the degree of freedom in the vertical direction, the research progress, the non-symmetric transmission of the wall of the hole, and the light output rate are used to evaluate the performance of the vertical wall contact, which is about 10 times as large as that of the high-output dynamic device. The basic equipment is used for testing materials, equipment, equipment, temperature, temperature In the current year, when there is a high output, the key factors are the results of the results of the analysis, the results of the in-plane light analysis, the results of the in-plane light analysis, the results of the high-performance analysis, the results of the analysis and the results. The light in the plane, the double lattice, and the stability. The equipment, the specific equipment, the analytical equipment, and more than 5W of equipment have been successfully designed to maintain the high output of the equipment. The double lattice of design and design is used to create the device, and the results of the initial test are compared to compare the results of the experiment and theory. the in-plane foldback is used to restrain the verification of the results. The theoretical analysis and the scientific journals Nature Photonics, Physics Review Letters, and Optics Letters of the scientific journals.

项目成果

フォトニック結晶レーザの大面積高出力動作に向けたダブルホール孔形状の設計

用于光子晶体激光器大面积、高输出运行的双孔设计

• 发表时间: 2014
• 作者: 北村恭子;野田進;李潤植，北村恭子，浅野卓，石崎賢司，野田進;梁永，北川均，ジョンゲレタ，石崎賢司，北村恭子，野田進
• 通讯作者: 梁永，北川均，ジョンゲレタ，石崎賢司，北村恭子，野田進

フォトニック結晶レーザにおける3次元空孔形状の影響の検討

三维孔形状对光子晶体激光器影响的研究

• 发表时间: 2014
• 作者: 北村恭子;野田進;李潤植，北村恭子，浅野卓，石崎賢司，野田進;梁永，北川均，ジョンゲレタ，石崎賢司，北村恭子，野田進;西本昌哉，石崎賢司，前川享平，梁永，北村恭子，野田進
• 通讯作者: 西本昌哉，石崎賢司，前川享平，梁永，北村恭子，野田進

フォトニック結晶レーザにおける不均一ポンピング効果の理論解析

光子晶体激光器非均匀泵浦效应的理论分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 北川 均;梁 永;中川 翔太;Gelleta John;野田 進
• 通讯作者: 野田 進

Coupled-wave analysis for photonic-crystal surface-emitting lasers (XIV) -Effect of external reflection on the TE resonant mode-

光子晶体表面发射激光器的耦合波分析（XIV）-外部反射对 TE 谐振模式的影响-

• 发表时间: 2014
• 作者: ジョン ゲレタ;梁永;北川均;野田進
• 通讯作者: 野田進

Watt-class high-power, high-beam-quality photonic-crystal lasers

• DOI: 10.1038/nphoton.2014.75
• 发表时间: 2014-05-01
• 期刊: NATURE PHOTONICS
• 影响因子: 35
• 作者: Hirose, Kazuyoshi;Liang, Yong;Noda, Susumu
• 通讯作者: Noda, Susumu