サブ波長回折格子を用いた面発光レーザのモード制御と高出力波長可変光源への展開

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LiDARへの半導体レーザの応用の検討を行った．現在主流のガルバノミラー等を用いた装置に比べ，非機械式スローライト導波路では，高速ビーム掃引・高解像点数が期待でき，また増幅機能も両立できる．波長可変光源を集積できれば単体でビーム掃引機能を持つ高出力単一モード波長可変光源が実現できる．スローライト導波路は面発光レーザと同様の層構造で実現することができ，MEMS VCSELと同一基板上に作製可能である．波長可変MEMS VCSELとスローライト導波路の集積には，1）レーザ部の光閉じ込め，2）発振波長の伝搬角度，3）MEMSミラーの動作に課題を残している．1）は，イオン注入による電流閉じ込めで対策した．2）は，スローライト部のみ半導体DBRと誘電体DBRの間にSiO2を成膜し，カットオフ波長の長波長化を試みた．3）の解決策としてスローライト部分にのみ支持部を設け，VCSEL側のみMEMSミラーが変位するようにし，中間部は結合領域とすることを検討した．以上の構造を一般的なMEMS VCSELと同様のプロセスにおいて作製し，単一モードの垂直発振が得られ，イオン注入による閉じ込め効果と，半導体DBRと誘電体DBRの複合反射鏡で十分な反射率が得られることを実証した．また，デバイスの近視野像では出射強度の縞模様が見られ，電圧引火によりパターンがわずかに変化することから，光の結合と電圧印加による伝搬角の変化が達成された．しかし伝搬距離が短かったことから，ビーム形状は観測することができなかった．また，前年度に行った，MEMSへの印加電圧波形制御によるスイッチングの高速化を発展させ，さらなる高速化を試みた．今回は短時間のパルスを印加するオーバードライブにより計算・実験共にリンギングの抑制を実証し，MEMS VCSELにおいて1usを下回る波長切替の可能性を示した．