ＩＩＩ－Ｖ族半導体フォトニック結晶導波路における共伝搬・逆伝搬スローライト系

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本年度はIII-V族半導体スローライトデバイスの研究、特に、非機械式のビームステアリングデバイスの研究に従事した。非機械式ビームステアリングデバイスは近年、レーザーレーダー（LiDAR）などへの産業応用が注目されており、本研究室のスローライト導波路はこれを実現する上で大変有望である。この導波路は、内部を伝搬する光を面発光レーザーと似た要領で導波路外へ放射し、入力光波長のスキャンによって放射光の偏向角をスキャンすることできる。本研究ではスローライト導波路を並列にアレイ化し、これとコリメートレンズを組み合わせることで、2次元的なビーム偏向を目指した。昨年度までに初期的な概念実証に取り組み、ビーム解像度270×7を得たが、本年度は更なる解像度の向上とハイパワー化のためにアレイの大規模化と導波路の長尺化に取り組んだ。横方向ビーム解像度は導波路のアレイ数により決まり、これを昨年度の4倍以上に増やすことで横方向ビーム解像度を32に向上させた。また、導波路を長尺化させることにより縦方向ビーム解像度の向上を狙った。しかし、導波路長を伸ばすと、ここで利用したいスローライトモードとは異なる屈折率差導波モードが利得を奪い始め、結果、導波路が不要な発振を起こしてしまうという問題があった。そこで、屈折率差導波モードがカットオフ条件となるウェハを用いて発振を抑制することで、導波路長を昨年度の3倍の3 mmまで延長できた。製作デバイスの不均一性の影響があり、単純に3倍の解像度とはいかなかったが、縦方向解像度を380まで向上できた。結果、2次元ビーム解像度を380 × 32得ることができた。さらに、屈折率差導波モードのカットオフによる発振の抑制と導波路の長尺化により、放射出力は昨年度までの30倍の200 mW以上まで向上した。以上の研究成果に関して、国際会議で2件の口頭発表を行った。