高輝度スケーラブル連続波単モード光学クリスタルレーザー
Masahiro Yoshida1, Shumpei Katsuno1, Takuya Inoue2
1Department of Electronic Science and Engineering, Kyoto University, Kyoto, Japan.
Nature
|June 14, 2023
まとめ
研究者らは,高出力,単調出力を達成する大規模光子結晶レーザーを開発しました. この画期的な発見は 大型レーザーを コンパクトで効率的な 半導体代替材料に 置き換える道を示しています
科学分野:
- 光学とレーザー物理学
- 半導体レーザー
背景:
- 高功率半導体レーザーは,連続波 (CW) 動作中に伝統的にビームの質が悪く,熱的不安定性があります.
- シングルモード,高電力,高ビーム品質の半導体レーザーの達成は,従来のボリュームのレーザーを競合または置き換えることを目指す重要な目標です.
研究 の 目的:
- 高性能半導体レーザーの限界を克服する
- 大規模な光子結晶表面発射レーザー (PCSEL) を開発し,ビームの質を向上させ,安定したCW操作を実現する.
主な方法:
- 制御されたヘルミシアンと非ヘルミシアン結合を光学結晶構造の中で設計した.
- CW条件下でカップリングを維持するために,格子定数の先行インストールされた空間分布を組み込みました.
- 3mmの共振直径を持つ大規模なPCSELを使用した.
主要な成果:
- 連続波 (CW) 出力50Wを超える.
- 0.05°の狭いビームの偏差で純粋に単一モードの振動を示した.
- 1GW cm−2 sr−1の明るさに達し,大容量のレーザーに匹敵する.
結論:
- 開発されたPCSELは,高性能半導体レーザーの低ビーム品質と熱不安定性の課題を克服しています.
- この研究は,1kWクラスのシングルモード半導体レーザーに向けた重要なマイルストーンです.
- これらの先進的なPCSELは,様々な用途で従来の,より大きなレーザーシステムを置き換える準備ができています.
