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

III-V族半导体光子晶体波导中的同向/反向传播慢光系统

基本信息

批准号：
17J08770
负责人：
近藤圭祐
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

今年从事III-V族半导体慢光器件，特别是非机械光束转向器件的研究。近年来，非机械光束控制装置在激光雷达（LiDAR）等工业应用中引起了人们的关注，而我们实验室的慢光波导非常有希望实现这一目标。该波导以与面发射激光器类似的方式将在波导内部传播的光辐射到波导外部，并且可以通过扫描输入光的波长来扫描发射光的偏转角。在这项研究中，我们通过平行排列慢光波导并将其与准直透镜组合来实现二维光束偏转。到去年，我们已经进行了初步概念验证，并实现了 270 x 7 的光束分辨率，但今年我们致力于增加阵列的尺寸并加长波导，以进一步提高分辨率并增加功率.横向光束分辨率由波导阵列的数量决定，通过将波导阵列数量比去年增加四倍以上，横向光束分辨率提高到32。我们还旨在通过加长波导来提高纵向光束分辨率。然而，当波导长度增加时，与这里期望使用的慢光模式不同的折射率差波导模式开始带走增益，导致波导引起不必要的振荡。因此，通过使用具有折射率差波导模式截止条件的晶片来抑制振荡，我们能够将波导长度延长至3毫米，是去年长度的三倍。尽管由于制造设备的不均匀性，不可能简单地将分辨率提高到三倍，但我们能够将垂直分辨率提高到 380 像素。结果，我们能够获得 380 × 32 的二维光束分辨率。此外，通过切断折射率差波导模式并加长波导来抑制振荡，辐射输出增加到200 mW以上，是去年的30倍。关于上述研究成果，我们在国际会议上做了两次口头报告。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fan-beam steering device using a photonic crystal slow-light waveguide with surface diffraction grating

采用带有表面衍射光栅的光子晶体慢光波导的扇形光束转向装置

DOI：
10.1364/ol.42.004990
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
3.6
作者：
Kondo Keisuke;Tatebe Tomoki;Hachuda Shoji;Abe Hiroshi;Koyama Fumio;Baba Toshihiko
通讯作者：
Baba Toshihiko

DBRスローライト導波路ビーム偏向器を用いたLiDARシステムの検討

基于DBR慢光波导光束偏转器的LiDAR系统研究