サブ波長構造を活用した光制御と機能デバイス

利用亚波长结构的光控制和功能器件

基本信息

批准号：
18J22986
负责人：
坂田諒一
金额：
$ 1.41万
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度においては、まず、昨年度までの成果として実現した、複合変調フォトニック結晶による2次元ビーム走査レーザーチップを上手く活用したシステムとして、従来のフラッシュ型のLiDARへレーザーチップを導入した、新たなLiDARシステムの提案および実証を行った。従来のフラッシュ型LiDARにおいては、全面がリアルタイムに測距可能であるという特徴があるものの、全面照射であるために、1点あたりの光強度が弱く、反射率の低い黒い物体においては十分な信号が得られず、測距が困難であるという課題がある。そこで、本研究で開発した、2次元ビーム走査デバイスを導入し、黒い物体を狙いうちすることで、黒い物体の測距をも可能とする新たなLiDARシステムを提案し、その実証実験を行った。実証実験により、狙い通り、ビーム走査で黒い物体を狙いうちすることで、黒い物体の測距に成功した。さらに、上記のLiDARシステムにも応用可能な、広範囲フラッシュ照射型複合変調フォトニック結晶レーザーの提案・実証をも行った。複合変調フォトニック結晶レーザーにおいて、面内で回折ベクトルを連続的に変化させてビームを拡げつつ、様々な角度へ出射する多数のレーザーを一括で駆動することで、広角度範囲をフラッシュ照射可能なデバイスの提案を行った。それぞれのビームを8度に拡げつつ、出射方向を2次元的に変化させた複合変調フォトニック結晶レーザーをアレイ状(10×10)に集積したデバイスを作製し、30度×30度の広範囲におけるフラッシュ照射に成功した。レンズアレイや外部光学素子などを一切用いず、単一チップのみで広範照射ができる本レーザーの社会へのインパクトは大きく、LiDARシステムやモバイル等に応用できると考えられる。

在本财年，我们将首先开发一种新型激光雷达，该新型激光雷达将激光芯片集成到传统的闪光式激光雷达中，作为有效利用使用复合调制光子晶体的二维光束扫描激光芯片的系统，该系统已实现我们提出并演示了该系统的结果。传统的闪光式激光雷达具有能够实时测量整个表面距离的特点，但由于它照亮整个表面，每个点的光强度很弱，很难从物体接收到足够的信号。然而，存在反射率低的黑色物体难以测量距离的问题。因此，通过引入本研究开发的二维光束扫描装置，针对黑色物体，提出了一种同样可以测量黑色物体距离的新型激光雷达系统，并进行了演示实验。在演示实验中，我们通过扫描光束并按预期击中黑色物体，成功测量了到黑色物体的距离。此外，我们提出并演示了一种可应用于上述激光雷达系统的宽范围闪光照射复合调制光子晶体激光器。在复杂的调制光子晶体激光器中，通过连续改变平面内的衍射矢量以扩展光束并同时驱动以不同角度发射光的多个激光器，可以在较宽的角度范围内进行闪光照射。我们制造了一种将复合调制光子晶体激光器集成在阵列（10 x 10）中的装置，每个光束扩展至8度，并且发射方向二维改变，并且该装置能够在30度x的宽范围内扩展。 30度闪光照射成功。这种激光器只需单个芯片即可照射大范围，无需使用任何透镜阵列或外部光学元件，将对社会产生巨大影响，并且被认为可以应用于激光雷达系统和移动设备。