二重変調されたフォトニック結晶により、高出力で高品質な二次元ビーム走査レーザーを実現しています

Dually modulated photonic crystals enabling high-power high-beam-quality two-dimensional beam scanning lasers.

• Ryoichi Sakata
• Kenji Ishizaki
• Menaka De Zoysa
• Shin Fukuhara
• Takuya Inoue
• Yoshinori Tanaka
• Kintaro Iwata
• Ranko Hatsuda
• Masahiro Yoshida
• John Gelleta
• Susumu Noda

抄録

メカニカルフリー、高出力、高品質の2次元(2D)ビーム走査レーザーは、スマートモビリティのためのセンシングシステム、物体認識システム、適応型照明など、様々なアプリケーションへの需要が高い。本研究では、このようなレーザを実現するために、フォトニック結晶の格子点の位置と大きさを同時に変調する二重変調フォトニック結晶の概念を提案し、実証する。ナノアンテナ理論を用いて、このフォトニックナノ構造が高出力・高品質の2次元ビーム走査型レーザーの実現に不可欠であることを示す。また、１００点の分解能を持つ１０×１０マトリクス構成の二重変調フォトニック結晶レーザーのオンチップ回路駆動アレイを作製した。このデバイスは、広い範囲の2次元方向のレーザービームを連続して並列に走査することが可能であり、アプリケーション固有の要求を満たすために柔軟に設計することができます。

Mechanical-free, high-power, high-beam-quality two-dimensional (2D) beam scanning lasers are in high demand for various applications including sensing systems for smart mobility, object recognition systems, and adaptive illuminations. Here, we propose and demonstrate the concept of dually modulated photonic crystals to realize such lasers, wherein the positions and sizes of the photonic-crystal lattice points are modulated simultaneously. We show using nano-antenna theory that this photonic nanostructure is essential to realize 2D beam scanning lasers with high output power and high beam quality. We also fabricate an on-chip, circuit-driven array of dually modulated photonic-crystal lasers with a 10 × 10 matrix configuration having 100 resolvable points. Our device enables the scanning of laser beams over a wide range of 2D directions in sequence and in parallel, and can be flexibly designed to meet application-specific demands.