次世代光センシングに向けた2µm帯赤外線レーザー発振に成功
旭化成エレクトロニクス株式会社と京都大学高等研究院の野田進特別教授らのグループは、2µm帯赤外線フォトニック結晶レーザー（PCSEL）の発振に成功しました。PCSELは小型でありながら高出力・高指向性・高機能性を特長とする次世代の半導体レーザーであり、PCSELによる2µm帯レーザーの実現により、生体内物質の非侵襲センシング、がんリスク研究への応用など、従来技術では適用が難しかったアプリケーションへの展開を目指します。
研究背景と内容
旭化成エレクトロニクスは1980年からホール素子の量産を行っており、化合物半導体技術を強みの一つとしています。さらにMBE（分子線エピタキシー）を用いた薄膜形成技術も有しており、これらの技術を組み合わせ、これまでも磁気、ガス、生体センシングなどの多様なセンサーや、赤外線LEDなどを開発し、上市してまいりました。
京都大学高等研究院野田進特別教授が発明したPCSELは、フォトニック結晶がもつ光制御機能により、従来のレーザーと比較し、小型でありながら高指向性・狭帯域・高輝度を同時に実現できるのが特徴です。当社はこれまで蓄積した化合物半導体技術を活用し、共同研究を通じ、光源構造の最適化を進めることで、PCSEL構造での2µm帯レーザー発振を実現しました。
想定される応用領域
小型な2µm帯のレーザー光をセンシングに使用することで、ウェアラブルデバイスによる生体内物質の非侵襲なセンシングや、呼気に含まれるガス成分（VOCs、アセトン等）の検知を通じた健康モニタリングなどへの展開が期待されます。また、2µm帯にはCO2やCH₄などの吸収線が存在します。PCSELの高指向性・狭帯域特性を組み合わせることで、CO2・CH₄などの温室効果ガスを対象とした微量ガスを高精度で測定することが求められる領域での応用が期待されます。
今後について
今回の成果を踏まえ、当社は2µm帯PCSELの研究開発をさらに加速させます。より高度なフォトニック結晶構造の採用を含めた光源構造の最適化を進め、高指向性・狭帯域・高輝度動作の実現を目指します。また、実用化に向けて量産性の検証も進めてまいります。これらの取り組みを通じて、ヘルスケア、環境モニタリング、通信、LiDARなどの領域における応用可能性を検討し、次世代センシング技術の進展に貢献してまいります。
Ms.ガジェット
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