1.はじめに

緑色レーザーは，従来，YAGベースやHe-Neレーザーがこの波長範囲で利用されてきた。これらの固体／ガスレーザーはビーム品質に優れる一方で，低い電力変換効率（WPE）による高い消費電力とサイズが大きいなど，広く使用する上で問題点もあった。これに対して，GaN系半導体レーザーは，高いWPEによる低消費電力とコンパクトなサイズが利点となる。1995年にGaN系端面発光型レーザーダイオード（EELDs）での初めて発振を確認されて以来，その特性は年々向上し，発振波長範囲も緑色から紫外線まで拡大している。緑色半導体レーザーに関しては，図1 に示すように中心波長525 nmのEELDs の光出力および電力変換効率は1.97Wおよび25.2％に達している。

このように高効率な緑色半導体レーザーは，可視光の中でも特に人間の目に敏感な波長域に位置することから，視覚的な明るさや色再現性に優れ，特に映像や医療などで応用が期待されている。

RGB（赤・緑・青）の3種類の高出力なレーザーを用いたプロジェクションシステムは，図2に示すデジタルシネマ規格（DCI）に対応した高い色再現性による鮮やかな映像を実現できる。図3に実用例を示す。青および緑色レーザー（OctoLas）は，複数の半導体レーザーチップを1つのパッケージに実装することで小型と高出力を両立することができ，このレーザーモジュールは，映画館用プロジェクターシステムに広く使用されるようになってきている。また，レーザーモジュールを小型化することで家庭用プロジェクターへも展開も期待されている。

また，緑色半導体レーザーは，医療分野でも多くの応用がある。例えば，眼底の検査では，通常，赤外線を用いたOCT（光干渉断層計）が用いられている。眼底は，複数の層で構成されており，RGB 3色のレーザーを用いることで各層を観察することができ，高精細な検査が可能となる（図4）。このように緑色半導体レーザーは，プロジェクション，医療，バイオサイエンス等での応用が広く展開されていると考えられる。要求される性能は，プロジェクション用途では，高出力および高効率であり，医療およびバイオサイエンスに関しては，高いビーム品質が重要となる。しかし，EELDsには，縦および横の多モード発振，放射ビームの広い発散，リッジの小さな断面積に起因する光学的損傷（COD）などの問題がある。今回紹介する緑色フォトニック結晶面発光レーザー（PCSEL：PhotonicCrystal Surface Emitting Laser）は，2次元フォトニック結晶による回折の効果により，単一波長，単一横モード，狭い放射角および高出力を同時に達成可能であり，多くの分野への貢献が期待される。