京大，フォトニック結晶レーザーの総説論文を発表

京都大学の研究グループは，フォトニック結晶レーザーの最近における様々な進展（未発表の極最近の成果をも含む）に関する総説論文を発表した（ニュースリリース）。

Society 5.0におけるスマートモビリティ（=ロボットや車の自動運転等）やスマート製造（=デジタル化による自動的かつ効率的なものづくり）の実現に向け，既存の半導体レーザーの性能や，CO₂レーザー，ファイバーレーザー等の大型レーザーのサイズや効率，コストがボトルネックとなっている。

そこで研究グループは，大型レーザーに匹敵する高輝度性を有し，かつ，外部光学系等を用いることなくビーム走査や様々なビームの生成が可能な「フォトニック結晶レーザー（PCSEL）」の研究開発を進めてきた。

この総説論文では，フォトニック結晶レーザーの高輝度性，高機能性の最近の大幅な向上に加え，短パルス・高ピーク出力化，短波長化，さらには機械学習との融合によるスマート化などの最新動向を解説している。

さらに未発表の成果として，大面積（3mmΦ）フォトニック結晶レーザーのkW級の高ピーク出力パルス動作と，それによる金属表面へのレーザーカラーマーキングや，GaN系青色フォトニック結晶レーザーを用いた水中における距離センサー（LiDARセンサー）応用の成果についても紹介している。

今後，高輝度PCSELにおいては，現在，直径3mmのPCSELの10倍の面積をもつ，直径10mmのPCSELの開発を進めており，連続（CW）動作において，出力1kWという，大型レーザーに匹敵する光出力を期待している。

さらに将来，直径30mmという超大面積での完全単一モード動作が実現できると，10kW以上の連続出力かつ，輝度100~1000GWcm^-2sr^-1が実現し，大型レーザーをも凌駕する可能性もあるという。このような究極のPCSELが実現できると，宇宙応用（宇宙セイルの推進用光源），核融合のための光源，EUV露光装置の励起光源など，新たな分野への活用も期待される。

また，今回は詳細を述べていないものの，外部の光学系や駆動機構を用いることのない電子的2次元ビーム走査や多点出射を実現できる高機能PCSELの今後の展望として，短パルス・高ピーク出力化を図っていくことにより，自動車の自動運転に適用できるような長距離（>100m）のオール電子式の全く新しい LiDARの実現が期待されるという。

研究グループは，PCSELの今後の研究開発が益々加速するとともに，上記のみならず，幅広い応用分野へ波及し，超スマート社会の実現に貢献することが期待されるとしている。