＜プレスリリース＞GaN系垂直共振器型面発光レーザーの特性を左右する「共振器チューニング」を解明 Applied Physics Lettersの注目論文に選定（理工学部・竹内哲也）

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＜プレスリリース＞GaN系垂直共振器型面発光レーザーの特性を左右する「共振器チューニング」を解明 Applied Physics Lettersの注目論文に選定（理工学部・竹内哲也）

＜プレスリリース＞GaN系垂直共振器型面発光レーザーの特性を左右する「共振器チューニング」を解明 Applied Physics Lettersの注目論文に選定（理工学部・竹内哲也）

公開日時：2026.05.13: 共有：

GaN系垂直共振器型面発光レーザー（VCSEL）^１）は、可視光領域における高効率・小型光源として注目されており、次世代ディスプレイ、センシング、光通信など幅広い応用が期待されています。

名城大学理工学部化学・物質学科材料機能工学専攻の竹内哲也教授、上山智教授、岩谷素顕教授の研究グループは、GaN系VCSELにおいて、従来重要とされてきた利得ピーク波長制御（デチューニング^２））に加え、新たに共振波長制御である「共振器チューニング^３）」がレーザー特性を大きく左右することを明らかにしました。さらに、この共振器チューニングを積極的に活用することで、内部パラメータの抽出と26.4%の高い電力変換効率の達成に成功しました。

今回の成果は、高効率GaN系VCSEL実現に向けた新たな設計指針を提示するものであり、今後の実用化研究を大きく前進させるものです。

本研究成果は、2026年4月30日にAIP「Applied Physics Letters」に掲載され、Featured Article（注目論文）として高く評価されています。

【ポイント】

・面発光レーザーにおいて、従来重要とされてきた「共振波長に対する利得ピーク波長制御（デチューニング）」に加えて、GaN系では「DBR（分布ブラック反射鏡）^４）中心波長に対する共振波長制御（共振器チューニング）」がレーザー特性に大きな影響を与えることを初めて実証

・AlInN/GaN DBRは高反射率帯のストップバンドが狭いため、共振波長がわずか1%ずれるだけでミラー損失が約2倍（25→50 cm⁻¹）に増大

・共振波長の面内分布を活用することで、系統的なミラー損失依存性の評価が可能になり、半導体レーザー評価において鍵となる内部パラメータ（内部損失と注入効率）の抽出に成功

・25%以上の電力変換効率を実現する設計指針の一つとして、ミラー損失35〜40 cm⁻¹を提示

【掲載論文】

雑誌名：Applied Physics Letters

タイトル：Impact of cavity tuning on lasing characteristics for GaN-based vertical-cavity surface-emitting lasers

著者名：Naoki Shibahara, Shoki Arakawa, Atsunori Tokushi, Taiki Kitamura, Taichi Nishikawa, Ruka Watanabe, Satoshi Kamiyama, Motoaki Iwaya, Toshihiro Kamei and Tetsuya Takeuchi

掲載日時： 2026年4月30日

DOI： 10.1063/5.0315945

【用語解説】

注１）垂直共振器型面発光レーザー（VCSEL）

半導体レーザーの一種で、チップ表面に対して垂直方向に光を出射する光源。

注２）デチューニング

良好なレーザー特性を得るための波長制御の1つとして、利得ピーク波長を共振波長に対して短波長側に配置。

注３）共振器チューニング

新たな波長制御として、共振波長とDBR中心波長を一致させる設計指針があり、最も反射率の高い波長から共振波長が外れることで、反射率が低下し、ミラー損失が増大。

注４）DBR（分布ブラック反射鏡）

屈折率の異なる材料を交互に積層させた構造で、高反射率を得る光学ミラー。

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