垂直共振器面発光レーザー(VCSEL)の動向(2021年7月調査)

発刊日
2021/11/15
体裁
B5 / 43頁
資料コード
R63201202
PDFサイズ
5.6MB
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調査資料詳細データ

調査概要
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本調査レポートは、定期刊行物 Yano E plus 2021年8月号 に掲載されたものです。

リサーチ内容

~高い技術を認められていたが、多くの人が予想しなかった
 スマートフォンの顔認証システムに採用され一気にブレイク~

1.垂直共振器面発光レーザー(VCSEL)とは

2.VCSELの発展経緯

3.VCSELの特長と有望アプリケーション

3-1.通信
3-2.センシング
  (1)ジェスチャー認識
  (2)顔認証
  (3)その他のセンシング用途
3-3.イメージング
3-4.ハイパワー応用
3-5.自動車用電子機器
3-6.医療アプリケーション

4.VCSELの市場規模予測

【図・表1.VCSELのWW市場規模推移と予測(金額:2019-2024年予測)】
【図・表2.VCSELの需要分野別WW市場規模推移と予測(金額:2019-2024年予測)】
【図・表3.VCSELのWW市場における企業シェア(金額:2019年)】
【図・表4.VCSELのセンシング分野におけるWW市場における企業シェア(金額:2019年)】
【図・表5.VCSELの通信分野におけるWW市場における企業シェア(金額:2019年)】

5.VCSELおよび面発光レーザー関連技術に関する企業・研究機関の取組動向

5-1.株式会社シルバコ・ジャパン
  (1)TCAD
  (2)面発光型半導体レーザー用シミュレーション・モジュール「VCSEL™」
    【図1.一般的なVCSELデバイスの断面図 (左)上部DBR層、下部DBR層、
    活性層を示した全体の断面図 (右)活性層部分を拡大した断面図で、
    6層の多重量子井戸が含まれている】
    【図2.(左)主縦/横モードにおける光強度
    (右)量子井戸部分を拡大した断面図で、井戸における放射再結合率を示している】
    【図3. (左)印加電圧の関数としての出力光強度
    (右)最大温度対デバイス電流】
    【図4.(左)発光時のVCSEL内部の格子温度コンター図 
    (右)一般的なVCSELの主要な4つの横モードにおける光強度分布】
5-2.国立大学法人 東京工業大学
  (1) VCSELの特長
    【図5.2次元アレイ面発光レーザー】
  (2) VCSELの構造
    【図6.端面出射レーザー(左)と面発光レーザー(右)の構造】
    【図7.初期のVCSELのしきい値電流推移】
    【図8.端面出射レーザーと面発光レーザーの反射率の違い】
    【図9.VCSEL の断面構造 (上)電流狭窄がない場合、
    (下)電流狭窄がある場合】
5-3.国立大学法人 東京大学
  (1)誘電体ナノメンブレンを用いた真空紫外波長変換
    【図10.コヒーレントVUV発生の実験系の模式図】
    【図11.誘電体ナノメンブレンから発生するVUV-THGの励起強度依存性】
  (2)誘電体フォトニック結晶を用いた円偏光真空紫外コヒーレント光発生
    【図12.開発したVUVコヒーレント円偏光発生法の概念図】
    【図13.作製したフォトニック結晶ナノメンブレンの模式図とSEM像、
    スケールバーの長さは1μm】
    【図14.フォトニック結晶ナノメンブレンに円偏光フェムト秒レーザーを
    入射した場合に生じるVUV THGスペクトル (a)右回り円偏光入射、
    (b)左回り円偏光入射】
5-4.学校法人 名城大学
  (1)量子殻(MQS)のコンセプト
    【図15.(左)MQS構造の模式図 (右)実際に作製したMQSのSEM像】
    【図16.MQSの発光デバイスへの応用】
    【図17.本研究で開発したMQS (3D) と一般的なMQW (2D)のモード利得】
  (2)GaNナノワイヤの成長
    【図18.典型的なGaNナノワイヤのSEM像】
  (3)MQSおよびp型殻の成長とMQSの発光特性
    【図19.量子殻の面発光デバイスへの展開 (左)量子殻VCSEL、
    (右)量子殻フォトニック結晶レーザー】
5-5.株式会社リコー
  (1)高速レーザープリンター向けVCSELの開発
    【図20.VCSELのプリンターへの応用 (左)VCSELと使用箇所、
    (右)VCSELを搭載した高速プリンター】
    【図21.リコーVCSEL単素子の断面構造】
    【図22.リコーVCSELの特長:高出力まで単峰性で狭いビーム放射角を実現】
    【図23.リコーVCSELの特長:一方向に制御された偏光特性を実現】
  (2)新規応用に向けた波長範囲拡大と高出力化の取り組み
    【図24.多波長VCSELアレイ】
    【図25.多波長VCSELアレイを用いた3次元計測システムへの応用】
    【図26.高出力VCSELアレイのTOF照明モジュールへの応用】
5-6.株式会社ローム
  (1)ロームの半導体レーザーに対する取組
    【図27.3D距離測定を行なうレーザー光源の種類と特徴】
    【図28.ロームの半導体レーザー開発戦略】
  (2)駆動方式の推移と製品の狙い
    【図29.3DTOF発光デバイス駆動方式の比較】
    【図30.VCSELモジュール技術①:駆動方式の推移と製品の狙い】
  (3)VCSELの構造と技術のポイント
    【図31.FPLDとVCSELの導波経路の違い】
  (4)1パッケージ化による高出力化
    【図32.VCSELモジュール技術②:1パッケージ化による高出力化】
  (5)今後の展開

6.VCSELの将来展望

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