指先サイズの波長掃引量子カスケードレーザーを開発――持ち運び可能な分析装置の実現に寄与浜松ホトニクス

浜松ホトニクスは2021年8月17日、指先サイズの波長掃引量子カスケードレーザー（QCL）を開発したと発表した。

同製品は、サイズが13×30×13mmと小型な点を特長とする。従来品の約150分の1のサイズとなっており、同社発表によると世界最小クラスだという。

同社のMEMS技術を活用してMEMS回折格子の設計を見直すことで、従来品と比較して約10分の1のサイズとなるMEMS回折格子を開発した。加えて、小型の磁石を採用したほか、配置を見直して不要なスペースを削減し、同社独自の光学実装技術を用いることでさらなる小型化を実現している。

また、量子構造設計技術により新たに開発したQCL素子を搭載しており、SO₂やH₂Sに吸収されやすい波長7～8μmの範囲で中赤外光を掃引し出力できる。併せて、7～8μmの範囲から特定の波長を選択して出力できる波長可変型QCLも開発した。

産業技術総合研究所（以下、産総研）のセンシングシステム研究センターが開発した駆動システムと組み合わせることで、20ms以下で中赤外光の連続スペクトルを取得できるため、高速に変化する現象を分析できる。また、周辺回路も簡素化できるため、分析装置の光源として使用することで、分析装置を持ち運びできるサイズにまで小型化できる。

同社は、NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）の「IoT社会実現のための革新的センシング技術開発」の一環として今回の開発を進めた。今後は、NEDOおよび産総研と今回の開発品を用いた次世代火山ガスモニタリングシステムを構築するとともに、多点観測などの実証実験を進める。これは、化学プラントや下水道での有毒ガスの漏えい検出や大気計測などへの応用も期待できる。

また、同社の駆動回路や光検出器と同開発品を組み合わせたモジュール製品を2022年度内に発売する予定としている。

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