旭化成电子株式会社与京都大学高等研究院野田进特别教授团队近日宣布，成功实现了基于光子晶体表面发射激光器（PCSEL）结构的2微米波段红外激光振荡。这项技术突破旨在解决传统技术在特定应用场景下的局限，为医疗、环境监测及通信等领域提供高性能光源解决方案。
旭化成自1980年起便开展霍尔元件量产，在化合物半导体技术方面积累了深厚基础，并掌握了分子束外延（MBE）薄膜形成技术。公司利用这些技术优势，此前已开发出多种传感器及红外LED产品。然而，受限于光强度和波长宽度，红外LED难以满足某些高亮度、窄带宽的应用需求。随着对生物体内物质分析及呼气气体检测等场景要求的提高，开发兼具小型化与量产优势的红外激光成为行业迫切需求。
野田进教授发明的PCSEL技术，利用光子晶体的光控制功能，在保持小型化的同时，实现了高指向性、窄带宽和高亮度的同步突破。旭化成通过共同研究，优化光源结构，成功将这一特性应用于2微米波段。实测数据显示，该激光在2微米波段下完美复现了PCSEL的高指向性与窄带宽特性。光束图案设计灵活，可根据需求实现单峰状等多种控制模式，未来通过进一步优化光子晶体结构，性能提升空间巨大。
该技术的应用前景极为广阔。在医疗与健康领域，小型2微米激光可用于可穿戴设备的无创生物传感，以及通过检测呼出气体中的挥发性有机化合物（VOCs）和丙酮等成分进行健康监测。在环境监测方面，2微米波段包含二氧化碳和甲烷等温室气体的吸收线，结合PCSEL的高指向性与窄带宽特性，可实现对微量温室气体的高精度定量测量。此外，2微米红外光因具备人眼安全性（Eye-safe），结合PCSEL的高指向性，有望推动高性能激光雷达（LiDAR）及下一代通信技术的发展。
旭化成表示，将加速2微米波段PCSEL的研发，通过采用更先进的光子晶体结构优化光源，致力于实现高指向性、窄带宽及高亮度的稳定运行，并推进量产性验证。相关研究成果计划于2026年3月在日本应用物理学会发表。
日本在化合物半导体及光子晶体技术领域的长期积累，使其在高端传感器光源方面保持领先。对于中国相关企业而言，这一成果提示了在窄带红外激光及光子晶体结构设计上的技术潜力，特别是在无创医疗诊断和温室气体精准监测等细分赛道，可借鉴其材料工艺与结构优化思路，加速国产高性能激光光源的自主研发与产业化进程。