科学研究 - 2025年本田奖授予推动“垂直腔面发射激光器”实用化的伊贺健一教授

本田财团（理事长石田宽人）宣布，2025年“本田奖”授予了东京科学大学荣誉教授伊贺健一（85岁），以表彰其提出并推动“垂直腔面发射激光器”实用化的功绩。这种激光器具有体积小、易于高密度集成、低功耗等优点，目前广泛应用于通信、传感器等领域，极大地促进了光电子学的发展。

伊贺健一教授（供图：本田财团）

半导体激光器是通过向半导体材料通电来发射激光的装置。其基本结构由n型半导体与p型半导体组成，在两者的结合处，n型半导体中的多余电子会向p型半导体中缺电子的区域移动，此过程中电子能量转化为光。该光束在接合部两侧的反射镜间反射、放大，最终以激光形式射出。

1970年代中期，随着光纤技术问世，为推动光通信的实用化，半导体激光器的研发进程不断加快。当时主流的半导体激光器为“边发射激光器”，即光线平行于半导体基板方向发射，但这种结构存在制造工艺复杂、波长稳定性差等问题。

1977年，时任东京工业大学（现东京科学大学）副教授的伊贺健一受“将横向物体转为纵向”的灵感启发，构想出垂直于基板表面发光的“垂直腔面发射激光器”。该设计实现了波长稳定、体积小且可高密度集成、易于量产、省电、且与光纤耦合性能更优的特性。翌年（1978年），他在学术会议及论文上公布了有关概念与制造方法。尽管当时多数研究者持怀疑态度，但他领导的研究团队通过持续试验改进，最终于1988年由小山二三夫教授（现东京科学大学名誉教授）成功研发出全球首例室温下连续发光的垂直腔面发射激光器。

两种半导体激光器的概念示意图。伊贺教授的面发光型“垂直腔面发射激光器”通过“将横向物体转为纵向”，实现了垂直于半导体基板表面发射激光的构造。（供图：本田财团）

垂直腔面发射激光器随即引发全球关注，进入1990年代后期，多家企业投入研发，该激光器被广泛应用于数据中心、局域网（LAN）的超高速大容量通信，以及计算机鼠标、激光打印机和智能手机3D人脸识别系统等领域。此外，采用激光测量物体距离与形状的LiDAR（雷达）技术除了应用于扫地机器人外，自动驾驶汽车的实用化也必不可少。在医疗领域，垂直腔面发射激光器还被用于获取眼底横截面图像的“光学相干断层成像”（OCT）器件。值得一提的是，开发OCT技术的美国学者詹姆斯·藤本（James Fujimoto）博士去年也获得了本田奖。

目前，垂直腔面发射激光器的全球市场规模约达40亿美元，相关学术论文已超6万篇，对光电子学发展产生了深远影响。伊贺健一教授曾于2007年至2012年担任东京工业大学（现东京科学大学）校长。

本田财团已于9月9日公布了获奖名单。颁奖典礼将于11月17日在东京都内举行，奖金为1000万日元。