科學研究 - 2025年本田獎授予推動「垂直腔面發射雷射」實用化的伊賀健一教授

本田財團（理事長石田寬人）宣佈，2025年「本田獎」授予了東京科學大學榮譽教授伊賀健一（85歲），以表彰其提出並推動「垂直腔面發射雷射」實用化的功績。這種雷射具有體積小、易於高密度整合、低功耗等優點，目前廣泛應用於通信、傳感器等領域，極大地促進了光電子學的發展。

伊賀健一教授（供圖：本田財團）

半導體雷射是通過向半導體材料通電來發射雷射的裝置。其基本結構由n型半導體與p型半導體組成，在兩者的結合處，n型半導體中的多餘電子會向p型半導體中缺電子的區域移動，此過程中電子能量轉化為光。該光束在接合部兩側的反射鏡間反射、放大，最終以雷射形式射出。

1970年代中期，隨著光纖技術問世，為推動光通信的實用化，半導體雷射的研發進程不斷加快。當時主流的半導體雷射為「邊發射雷射」，即光線平行於半導體基板方向發射，但這種結構存在製造工藝複雜、波長穩定性差等問題。

1977年，時任東京工業大學（現東京科學大學）副教授的伊賀健一受「將橫向物體轉為縱向」的靈感啟發，構想出垂直於基板表面發光的「垂直腔面發射雷射」。該設計實現了波長穩定、體積小且可高密度整合、易於量產、省電、且與光纖耦合性能更優的特性。翌年（1978年），他在學術會議及論文上公佈了有關概念與製造方法。儘管當時多數研究者持懷疑態度，但他領導的研究團隊通過持續試驗改進，最終於1988年由小山二三夫教授（現東京科學大學名譽教授）成功研發出全球首例室溫下連續發光的垂直腔面發射雷射。

兩種半導體雷射的概念示意圖。伊賀教授的面發光型「垂直腔面發射雷射」通過「將橫向物體轉為縱向」，實現了垂直於半導體基板表面發射雷射的構造。（供圖：本田財團）

垂直腔面發射雷射隨即引發全球關注，進入1990年代後期，多家企業投入研發，該雷射被廣泛應用於數據中心、區域網路（LAN）的超高速大容量通信，以及電脳滑鼠、雷射印表機和智慧型手機3D人臉識別系統等領域。此外，採用雷射測量物體距離與形狀的LiDAR（雷達）技術除了應用於掃地機器人外，自動駕駛汽車的實用化也必不可少。在醫療領域，垂直腔面發射雷射還被用於獲取眼底横向截面圖像的「光學相干斷層成像」（OCT）器件。值得一提的是，開發OCT技術的美國學者詹姆斯·藤本（James Fujimoto）博士去年也獲得了本田獎。

目前，垂直腔面發射雷射的全球市場規模約達40億美元，相關學術論文已超6萬篇，對光電子學發展產生了深遠影響。伊賀健一教授曾於2007年至2012年擔任東京工業大學（現東京科學大學）校長。

本田財團已於9月9日公佈了獲獎名單。頒獎典禮將於11月17日在東京都內舉行，獎金為1000萬日元。