京都大学的光子学和电子工程师团队找到了一种方法来克服光子晶体表面发射激光器（PCSEL）的缺点，这些缺点阻碍了它们在工业规模的切割应用中的使用。在他们发表在《自然》杂志上的研究中，该小组对传统的PCSEL进行了更改，以赋予此类应用所需的亮度。

目前，气体和固态激光器用于切割工业规模应用中的材料，包括钢。但这种系统的用户更愿意使用半导体激光器，因为它们的体积和能源密集度要小得多。不幸的是，由于与多模振荡和热不稳定效应相关的光束质量问题，这种激光器不适合这样的工作。在这项新的努力中，日本的研究团队找到了克服这些问题的方法，允许创建可用于工业规模应用的PCSEL。

开发直径为3毫米的PCSEL和脉冲操作下极窄光束发散的演示。

为了克服这些问题，工程师改变了PCSEL的结构。其中一个变化涉及将直径尺寸从1毫米增加到3毫米，允许高达50瓦的功率输出。尺寸的增加导致相关的亮度增加到 1 GW/cm2/str - 足够高，适合工业应用。

增加直径尺寸会导致横向振荡问题，这是意料之中的。如果不进行校正，它们会导致光束质量下降，产生的热量也会增加。为了克服这些问题，该团队在激光器中嵌入了光子晶体，并修改了内部反射器层。为了嵌入光子晶体，该团队在晶体层中设计了一个孔图案，以有用的方式偏转光线，从而产生发散度很小的光束。

为了防止振荡问题，该团队还调整了PCSEL的底层，以增加不需要的垂直模式的损失。他们改变了热折射率，通过修改光子晶体中的气孔来减少热引起的问题。他们使用纳米压印光刻技术来制造光子晶体，从而加快生产速度。

研究人员计划继续扩大他们的激光器，希望将直径提高到10毫米，这将允许产生1千瓦的光束。