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工学:フォトニック結晶導波路チップにおける遅い光のアクティブ制御

Nature 438, 7064 doi: 10.1038/nature04210

光は分散性の物質中では、その共鳴点近くで減速できることが知られている。最近、さまざまな原子系や固体系で吸収効果を量子光学的コヒーレント効果によって打ち消しながら、光の群速度を大幅に低下させ、さらには光パルスを完全に止めることさえ実現できるようになった。遅い光現象の利用は、全光制御型の光ストレージから光スイッチングまでさまざまな使い方が考えられる。しかし、今までの方式は物質の狭い共鳴周波数領域に限定されており、これが使用周波数、最大データレート、そしてストレージ容量を制限していた。さらに、外部レーザーや低圧・低温環境が必要なため、小型化ができず、実際の応用の妨げになっていた。本論文では、サブマイクロメートル断面の、光モードを保持できる低損失のシリコンフォトニック結晶導波路を使った、超小型フォトニック集積回路による実験を行い、シリコンチップ上で群速度を300分の1以下にまで低下できることを実証した。また、集積したマイクロヒーターによってフォトニック結晶導波路を局所的に加熱すれば、群速度を高速 (〜100 ns) かつ高効率 (電力2 mW)でアクティブ制御できることを示した。

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