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光物理学：集積フォトニクスを用いる光周波数シンセサイザー
Nature 557, 7703 doi: 10.1038/s41586-018-0065-7
単一のマイクロ波周波数基準から周波数安定な光を生成する光周波数シンセサイザーは、超高速科学や計測学に革命をもたらしているが、より広く用いるためには、小型化、所要電力の低減、低価格化が必要になる。低価格化、高効率化、携帯性の向上は、データ伝送、高度に最適化された物理センサー、量子状態の利用などの高コヒーレンス用途に集積フォトニクスマイクロチップを用いることで実現できる。今回我々は、集積フォトニクスを用いてマイクロ波と光の位相コヒーレントな結合を生じさせることによって、絶対周波数の光波シグナルを合成する方法を報告する。我々は、異なる材料を集積させたIII–V族/シリコン波長可変レーザーを用いており、このレーザーは、別々のシリコンチップ上に作製されオフチップレーザーでポンピングされる非線形周波数コムによって誘導される。今回の光周波数シンセサイザーのレーザー周波数出力は、マイクロ波クロックにより、1550 nm（通信用Cバンド）付近において4 THzにわたって1 Hzの分解能でプログラムできる。測定からは、シンセサイザーの出力がこの領域にわたって極めて安定である（合成誤差7.7 × 10−15以下）ことが確認された。今回提示した高精度光波合成によって、光周波数光源のあらゆる応用が恩恵を受ける可能性がある。先進的材料を中心に確立された半導体大量加工技術を活用すれば、低価格、低電力、小型の集積フォトニクスデバイスを広く使用できるようになる可能性がある。
