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物理:球状の誘電微小空洞を利用する超低閾値のラマンレーザー

Nature 415, 6872 doi: 10.1038/415621a

光学エネルギーを小さい容積の中に閉じこめて保存する能力は、空洞量子電磁力学からフォトニクスまで幅広い分野の発展に関わっている。あらゆる空洞の幾何学的な構造の中で、マイクロメートル規模の誘電性の球体共振器が、エネルギーを小さい容積内に長時間貯えられる能力の点からみると、最もすぐれている。球体の中で、光は、その表面近くの軌道を回り、長い閉じ込め時間(高いQ値)によって、大きな相互作用の距離が小さい容積の中に効率よく包まれる。この特徴によって、こうした共振器が、光と物質の非線形結合についての研究にきわめて適したものになる。これらの属性は、以前から、微小液滴中のラマン励起を通しての研究で明らかにされていたが、微小液滴は実用化されていなかった。今回、マイクロメートル規模の非線形ラマン源が(35%以上の)ポンプ‐信号変換能力と、これまでより1,000倍近くも低いポンプ閾値をもっているを示す。これは、通常は得がたい多数の周波数帯のための、コンパクトな超低閾値源への道を示している。同時に重要なことは、この系が、光の非線形的な光学効果と量子的な側面を研究するための、小型で単純な基礎を与えてくれることだ。

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