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物性:半導体微小空洞におけるピクセルとしての空洞ソリトン

Nature 419, 6908 doi: 10.1038/nature01049

空洞ソリトンは放射の均一な背景の中に形成されうる局在した強度ピークである。(ビームを保持する)コヒーレント場によって駆動される非線形媒質を含む光学空洞に、レーザーパルスを入射することによって発生する。空洞ソリトンはオン/オフの切り替えができ、レーザーパルスをあてることでその位置や運動を制御できることから、再配置が可能なアレイまたは全光学演算装置の「ピクセル」候補として注目されている。空洞ソリトンについての理論研究に刺激されて、巨視的空洞や光学的フィードバックのかかった系でさまざまな実験が行われてきた。しかし、実用装置の場合は、速い応答と微小化が可能な半導体構造の中で空洞ソリトンを発生させることが望ましい。空洞ソリトンが半導体微小空洞中に存在することは理論的に予想されており、その前触れが観測されている。しかし、空洞ソリトンは自己閉じこめでなければならないのに、生じる光学パターンは境界に依存するため、実験で明確に実現することはできなかった。今回、透明になるよりも上だがレーザー閾値よりはやや下まで電気的にポンピングした垂直な半導体微小共振器で空洞ソリトンが発生することを示す。発生した光学スポットは、互いに独立で境界からも独立なものとして書いたり、消したり、操作したりできることを示す。数値シミュレーションにより、実験結果をより明確に解釈できる。

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