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光学:ピコグラムおよびナノメートルスケールのフォトニック結晶オプトメカニカル共振器

Nature 459, 7246 doi: 10.1038/nature08061

光共振器やマイクロ波共振器で電磁力によって引き起こされる動的反作用(放射圧)に、関心が高まっている。例えば、反作用冷却は、巨視的な機械振動子の量子基底状態を実現する手段として追求されている。光学領域での研究は、放射圧を利用したミリメートルまたはマイクロメートルスケールの構造体を中心に展開されてきた。これに比べて、マイクロ波デバイスでは、低損失超伝導構造体が、勾配力によって媒介されるピコグラム質量のナノ機械振動子との結合に用いられてきた。今回我々は、特別なパターンを形成した1対のナノスケールの梁からなる光学系の測定について報告する。この系では、光エネルギーと力学エネルギーが立方マイクロメートルスケールの体積に同時に局在し、そのために光子ごとに大きな光勾配力が生じる。その結果得られた光子ごとの力の規模と構造体の質量によって、例えば、構造体の機械的剛性をもたらすのが主に内部光場自体である共振器のオプトメカニカル領域の探索が可能になる。ナノオプトメカニクスは、精密測定や高感度の力検出だけでなく、再構成と調整が可能なフォトニックシステム、光利用無線周波数通信、波長変換や光バッファリング用の巨大光非線形性の発生に応用できる可能性がある。

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