量子変換器ための微小モードフォノン－フォトン結合共振器の開発

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高効率な変換器を実現するためには，高いQ値を持ちながら音波と光が小さい領域で結合するような共振器の開発が必要となる．昨年度は以下のような課題について研究を行なった．（1）表面弾性波共振器の高Q値化と微小化：音波共振器として圧電薄膜を用いた表面弾性波共振器を作製し，100mK以下での測定を行ったところ室温環境下と比較してQ値の向上が観測された．この要因として電極の超伝導化による電気抵抗とフォノンーフォノン散乱由来のロスの抑制によるものであると明らかにした．また共振モードの微小化を達成するために光共振器のガウシアンビームを模倣した収束型の表面弾性波共振器を作製し実際にGHz領域の共振ピークを観測することに成功した．（2）光共振器の作製と評価：フォトニックリング共振器とフォトニッククリスタル共振器を音波共振器と結合可能な圧電薄膜上に作製し，その評価を行ったところリング共振器では10万オーダーのQ値が得られ，開発初期段階ながらも高い性能のデバイスが作ることができた．また光学系からチップへの光信号の導入には低温環境下での評価を見越してグレ-ティングカプラを採用し，その波長依存性などを調べた．（3）リング型フォノン共振器の作製と評価：表面弾性波共振器とは別の構造の音波共振器としてリング共振器の開発を行った．幅2um程度の導波路に基づく微小なリング共振機を作製し測定すると，2GHz程度のマイクロ波領域に共振器内を周回するモードの共振器ピークを観測することができた．