オンチップ集積された光ナノ共振器系における動的制御に基づく光操作

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微小チップ上に形成したフォトニック結晶共振器の結合系と pin ダイオードを融合させたデバイスを実現した．pinダイオードをもたない共振器結合系やpinダイオードをもつ単一共振器に比べて作製プロセスが非常に複雑でありながら，得られた共振器の光寿命は最大で1.84 nsであり，文献における共振器光寿命0.2 ns，0.45 nsに比べて約5倍から10倍ほど高い．更に，電気的特性も良好であり，ある共振器に保持している光を別の共振器へと電気的制御によって任意のタイミングで転送し、転送後も保持し続けられることを実証した．また光を保持できる時間は 1.3ns 程度と，先行研究である制御用光パルスを用いた原理実証での保持時間より 6 倍長いものが実現された．このように，屈折率制御機構を微小チップ内に統合することで,原理実証で用いられた大型で複雑な外部 (光学) 制御系を不要とし，かつチップ内の統合に伴うプロセスの複雑化にもかかわらず保持時間を向上させたことは，多数の共振器が結合した系を用いた電気的な制御による光バッファリング等へのスケールアップの道を開いた結果と言える．また電気的屈折率制御はキャリアの高速な注入だけでなく引き抜きにも適用可能であり，屈折率の増減の両方を用いた新たな原理の共振器結合系の制御に発展する可能性も秘めている．今後，動作速度の向上や系のスケールアップ，そして新たな制御原理等が発展していけば，光ファイバーネットワークのノードにおける EO/OE 変換を伴わない光情報処理が実現し，通信におけるエネルギー消費と遅延を大幅に削減できる可能性があると期待される。