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CUDOSの物理学チーム、新しい光ソリトンを発見

February, 10, 2016, Sydney--CUDOS(Centre for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems)の物理学者は、精密レーザ手術、イメージング機器、超高速コンピューティングや通信技術など多くの分野で将来のアプリケーションを拓く画期的な発見をした。この発見は、CUDOS(シドニー大学)、トロント大学、ヨーク大学の共同研究成果である。
 自然に観察されるのは、潮、巨大波、人体の電気パルスなど、ソリトン(長距離伝送でその形を維持する波)は1834年にスコットランドのエンジニア、John Scott Russellが初めて発見した。
 狭い運河に停泊している船が作る波を見て、ラッセルはそれが崩れることなく何マイルも伝わってきたことに注目した。つまり、運河の形状が「自己増強」波を作ると考えた。通常の波は壊れてなくなるが、ソリトンは、それが水でも光でも、その形状を維持し続ける。
 その発見以来、物理学者はその現象に取りつかれ、特に光ソリトンは過去数十年にわたり強い研究テーマになった。超高速オプティクスやスーパーコンティニウム生成で魅力的な物理学であり、アプリケーションであるとみなされているからだ。
 これまで、ソリトンについてわかるすべてのことはすでに発見ずみと一般に考えられていた。今日、CUDOSの物理学者は、ソリトンの歴史に新しい章を加えた。Nature Communicationsに発表された論文では、純粋4次元ソリトンと言う全く新しい光ソリトンの発見について詳細が述べられている。
 実験中に、研究チームは、純粋4次元ソリトンが、従来のソリトンに対して画期的な特徴を持つことを発見した。新しいソリトンは、異なる形状を持ち、これまでに報告されたソリトンよりも一段と力強い。また、違った方法で発展し、違うパワー閾値を持つ。
 こうした特徴により、新しいソリトンは、CUDOSが現在研究中の数々の重要なアプリケーションで用いられる優れた候補となる。シリコンフォトニックチップにエッチングされたフォトニック結晶に正確に分散加工を行うことによって可能になる純粋4次元ソリトンは、超広帯域通信、周波数コム、ハイパワー超高速レーザなどのアプリケーションがある。
 「シリコンで従来のソリトンの実験的実現を探求しているときに、この新しい種類のソリトンを発見した。科学では、われわれは常に目を見開き、偏見から自由な心を持たなければならないと痛感した」とDr Blanco-Redondoは語っている。