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UCSD、光をトラップするより効率的なBICフォトニックキャビティ

December, 26, 2014, San Diego--カリフォルニア大学サンディエゴ(UCSD)の研究者は、初期の量子力学で初めて提唱された連続状態中の束縛状態(BIC)と言われる現象を利用して、光をトラップする新たな、より効率的な方法を実証した。
 UCSDヤコブス工学科、電気・コンピュータ工学准教授、Boubacar Kanté氏とポスドク研究者、Thomas Lepetit氏は、BIC実験をPhysical Review Bに発表した。
 「将来の目標は、電子ではなく、光を使って全ての動作を行うコンピュータを実現すること。電子回路は、相対的に遅い。光コンピュータは、3~4桁速いと考えている。しかし、これを実現するには、光を止め、かなり長い時間、ある種のキャビティに蓄積できなければならない」とKanté氏は言う。
 光を減速して最終的に局所化するために、研究チームは音が洞窟に捉えられるのと同じ方法で光をトラップするキャビティに依存する。波は、キャビティの壁で連続的に跳ね返り、狭い通路が見つかったときにだけ逃げることができる。しかし、ほとんどの現在のキャビティは極めて漏れやすく、出口は1個ではなくたくさんある。光をとどめておくキャビティの能力をQファクタで計測すると、Qが高いほどキャビティはますます漏れにくくなる。
 研究チームは、矩形金属導波路とセラミック光散乱体で構成されるメタマテリアルBICデバイスを設計することで漏出問題を回避する方法を見いだした。キャビティから光が逃れる通路のサイズや数を制限する代わりに、キャビティの設計によって光波の相殺的干渉を作り出す。光は逃げ出すことはできるが、異なる通路から逃れるたくさんの波は最終的に相殺される。つまり、BICは高いQを強めることができる。
 研究チームによると、BICによって光をトラップすることは、回路やデータストレージ以外に様々なアプリケーションが考えられる。このシステムは光をかなり長く保持できるので、光と物質との間で一定の非線形相互作用を強める可能性がある。このような相互作用は、小さな分子を選別するバイオセンサ、あるいはコンパクトな太陽電池などのアプリケーションで重要になる。
(詳細は、www.ucsd.edu)