UVAと北京大学､マイクロコムでイノベーション

June, 5, 2020, Charlottville--直観に反するかも知れないが、科学と工学ではカオスがよいことがある｡バージニア大学(University of Virginia)電気･コンピュータ工学准教授､XU YIは､北京大学Yun-Feng Xiaoのグループ､Caltechの研究者と協力して､光を作り､操作するデバイス改善にカオス理論を利用した｡
　
研究チームは､カオス理論をマイクロ共振器ベース周波数コム､マイクロコムという特殊なフォトニックデバイスに適用した｡マイクロコムは､単波長から多波長まで効率よくフォトンを変換する｡研究チームは､これまでに記録された中で最も広帯域のマイクロコムスペクトルを実証した｡

フォトンによって生成される光の広いスペクトルは､分光学､光時計､惑星探査のための天文学カリブレーションで有用性が増している｡そのイノベーションにより､フォトニックデバイスの設計でさらに自由度が増し､量子コンピューティングや他のアプリケーションにおけるオプティクスやフォトニクス研究を加速させる可能性がある｡これらは未来の経済成長や持続可能性にとって極めて重要である｡

マイクロコムは､2つの独立した素子､マイクロ共振器と出力バス導波路を接続することで動作する｡マイクロ共振器はリング形状のマイクロメートル構造で､フォトンを包み､周波数コムを生み出す｡導波路は､光放出を制御し､スピードが一致した光だけが共振器から導波路に出ることができる｡

研究チームは､より多くのフォトンが出口を見つけられるようにスマートな方法を考案した｡そのソリューションは、リング内部でカオス的な光の動きを作るようにマイクロ共振器を変形する｡｢このカオス的動作が､全ての利用可能な導波路で光のスピードをスクランブルする｣と北京大学研究チームメンバー､Hao-Jing Chenは説明している｡共振器でスピードが､特定の時点でバス導波路の出力のスピードと一致するとき､光は共振器から出て､導波路を流れる｡

フォトンが集まり､その動きが強まるにしたがい､周波数コムは紫外から赤外までの光を生成する｡この研究は､同学部の半導体材料と､先進的オプトエレクトロニックデバイスに拡張されるデバイス物理学のしっかりした基礎に立脚している｡Yiのマイクロフォトニクスラボは､高品質フォトニック共振器の研究を行っている｡マイクロ共振器ベースの光周波数コムと連続可変ベースフォトニック量子コンピューティングの両睨みである｡
(詳細は､https://engineering.virginia.edu)