「アンチレーザ」の構築、波を管理するデバイス

March, 16, 2023, New Haven--ブレイクスルー「アンチレーザ」の構築で、研究チームは、不要な信号反射なしに、信号処理のために光と他の電磁波を管理できるシステムを開発した。これは、ローカルエリアネットワーク、フォトニクス分野、他のアプリケーションを前進させるイノベーションである。

研究成果は、イェール(Yale)大学のDouglas Stone、フランスのルネ大学(University of Rennes)のPhilipp del Hougne主導でScience Advancesに発表された。

わずか10年少し前に､Stoneは、アンチレーザ、「コヒレント完全アブソーバ」(CPA)実現のチームリーダーだった。レーザのようにビームを発す代わりにアンチレーザは、同等精度で入力光を吸収する。

レーザでは、光は2つのミラー間を光が行き来する、そのたび毎に「利得媒体」として知られる増幅材料､GaAsなどを通過する。その光は特定の波長であるので、利得強度をますます高めるフィードバックが生まれる。一般的な光源では、例えば日常生活の電球では、原子は単独に放射され､多くの異なる波長の光を生成し､結果として光は多方向へ進む。レーザでは、原子は、同じ周波数で、同じ方向へ放射され、単一波長の集中ビームとなる。

アンチレーザにおける違いは、増幅材料を使う代わりに、光を吸収する材料を使うこと、つまり「ロス媒体」である。最も単純なバージョンでは、アンチレーザは、単一波長ビームを2つに分け、その2つのビームを対向させ、紙のように薄いシリコンウエファで出会うようにする。光の波は、精密に調整され、互いに連動してトラップされる。

ほとんどの最近の研究でチームは、このコンセプトを構築し、「反射のない散乱モード」(RSMs)と呼ぶものに基づくデバイスを開発した。

「光を別のエネルギー形態へ変換する代わりに、光を誘導(ガイド)できるこのような、何らかの原理があるかどうかを考えた。光ファイバや現代のフォトニック回路では、光をガイドし、それを全く反射して戻らないようすることは極めて価値が高い」と応用仏理学&物理Carl A. Morse教授、Stoneは話している。

そこから、チームは、波を吸収する代わりに、特定チャネルに波の方向を変えるデバイスを開発した。Stoneは、そのプロジェクトの理論的側面に取り組み、フランスのPhilipp del Hougne of University of Rennesは、実際のデバイスを構築した。

「全てを変化する代わりに、それは全てをわれわれが選択した出力チャネルに入れるか、その一部が吸収され、残りが出力チャネルに入るかのいずれかにできる。次のステップでは、われわれは､吸収が無視できるような類似のデバイスを作りたい。エネルギーの全てが効率的にルーティングされて、その情報あるいはセンシング機能を実行するようにである。例えば、携帯電話ネットワークの消費電力を減らすそのような技術には大きな関心がある」(Stone)。

そのデバイス信号反射を除去した。これは、長年信号ルータの問題だった、現代のナノフォトニックおよびRFネットワークの重要要素である。信号パワー損失の原因の他にそのような反射は、ネットワークで壊滅的で不要な反射･信号・パワーエコを引き起こす。

(詳細は、https://seas.yale.edu)