ボウタイ･フォトニック結晶､低損失集光を実現

September, 6, 2018, Nashville--マイクロエレクトロニクスではなく､実質的に見えない光ビームでコンピュータを走らせると､コンピュータはより速く､軽量に､エネルギー効率が良くなる｡そのような技術のバージョンは､すでに光ケーブルに存在するが､それらは大きすぎてコンピュータ内部では実用的ではない｡
　Vanderbiltチームは､物理学学生がよく知る公式にその解を見いだした｡非常にシンプルでエレガントであるが､簡単には信じがたい｡Sharon Weiss教授の博士課程学生､Shuren Huは､IBMワトソン研究センタ(IBM T. J. Watson Research Center)､フランスのトロワ工科大学の協力者とともに､Science Advancesに研究成果を発表した｡
　研究チームは､光を強力かつほぼ無限に集光する､一部ボウタイ､一部ファネルの構造を開発した｡これは走査型近接場光学顕微鏡で計測した｡ボウタイの点をわずか12ナノメートルで接続する｡
　｢われわれの新しい研究で実際に特別なことは､ボウタイ形状の使用が光を集中させること｡これにより､非常に小さな領域で微量の入力光が強く増幅される｡われわれは､潜在的に､それをコンピュータチップでローパワー情報操作に利用できる｣とWeissはコメントしている｡
　研究チームは､2年前に理論をACS Photonicsに発表し､IBM Will Greenのシリコンフォトニクスチームと協力して､それを証明するデバイスを作製した｡
　研究は､光が空間と時間内でどのように伝搬するかを記述するマクスウエルの方程式からスタートした｡これらの方程式から2つの原理を利用し､使用材料を説明する境界条件を適用し､WeissとHuは､シリコンで囲まれたナノスケールのエアスロットと空気で囲まれたナノスケールシリコンバーを結合し､ボウタイ形状を作製した｡
　｢光エネルギー密度を増すためには､一般に2つの方法がある｡光を微小空間に集光し､可能な限り長くその空間に光をトラップする｡課題は､比較して言うと､象サイズのフォトンを冷蔵庫サイズの空間に圧縮するようなものである｡それだけでなく､象を自由意志で長い時間冷蔵庫に維持する｡フォトニクスには､捕捉時間と捕捉空間の間に妥協が必要という考えが通用される｡フォトンを強く圧縮すればするほど､フォトンはより一層逃れたがる｣とHuは説明している｡
　研究チームは､引き続きデバイスの改善に取り組む｡また､将来のコンピュータプラットフォームで可能なアプリケーションを探求する｡
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