関連イベント
関連雑誌
News Details ニュース詳細
アリゾナ州立大学､ナノスケールレーザを開発
July 31, 2009, アリゾナ--アリゾナ州立大学(ASU)とオランダのアイントホーベン工科大学(Technical University of Eindhoven)の研究者たちの協働研究によりレーザを小さくする方法が発見された｡この成果は､ナノスケールレーザの可能性に道を拓くものであり､実現すればコンピュータ性能やインターネットスピードの大幅向上につながる｡
現在､小さなレーザが大陸間の通信に使用されているが､将来的にはナノスケールレーザがコンピュータ内のパーツ間通信に使われることになる｡エンジニアは､小さなエレクトロニクスコンポーネントとの集積効果向上のためにレーザを小さくすることに取り組んできた｡これらのコンポーネントで使われるレーザが増えれば増えるほど､エレクトロニクスのパフォーマンスは高速化する｡これは､コンピュータやインターネットの速度向上につながる｡
レーザのサイズは､どの方向でも､波長の1/2に限定されると考えられていた｡例えば光通信に用いられる波長は約1500nmであるが､すると光通信では750nmのレーザが造れる最小のレーザと考えられていた。半導体ではこの限界は半導体の屈折率(数学的には~3.0)によって下げられ､この場合は約250nmとなる｡つまり回折限界だ｡現在の理論では､この回折限界､つまり通信用途の半導体レーザで250nm以下のレーザは造れないことになっている｡
ASUとEindhovenの研究チームは､この限界を回避する方法があることを示した｡1つは､半導体と､金や銀などの金属を組み合わせて使用することだ｡
ASUのEra A.Fulton工学部電気コンピュータ･エネルギー工学部､Cun-Zheng Ning教授は､｢金属で励起される電子が回折限界以下のサイズにレーザの光を閉じ込める働きをすることが分かった｣と説明している｡｢結果的に､波長の約1/4程度に薄いレーザを作ることができた｡｣
Ning教授とEindhovenのMartin Hill教授は｢金属-半導体-金属のサンドイッチ構造｣を用いることで､今回の成果を達成した｡このサンドイッチ構造では､半導体は80nm程度の薄さであり､20nmの誘電体層に挟まれ､さらに金属にサンドイッチされている｡
両氏は､これまでに実現された中で最も薄い､このような構造のレーザが実際に発光することを実証した｡しかし､この構造は低い動作温度でしか動作していない｡次のステップは､室温動作達成だ｡
このようなナノレーザの用途は多いが､最も注目されているのはコンピュータチップのCPU上の通信だ｡コンピュータが高速化するにつれて､コンピュータ内の異なるパーツ間の通信が処理のボトルネックになる｡｢光通信は半導体チップ通信改善で究極のソリューションとなる｣とNing氏は見ている｡
｢しかし､これが実現するには､レーザが小さなエレクトロニクスコンポーネントに集積できるほどに小さくできなければならない｡DODやインテルなどのチップメーカーがチップ上の通信に向けた光ソリューションに取り組んでいる理由がここにある｣｡
(詳細は､http://www.asu.edu/)
