Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

October 5, 2012, Minneapolis--ミネソタ大学の研究チームは、情報オンラインのダウンロードを著しく高速化し、インターネット接続コストを削減する、従来にないマイクスケールの光デバイスを開発した。
このデバイスは、光が生成する力を使って高速でメカニカル光スイッチをON/OFFする。この開発は、電流の代わりに光を使ってパフォーマンスを高め、消費電力を下げ、計算や信号処理を前進させる。
ミネソタ大学科学・工学部の電気・コンピュータ工学助教授、Mo Li氏によると、電気機械式リレイと同じであるが、動作は完全に光で行う。
この新しい研究は、2008年のLi助教授研究チームの発見がベースになっている。この当時、研究チームは、光で機械的に光導波路(光を運ぶ情報チャネル)を動かせるに足る光の力を生成するために、ナノスケール光導管が使えることを発見した。新しいデバイスでは、デバイスの機械特性が、その機械構造よりもむしろ光効果に優位性が出るほどに光の力が強いことを見出した。この効果を増幅すると、一段と高いパワーレベルで他の波長の信号を制御することができる。
Li氏は、「この新しいオプトメカニカル効果を、電気に変換することなく、光信号の増幅に使うのは初めてのことである」と言う。
ガラスの光ファイバは、異なるチャネルに割り当てられた多様な光波長を使って、多くの通信チャネルを運ぶことができる。光ケーブルでは、この異なる波長チャネルは相互に干渉しない。この非干渉性のために、1本の光ファイバが多くの情報を効率よく遠くに伝送できる。しかし、この利点には不利な点もある。計算や信号処理を考えるとき、光デバイスは多様な情報チャネルの相互制御が容易にはできない。
研究チームの新しいデバイスは、2つの導波路を持っており、それぞれが光信号を伝送する。導波路の間には、マイクロスケールのドーナツ形状の光共振器が置かれている。光共振器の中で光は何百回も周回して強度を強める。
この共鳴効果を使うことで、導波路内の最初の光信号は共振器の中で著しく強められ、第2の導波路で極めて強い光の力が生成する。第2の導波路は、支持材料から離れ、チューニングフォークのように振動する。この導波路のこうした機械的動作が光信号の伝送に変化を与える。第2の光信号のパワーが制御信号よりも何倍も大きいので、そのデバイスは機械式リレイのように機能して入力信号を増幅する。
現在、この新しい光リレイデバイスは1秒間に100万回動作する。研究チームは、これを改善して1秒間に数十億回の動作にしようとしている。現在のデバイスの機械動作は、ブロードバンド通信用にRFデバイスをオプティクスに直接接続できる速さに達している。