横国大ら,人工次元フォトニクスをオンチップ実証

横浜国立大学,東北大学,慶應義塾大学,東京大学は「人工次元」と呼ばれる周波数列のユニークな光学現象を,世界標準的な光集積プラットフォーム「シリコンフォトニクス」を用いて初めて実証することに成功した(ニュースリリース)。

トポロジカル絶縁体は,絶縁体の表面にのみ特徴的な電流が流れる物質であり,これに関する研究成果はノーベル賞を受賞している。

この概念を拡張したトポロジカルフォトニクスは注目を集めており,空間のみならず,周波数を次元として用いたトポロジカル構造を作る方法が提案され,光を用いた人工次元の形成がさらなる話題を提供している。

ただし,これまでの実験は光ファイバを組み合わせた大型な装置を用いていたため,純粋物理の原理実験に留まっていて,応用を議論できるような状況ではなかった。

そこで研究グループは,シリコン半導体の基盤技術であるCMOSプロセスを用い,シリコンフォトニクスで製作した光変調器を内蔵したリング状の光学共振器をチップ上に形成した。

さらに,リング共振器に高周波電圧を加えて電気光学的に変調し,そのときの変調周波数や位相を操作して電場や磁場を模擬した作用を実現し,周波数方向の光の振る舞いを自由に操ることに成功した。この研究は初めてオンチップの実験装置を組み上げて効果を実証することに成功したものとなる。

トポロジカルフォトニクスでは,素子の表面にのみ光が伝搬し,条件によっては一方向にのみ光が伝わったり,構造の一部が不完全であっても光損失が生じなかったりと,従来にない機能や安定性が得られる。これにより,例えば戻り光の影響を受けない極めて安定性の高いレーザー,および歩留まりの高い生産が可能になるかもしれないという。

また,光集積回路内の不要な光ノイズが減少し,これまでは不可能だった大規模光集積回路も可能になるかもしれないとする。周波数人工次元では,これまで難しかった超高周波の光変調や,高性能な光フィルタを実現する可能性がある。

研究グループは,これらが現在,研究開発が進む次世代ネットワーク用の光電子融合回路の基盤技術になり,さらに,現在,1次元にとどまっている周波数軸を2次元に拡張できれば,本格的なトポロジカルフォトニクス現象を観測できる可能性を示唆するものだとしている。

キーワード:

関連記事

  • 「エッジAI半導体を実現する3Dヘテロ集積技術」プロジェクトの対象技術と課題

    東北大、半導体3D集積の産学連携組織「T-CHIPS」発足 光チップの異種集積も視野

    東北大学は、半導体先端パッケージングと異種チップ集積技術の研究開発を推進するコンソーシアム「T-CHIPS」が発足したと発表した(ニュースリリース)。プロセッサーやメモリ、シリコンフォトニクスチップなど、異なる機能を持つ…

    2026.10.21
  • OKIと独Fraunhofer HHI、光集積型レーザー振動計の試作・動作確認に成功

    写真 登壇している加藤CTO OKIは、ドイツのFraunhofer Heinrich-Hertz-Institut(Fraunhofer HHI)との共同研究により、ハイブリッド光集積技術を用いたレーザー振動計モジュー…

    2026.10.16
  • 早大、超高速180 Gbit/s・低消費電力の光送信器を開発 

    早稲田大学・教授の北智洋氏らの研究グループは、波長可変レーザーと高速光変調器を一体化した光送信器を開発した(ニュースリリース)。67 nmの広い波長範囲に対応し、レーザーの冷却制御を使わず、低電圧駆動で最大180 Gbi…

    2026.10.15
  • 台湾ITRI、3.2Tb/sシリコンフォトニクス光エンジンを開発

    台湾の工業技術研究院(ITRI)は、台湾経済部産業技術司(DoIT)の支援を受け、伝送容量3.2Tb/sのシリコンフォトニクス(SiPh)光エンジンを開発した(ニュースリリース)。生成AIの普及によってデータセンター内の…

    2026.09.24
  • Quintessent、量子ドットDWDMコムレーザーのサンプル出荷を開始

    米Quintessentは、AIデータセンター向け光インターコネクト用として開発した量子ドットDWDMコムレーザー「QCOMB-1310-08-08-200-EVK」の顧客向けサンプル出荷を開始した(ニュースリリース)。…

    2026.08.27

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア