東北大、単層シリコン基板で6G向けテラヘルツ光スイッチを実証

東北大学大学院工学研究科・教授の金森義明氏らの研究グループは、次世代の6G通信への応用が期待されるテラヘルツ帯で動作する光スイッチの開発に成功した（ニュースリリース）。このデバイスは、微小な機械構造を駆動するMEMS技術を活用しており、単層のシリコン基板上に導波路とMEMS機能を一体化した構造としては世界初の例となる。

現在、スマートフォンやIoT機器の普及に伴う通信量の増大に対応するため、5Gの10倍以上の通信速度（毎秒100ギガビット級）を目指す6G通信の研究が進められている。その有力な候補とされるのがテラヘルツ波（約0.1〜10テラヘルツ）であり、これを効率的に制御するための小型で省電力なデバイスが求められていた。

この研究の大きな特徴は、従来の複雑な多層構造ではなく、高抵抗な単結晶シリコン基板というシンプルな単層構造を採用した点にある。この単層基板上に可動式のシリコン導波路を形成し、モノリシックに集積化することで、デバイスの簡素化を実現した。開発されたスイッチは、300GHzの周波数において13.69dBという高い消光比（オン・オフ時の信号強度差）を示し、優れたスイッチ性能を証明している。

さらに、消費電力は3.6mWと非常に低く抑えられており、フォトニック集積回路の小型化と低消費電力化の両立に大きく貢献する。この技術は、将来の6G通信機器だけでなく、高精細な3D映像や触覚情報をリアルタイムで伝送する遠隔医療、さらには高性能なセンサーシステムなど、広範な分野への応用が期待されている。