結晶成長技術を用いた微小光共振器の作製

田邉研究室では, 結晶成長技術を用いて微小光共振器を作製しています. これまで, シリコンやシリカによる共振器の作製が行われておりましたが, 近年誘電体結晶材料に注目が集まっています. これは, 結晶材料による微小光共振器を用いると, 電気光学効果を用いた変調や高性能な光閉じ込めを実現でき, 光信号処理の高効率化や量子情報処理研究の発展に貢献できると期待できるからです. 本研究では, レーザ溶融ペデスタル法(Laser heated pedestal growth: LHPG)と呼ばれる結晶成長技術を用いて, 微小光共振器を作製しました.

LHPG法がファイバレーザを作製する目的で発展し, 従来はいかにして, 滑らかで均一な直径の結晶ロッドを作製するかが技術のポイントでした. しかし, 私たちは結晶の引き上げ速度を敢えて途中で変えることで, ロッドの一部分のみ, 直径を変化させ, 光を閉じ込める部分の作製に成功しました. LHPG法による微小光共振器の作製は世界初の試みです. (図1)

本研究, サファイアを用いて光の閉じ込め性能を表すQ値が1.6×104の高性能な微小光共振器を作製しました (図 2). 今後はモード体積の縮小と表面粗さの低減を行うことで, さらなる性能の向上を図っています.

本研究の一部は戦略情報通信研究開発推進制度(SCOPE)の委託研究として実施されました. また, 科学技術研究費(2560018)及び慶應義塾大学次世代研究プロジェクト推進プログラムの資金的援助を受けました.