IEEE Photonics Conference 鐵本 智大

今回の学会では前述した通り，マイクロキャビティ関連の報告が多くあったので，知っている話題が多くあった．春コロでサポートを担当した小畠のSNAPと小林のopto-mechanicsの流体センシングの発表は両方ともあった．また，メタマテリアルやスポットサイズコンバータと言った構造の作製が難しそうな研究に IMECを利用していた研究者が何人かおり，ファウンダリの普及と精度の向上のおかげで作製のハードルは低くなりつつあるのを感じた．
以下，今回の学会で特に気になったいくつかの発表について紹介する．

【TuF3.1: X. Jiang, et al., Ultrahigh-Q microcavities with highly directional emission】北京大学のXiao先生のグループの発表．トロイドを楕円形にすることで方向性を持った空間的な入出力が出来るようにする話は知っていたが，今回改めて原理についてしっかりと話を聞いた．深いところではカオスが関係するらしいが，結局は全反射条件を一部だけ満たさないようなトロイド構造を作っているようだ．ただ，その作製精度の高さには驚かされる．参考にすることでトロイドの高精度の共振波長のコントロールは出来ないだろうか．パッケージ化する上では必要な技術だと思う．空間カップリングのメリットとして，結合Q値が安定することがあるが，それを利用して共振スペクトルのmode splittingではなく，mode broadeningから超高精度なセンシングをしようとしているらしい． 改めて聞いて筋が良さそうだと思った．

【WH.4. 3: B. Oner, et al., Broadband one way propagation via dielectric waveguides with unequal effective index】
MZI型の干渉計構造のアイソレータの数値解析の話．原理がシンプルなので紹介したい．デバイスの構成は例えば次のようなものである．左から一本の導波路が伸びており基本モードのみが伝搬できるように設計されている．これが，右にいくにつれて徐々に広がっており2次のモードの伝搬が許容される幅となったところで導波路が2本に分かれる．2本に分けられた導波路はそれぞれ幅が異なっている．別れた導波路は1,2次の2つのモードが伝搬できる導波路に右側で繋がる．
2本に分かれた導波路は幅が違うため伝搬定数が異なり，ちょうど位相がπだけ反転する長さに設定されている．このため，2本の導波路に同時に入力された光は再び合わさる際に2次の奇数対称性を持ったモードを形成する．このとき，右から入力した光はテーパ構造を経て左の導波路に進む途中に1次のモードへと移ることが出来ないため導波出来ないが，左から入力した光は右の導波路を2次の奇数対称性のモードとして伝搬できる．このようにしてアイソレータのように動作する．スプリットした2本の導波路幅をほぼ同じにしているため，動作帯域を広く出来る点が特徴のようだ．

【WH.4. 4: R. Van Laer, et al., Observation of 4.4 dB brillouin gain in a silicon photonic wire】
シリコンワイヤを利用して誘導的に高いゲインのブリルアン散乱を励起したという内容．機械振動の損失を小さくするためシリコン層の下のシリカ層を10nm程度に削り，フォトンとフォノンの相互作用距離を長く取ることで（数cm程度）従来の9倍の利得損失比を得ることが出来た．コンセプトはまさにフォトニック・フォノニック共振器の設計と同じ．導波路型だと光共振器内に進行波と後退波が同程度存在しそうだが両方のラマン光が出るのだろうか．また，ブリルアン散乱の励起は簡単には見れなそうという偏見を持っていたが，光を高い強度で入れれば他の非線形と同じように見えるらしい．設計を十分に考えることで励起できそうだと思った．興味を持っている分野なのでチェックしていきたい．なお，以前に加藤さんと話したオプトメカニクスによる変調での光kerrコムの発生と似たようなものがNature Physics 5, 276-280 (2009)でブリルアン散乱を介して見えていた模様．