كليو 2016 ريو سوزوكي

報告者の研究分野である微小光共振器を用いた光周波数コム（光カーコム）の関連発表全体の印象は、やはり多くの研究グループがシリコンナイトライド材料の微小光共振器を用いていることである。特にトップ研究機関であるEPFLがこれを用いた多くの研究発表を行っており、オンチップでのデザイン自由度や安定した実験条件、材料特性が理由として考えられる。これまで実験は通信波長帯の光で行われることが多かったが、近年は可視光や中赤外領域に興味が移ってきていると感じた。以下に参考になる関連発表について記す。

[SW1E.5] Generation of Dual Frequency Combs using Cascaded Microring Resonators
A. Dutt, J. Cardenas, Y. Okawachi, C. S. Joshi, X. Ji, K. Luke, A. L. Gaeta, and M. Lipson
[JTh4B.5] Silicon-Microresonator-Based Mid-Infrared Dual-Comb Source
M. Yu1, Y. Okawachi1, A. G. Griffith, M. Lipson, and A. L. Gaeta
光カーコムの応用に“デュアルコム分光法”がある。これは繰り返し周波数の異なる２台の光周波数コム光源を用いて、吸収スペクトルを観測することで物質を同定する分光法である。FT-IRでは２つの光パルスに遅延をつけるために機械駆動部分が存在するが、デュアルコム分光ではパルスの繰り返し周波数差がこれに対応する。このデュアルコム分光は従来の光周波数コム光源では実現されているが、光カーコム光源では簡易的な実証もされていなかった。本発表では２つのシリコンナイトライド微小光共振器を直列、並列に配置して、１つのポンプレーザ光源（通信波長帯と中赤外帯）から２つの光カーコムを発生させている。この際にポンプレーザの波長掃引を用いるのでなく、集積したヒーターを用いて共振波長をチューニングして発生させている。通信波長帯では444.9 GHzと453.3 GHzの繰り返し周波数の光カーコムを発生させており、その周波数差は約8 GHzである。これらのパラメータはデュアルコム分光においては周波数が大きすぎるが、本研究は初めての光カーコムのデュアルコム分光実証という位置づけであろう。光カーコムのデュアルコム分光は小型化・安価が大きな利点であるのに対して、この繰り返し周波数が大きくなってしまうことが問題であるので、今後はこれを改善する方向に研究が進むと考えられる。また、この方法で発生した光カーコムは中心周波数が同じであるため、実際に分光に使う際は発生している光周波数コムの帯域半分をフィルタリングする必要が出てくると考えられる。

[JTh4B.7] Ultra-High-Q Silica-on-Silicon Ridge-Ring-Resonator with an Integrated Silicon Nitride Waveguide
K. Y. Yang, D. Y. Oh, S. H. Lee, and K. J. Vahala
シリコンナイトライド微小光共振器は導波路と集積してチップ上に作製可能であるため光カーコムの研究ではよく用いられる。一方で作製プロセスによりQ値は10の6乗オーダーで制限されており、オンチップで高Q値と導波路集積を同時に実現している共振器は未だに無い。本発表はQ値10の8乗オーダーであるシリカディスク微小光共振器に、追加プロセスを加えることでシリコンナイトライド導波路を集積したという内容であった。プロセス後もQ値10の8乗オーダーが保たれていた。

[FM1A.8] Bichromatically-pumped coherent Kerr frequency combs with controllable repetition rates
J. Yang1, S.-W. Huang, B. H. McGuyer, M. Yu, M. P. McDonald, G.-Q. Lo, D.-L. Kwong, T. Zelevinsky, and C. W. Wong
デュアルポンプは光カーコム発生において１．FWM発生の低閾値化、２．FSRなどのパラメータ制御、といった利点が挙げられる。本研究ではシリコンナイトライド共振器を用いて4-FSR間隔でコムを発生させた後に、2-FSRの共振周波数に２つ目のポンプを行うことで光カーコムを制御している。特に２つ目のポンプのデチューニングを調整することにより、光カーコムのモード間隔を40 MHz制御した。このとき２台のポンプレーザはMenloの光ガイバーコムを用いて位相同期されている。デュアルコムの研究数は多くはないが時折発表されてきており、彼らの発表ではデュアルポンプで広帯域の光カーコムを発生させることがfuture workであると話していた。