연구 테마

미소광 공진기에 의한 광 주파수 콤 개발

강하게 빛을 가두면,비선형 광학 효과라는 현상을 얻을 수 있습니다. 이렇게하면 다양한 파장의 빛을 생성 할 수 있습니다.미세광 공진기을 적절하게 설계하면,등 간격으로 빗 모양의 스펙트럼을 갖는 빛을 생성할 수 있습니다. 이것을 광 주파수 콤이라고합니다.

푸리에 변환의 관계를 고려하면, 광 주파수 콤은 시간 영역에서 높은 반복을 갖는 광 펄스열이 되는 것을 알 수 있다. 시간 영역의 높은 반복성을 활용하면,대용량 광통신LiDAR(자동 운전에 필수적인 레이저를 이용한 레이더) 등의 응용이 고려되고, 주파수 영역에서는파장 다중 광통신,천체 관측시간 표준용의 광원으로서의 이용을 기대할 수 있습니다.

미소 광 공진기를 이용한 광 주파수 콤의 이용
미소 광 공진기를 이용한 광 주파수 콤의 이용

한마디로 「미소광 공진기」라고 해도, 다양한 재료(예를 들면 SiN, SiO2, MgF2)이나 다양한 설계에 의한 것이 있습니다. 어떤 재료를 사용할 수 있는지, 어떤 설계의 미소 광 공진기를 사용할 수 있는지는 자명하지 않습니다. 각 애플리케이션에 적합한 플랫폼을 선택하여 고성능 소자를 설계 및 제작해야 합니다. 설계에서는 다양한 소프트웨어를 조합할 필요가 있어 제작에서는 고가의 나노 가공 장치를 조종해야 한다. 레이저 가공 기술도 일부 조합하거나 다양한 아이디어가 요구됩니다.

광학 실험은 다양한 레이저 기기를 제어하면서 실시합니다. 예를 들어, 출력되는 광신호는 전기신호로는 측정이 어려운 고주파수의 신호가 포함되므로, 그것을 어떻게 정확하게 계측하는가 하는 것도 연구의 어려운 포인트입니다.

미래에는 광신호를 발생시킬 뿐만 아니라, 광통신에 사용하기 위한 가격 성능을 실현하거나, 우주 이용으로 위성에 탑재시키기 위한 견뢰성을 실현하거나, 천체 관측이나 센싱에 적합한 파장으로 실현하고 해결해야 할 과제는 많이 있습니다. 또한 빛 콤은 전기의 세계와 빛의 세계를 연결하는 기어로 이용할 수 있는 것으로 알려져 있기 때문에, 그러한 성질을 이용하여 지금까지 생각되지 않았던 완전히 새로운 응용을 발견할 수 있을지도 모릅니다.

광 주파수 콤은 전기 세계 (GHz 대역)와 빛 세계 (수 100THz)를 연결하는 기어

지금까지 없는 성능을 실현한 미소광 공진기를 제작하기 위해초정밀 가공라는 기술을 사용하고 있습니다. 그 때문에 가공의 프로인 시스템 디자인 공학과의 카누마 연구실과 공동 연구를 진행하고 있습니다.

다양한 응용이 기대되고 있으며, 그 중 하나로서우주 이용을 확대하기 위해 JAXA와의 공동 연구를 진행하고 있습니다. 앞으로는 위성에 탑재하여 우주 공간에서의 양자 암호와 광통신에 전개시키고 싶습니다.

또한,대용량 광통신 실현하기 위해 총무성계의 프로젝트, 나아가 데이터센터에서 필요한 대용량으로 저소비 전력인 광집적회로용 광원을 개발하기 위해 3대학·1국연·5기업이 참여하는 경산성 시스템 프로젝트에 참여하고 있습니다.

《Keyword》

미세 광 공진기 / 광 주파수 콤 / 비선형 광학 / 고속 광통신 / 우주 이용 / 국가 프로젝트
타나베 연구실에서는 공동 연구를 적극적으로 진행하고 있습니다.

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2024년도 배속생을 위한 연구실 설명회를 실시하고 있습니다. 오픈랩은 자유롭게 연구실을 출입할 수 있습니다. 또한, 언제든지 개별 설명회를 접수하고 있습니다.

<개최 중>

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