新家昭彦1 松尾慎治2 Yosia1 田辺孝純1 倉持栄一1 俵 毅彦1 舘野功太1 佐藤具就2
硴塚孝明2 納富雅也1
1量子光物性研究部 2ＮＴＴフォトニクス研究所
フォトニック結晶（PhC）は光の波長程度の周期性を持つ人工構造で、将来の光集積回路のプラットフォームとして期待されている。特にPhCをベースとする光共振器は、モード体積が0.1
µm3程度と極めて小さく、光閉じ込めの強さの指標であるＱ値が極めて高い。これまで我々はSiを用いたPhC共振器の技術を用い、光を強く閉じ込める、光の伝播速度を究極まで遅くする、光の物質相互作用を増強する、など、従来の光技術の弱点を打破する新しい光制御技術の開発を目指してきた。今回我々は、今後の新しい光制御技術への展開を念頭に、通信波長帯における非線形光学効果が大きいなどSiにはない特徴を持つInGaAsPやAlGaAsなどの化合物半導体への展開を行った。
図１はInGaAsP-PhCの電子顕微鏡写真と、InGaAsP、およびAlGaAs-PhC共振器の共鳴スペクトルである。作製されたPhCはドライエッチングで直径200
nmの空気穴を三角格子状に開けた構造で、この部分は1.55 µm付近の波長において光の通過を許さない光絶縁体として機能する。その中に穴の開いていない直線状の領域と直線の両脇の穴を数nmシフトさせて直線幅を広げた領域があり、直線領域は光の配線に相当する光導波路、直線幅を広げた領域は光を閉じ込める共振器として機能する[1]。今回我々が作製した共振器のＱ値は、InGaAsPにおいて13万（同材料で世界最高）、AlGaAs-PhCにおいて69万（Si以外で世界最高）であり、これまでの記録をおおよそ１桁更新することに成功した。今後これらの高Ｑ共振器を、超低パワー動作の全光メモリ[2]などのアクティブ素子や、極めて高効率なオプトメカニカル波長変換素子[3]などに展開していく。
本研究は、情報通信研究機構（NICT）の受託研究の一環として行われた。
[1] E. Kuramochi, et al., Appl. Phys. Lett. 89 （2006） 241124.
[2] T. Tanabe, et al., Opt. Lett. 30 （2005） 2575.
[3] M. Notomi, et al., Phys. Rev. Lett. 97 （2006） 023903.
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| 図１ InGaAsPおよびAlGaAs PhCs-PhC共振器の共鳴スペクトル |