新家昭彦1 松尾慎治2 Yosia1 田辺孝純1 倉持栄一1 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
我々は、Siをベースとするフォトニック結晶（PhC）で構成される共鳴トンネルフィルタ構造に着目し、様々なデバイスを開発している。本構造は、単一モード導波路と超小型共振器が高Ｑ値を維持しながら高効率にカップルしているユニークな構造であり、共振器内の極めて高い光子密度により低パワーでも非線形光学効果を効率よく導き出すことが可能で、極めて低パワーで動作する全光メモリを実現できる[1]。ただ、Siの通信波長帯における非線形光学効果は小さく、結果としてメモリ保持時間を長くすることは極めて困難であった。この問題を解決するため、我々はInGaAsPをベースとするPhC共振器を開発し、極めて低パワーでかつメモリ保持時間の長い全光ビットメモリの開発に成功した。
図１にPhC共振器のビットメモリ動作を示す[2]。メモリの初期状態はOFFでメモリからはローレベルの光信号が出力されている（灰色線）。導波路よりビット情報書き込み用の光セットパルス（パルス幅100
ns）が入力されると、メモリがON状態に切り替わり、ハイレベルの光信号が出力される（黒線）。光パルス信号が消えた後もON状態が継続しており、書き込んだビット情報が正しく記憶されていることを確認できる。このメモリ保持時間は最長150
nsであり、2.5 nsのメモリ保持時間しかなかったSi-PhC共振器光メモリよりも格段に長い。また、メモリ状態を持続させるために必要なバイアス光パワーは40
µWであり、Si-PhCメモリに比べて約１桁、従来の双安定レーザ型光メモリの消費電力（数mW程度）に比べ約２桁低いパワーで動作可能である。本成果は、従来困難であった、チップ内集積化可能で超小型・低消費電力の光メモリ実現の可能性を示すものであり、将来の光パケットスイッチなどへの集積光メモリとして期待できる技術である。
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] T. Tanabe, et al., Opt. Lett., 30 （2005） 2575.
[2] A. Shinya, et al., CLEO/QELS2008, San Jose, U.S.A., May 2007
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| 図１ InGaAsP-PhC共振器の全光ビットメモリ動作 |