フォトニック結晶共振器のQ値の動的制御

摘要

High-quality (Q) factor photonic-crystal nanocavities are currently the focus of much interest because they can strongly confine photons in a tiny space. Nanocavities with ultrahigh Q factors of up to 2,000,000 and modal volumes of a cubic wavelength have been realized. If the Q factor could be dynamically controlled within the lifetime of a photon, significant advances would be expected in areas of physics and engineering such as the slowing and/or stopping of light and quantum-information processing. Here, we present the first demonstration of dynamic control of the Q factor, by constructing a system composed of a nanocavity, a waveguide with nonlinear optical response and a photonic-crystal heterointerface mirror. The Q factor of the nanocavity was successfully changed from 4,000 to 22,000 within picoseconds.%2次元フォトニック結晶を利用した光ナノ共振器はQ値の高さとモード体積の小ささから大きな注目を集めている。これまでに、モード体積が波長の3乗程度で200万という共振器Q値が実現されている。ここで、共振器Q値を動的に上昇・下降させることができると、光を一瞬の間止めておく、さらには光を用いて量子演算を実現するということにつながると考えられ、次世代光エレクロトニクスの核を担うものと期待される。我々は、2次元フォトニック結晶ナノ共振器のQ値のピコ秒程度の短い時間での動的制御を実現するための系を提案し、フォトニック結晶の材料の非線形性を利用し共振器Q値を4000から22000まで動的に増加させることに成功した。