化合物半導体フォトニック結晶超小型共振器をベースとする全光メモリ

摘要

我々は、2次元フォトニック結晶（PhC）をプラットフォームとする超小型光共振器に着目し、SiをベースとするPhCにおいて極めて低パワーで動作する金光メモリを実現している。しかし、共振器で発生する熱の影響により、メモリ時間時間が数nsと極めて短いという問題があった。今回我々はこの問題を解決するため、Siに変わるPhCを開発し、AlGaAsとInGaAsPを用いた超高Q-PhCナノ共振器において、それぞれ690,000,130,000の世界最高レベルの共振器Q値を達成した。また、AlGaAs-PhC共振器のメモリ保持時間は理論的には無限、InGaAsP-PhC共振器においては最長150nsのメモリ時間を達成し、Si-PhC共振器のメモリ時間を飛躍的に延長することに成功した。さらにInGaAsP-PhC共振器において、メモリ保持に必要な最低光バイアスパワが40μW、メモリをON状態に移行させるための光パルスエネルギーが30fJと極めて低パワー・低エネルギーで動作可能であることを確認した。%We have focused on an ultra small nanocavitiy in 2D photonic crystal (PhC) platform and realized an all-optical bistable memory on a Si based PhC operating with very low power. However, it is very difficult to achieve a long memory time for a Si based PhC owing to the accumulated heat in the cavity. To solve this problem, we developed ultra high Q AlGaAs and InGaAsP based PhC nanocavitis. Their Q factors are 690,000 and 130,000 respectively, which are highest Q factor ever reported. The memory time of AlGaAs-PhC cavity is conceptually infinity. As for the InGaAsP-PhC, the longest memory time is 150 ns and minimum bias power for bistability and switching ON energy are extremely low at 40μW and 30 fJ, respectively.