共振器オプトメカニカル回路におけるマイクロ波フォノンの光学的な変換とルーティング

我々は、可動エンドミラーを備えたファブリーペロー共振器で構成される標準的な共振器オプトメカニカル系を超えて、フォノニック結晶導波路を用いて局所共振器素子同士をつなぎ、光子とフォノンが相互作用する微小回路を形成する新しいパラダイムを探究している。シリコン・オン・インシュレーター（SOI）マイクロチップのデバイス層に作製した単一の共振器–導波路素子を用いて、フォノニックバンドギャップ導波型音響導波路を伝搬するCバンド（約6 GHz）マイクロ波フォノンを光学的に励起し、検出している。次に、フォノン導波路を介して1対のオプトメカニカル共振器を相互接続することによって、1,500 nm波長帯において光波に乗せたマイクロ波（microwave-over-optical）信号の調節可能な遅延とフィルタリングを実証している。最後に、我々は、離れたオプトメカニカル共振器間において強い束縛状態の機械的結合を実現し、導波路で散逸せずに直接フォノン交換を可能にしている。こうした初期実証は、共振器オプトメカニカル回路でコヒーレント信号処理を行う可能性や、分散型のマイクロメカニカルセンサーにおいて新しい様式の光学読み出しが実現する可能性を示している。