シリコンにおける大きなブリルアン増幅

カー非線形性とラマン非線形性はいずれも、ナノスケールのシリコン導波路における強い光学モード閉じ込めによって飛躍的に増強される。直観に反するが、光子と音響フォノンの結合に起因するブリルアン非線形性は、こうしたナノスケールの非線形シリコン導波路では極めて弱い。ごく最近になって、導波された光子とフォノンの相互作用を制御する新種のオプトメカニカル構造体において、強いブリルアン相互作用が実現された。こうした大きな進歩にもかかわらず、シリコンでは目立ったブリルアン光増幅はまだ観測されていない。今回我々は、サスペンデッドメンブレン導波路を用いて、シリコンにおいて低ポンプパワーで5 dBを超えるレベルに達する大きなブリルアン増幅を初めて観測したことを報告する。また、正味の増幅のしきい値が5 mWという過去最低の値となることを実証している。今回の結果は、シリコンで高性能ブリルアンレーザーや増幅器を実現するための重要な一歩となる。