テラヘルツ信号の生成とコヒーレントな検出のためのシリコン・プラズモン集積回路

オプトエレクトロニクス信号処理は、テラヘルツ領域（いわゆるテラヘルツ波）の超広帯域波形の生成と検出に大きな可能性をもたらす。しかし、その基礎になるデバイスの製作は、専用のIII–V族半導体基板を使う複雑な過程にまだ依存している。これは、現在のテラヘルツ波送受信機の応用の可能性を大きく限定し、こうしたデバイスと高度なフォトニック信号処理回路の異種集積を妨げている。今回我々は、プラズモン内部光電子放出検出器（PIPED）によって、こうした制限を克服できることを示す。PIPEDは、シリコンフォトニックプラットフォーム上で実現することができ、関連素子群を活用する大きな機会が得られる可能性がある。今回の実験で我々は、最高1 THzまでの周波数でのテラヘルツ波信号の生成とコヒーレント検出の両方を実証している。我々は、今回の概念の実現性を証明するため、PIPED送受信機を共通のシリコンチップ上でモノリシックに集積し、それらを使って集積テラヘルツ波デバイスの複素伝達インピーダンスを測定している。