シリコンフォトニックナノワイヤーにおける光と強く閉じ込められた極超音波の相互作用

この10年間で、フォトニクスとフォノニクスの境界領域の研究が急増している。ほとんどの取り組みは、高Q光共振器における光と運動の結合に重点を置いており、機械的振動子の量子状態の操作を対象とすることが多かった。最近、ナノスケールのシリコンフォトニックワイヤー中では、光と音波の相互作用が大幅に強くなると予測された。今回我々は、コアが細いシリコンワイヤー中に共存する近赤外光とギガヘルツ音波の非常に強い重なりを初めて実証する。このワイヤーは、フォノンの外部漏出経路を遮断するために微小なピラーによって支持されており、0.1μm²未満の面積に10 GHzのフォノンを閉じ込める。我々のこうしたデバイス形状は、マイクロ共振器内でも研究できるので、共振器オプトメカニクスの分野とブリルアン散乱の分野の完全な融合への道を開く。今回の結果は、高密度集積シリコンチップ上に光駆動レーザー/セーザー、アイソレーター、コム発生器を実現させる上で幸先の良いものである。