「アンチ」を構築する

Sep 03, 2023

2023 年 1 月 26 日

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イェール大学による

研究者チームは、画期的な「アンチレーザー」を基礎として、不要な信号反射を発生させずに光やその他の電磁波を信号処理に向けることができるシステムを開発しました。これは、ローカル エリア ネットワーク、フォトニクス分野、他のアプリケーション。

イェール大学の A. ダグラス・ストーン氏とフランスのレンヌ大学のフィリップ・デル・ホーニュ氏らの研究成果は、Science Advances に掲載された。

10 年ちょっと前、ストーン氏はアンチレーザー、つまり「コヒーレント完全吸収体」(CPA) の開発チームを率いました。 レーザーのようにビームを放射する代わりに、アンチレーザーは入力光を同じ精度で吸収します。

レーザーでは、光は 2 つのミラーの間で往復し、そのたびにガリウムヒ素などの「利得媒体」として知られる増幅材料を通過します。 光は特定の波長であるため、強度が徐々に増大するフィードバックが生成されます。 典型的な光源 (たとえば日常の電球) では、原子が独立して放射し、さまざまな波長の光を生成し、その結果、光はさまざまな方向に進みます。 しかし、レーザーでは、原子が同じ周波数で同じ方向に放射し、単一波長の集中したビームを生成します。

アンチレーザーの違いは、増幅材料を使用する代わりに、光を吸収する材料、つまり「損失媒体」を使用することです。 最も単純なバージョンでは、アンチレーザーは 1 つのレーザー ビームを 2 つに分割し、2 つのビームを互いに方向付けて、紙のように薄いシリコン ウェーハで合流します。 光の波は相互に絡み合い、閉じ込められるように正確に調整されています。 その後、それらは熱として放散されます。

最新の研究では、研究者らはこの概念を構築し、「無反射散乱モード」(RSM) と呼ばれるものに基づいたデバイスを開発しました。

「私たちは、光を別の形態のエネルギーに変換するのではなく、光を導くことができるこのような原理があるのではないかと尋ねました」と応用物理学および物理学のカール・A・モース教授であるストーン氏は述べた。 「光ファイバーと現代のフォトニック回路では、光を誘導し、反射させないことが非常に価値があるからです。」

そこから、彼らは波を吸収する代わりに、波を特定のチャネルにリダイレクトするデバイスを開発しました。 ストーン氏はプロジェクトの理論面に取り組み、フランスのレンヌ大学のフィリップ・デル・ホーニュ氏が実際の装置を製作した。

「すべてを変換するのではなく、すべてを選択した出力チャンネルに入れることも、一部を吸収して残りを出力チャンネルに入れることもできます」とストーン氏は語った。 「次のステップでは、吸収が無視できる同様のデバイスを作成して、すべてのエネルギーが情報機能や感知機能を実行するために効率的に送られるようにしたいと考えています。セルの電力消費を削減するこのような技術には大きな関心が集まっています」たとえば電話ネットワークです。」

このデバイスは、現代のナノフォトニックおよび無線周波数ネットワークの極めて重要な要素である信号ルーターにとって長い間問題となっていた信号反射を排除しました。 このような反射は、信号電力の損失を引き起こすだけでなく、ネットワーク内で壊滅的な望ましくない反射信号電力エコーを引き起こす可能性があります。

詳しくは： Jérôme Sol 他、反射のないプログラマブル信号ルーター、Science Advances (2023)。 DOI: 10.1126/sciadv.adf0323

雑誌情報:科学の進歩

イェール大学提供