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2013年6月28日 (金)

超小型・超省エネルギーのラマンシリコンレーザーを開発

平成25年6月27日
科学技術振興機構
大阪府立大学
京都大学
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 JST課題達成型基礎研究の一環として、
大阪府立大学 21世紀科学研究機構の
髙橋 和 テニュアトラック講師、
京都大学 工学研究科の野田 進 教授らは、
実現が絶望視されてきた超小型の
ラマンシリコンレーザー注1)を開発
しました。
 
 パソコンなどの心臓部分である
シリコンチップ(いわゆるCPU)では、
電気配線を用いた情報伝達が
省エネ・高速化の妨げとなっており、
シリコンチップ内、またはチップ間で
光によって情報伝達を行う光配線の実現が
求められています。
 
 理想は、安価なシリコン材料のみで
光配線を行うことですが、いくつか必要な
技術の中で、最も難しいとされるのが
シリコンからレーザー光を発生させること
でした。
 
 唯一の成功例が、ラマン効果注2)という
特殊な発光現象を用いた光励起型の
レーザー注3)ですが、エネルギー消費、
素子サイズがともに大きく、実用化には
ほど遠いものでした。
 
 研究グループは、光を微小空間に強く
閉じ込めるフォトニック結晶注4)で
作った超小型の光共鳴装置注5)を用いて、
従来の1万分の1以下のサイズと
省エネルギーで動作する
ラマンシリコンレーザーを実現しました。
 
 成功のポイントは、これまで不用と
思われていた共鳴状態からの発光と、
応用には不適とされていた結晶方向を同時に
利用すると逆にレーザー発振に有利になる
ことを発見したことです。
 
 今回のレーザーは現段階では光励起型の
レーザーですが、大幅な省エネルギー化に
成功したことから、将来的には用途の広い
電流励起型のレーザーへの発展が期待
できます。
 
 実現すれば、シリコンチップの光配線は
大きく進展して、電子技術と光技術が
融合した理想のシリコンチップへの道が
開かれます。
 
 また、安価な小型センサー光源として、
さまざまな産業創出を可能とし、日本の
半導体産業の競争力につながると期待
されます。
 
 本研究は、京都大学 博士前期課程の
乾 善貴 氏、大阪府立大学 博士前期課程
卒業生の千原 賢大 氏の協力を得て
行いました。
 
 本研究成果は、2013年6月27日
(英国時間)発行の英国科学誌
「Nature」に掲載されます。
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>ラマンシリコンレーザーの大きさと
>消費エネルギーを従来の
>「1万分の1以下」まで低減すること
>に成功した。
 
 素晴らしい。
 
>超小型のシリコンレーザーを光源に用いて
>光と電子が融合したシリコンチップが
>実現すれば、パソコンの省電力化、
>低騒音、高速化などが期待できると
>ともに、次世代スーパーコンピューターの
>開発も勢いづきます。
 
>また、安価なシリコンレーザーは、
>環境モニタリング、生体センサーなどの
>光源として期待でき、光配線よりも、
>こちらの方の実用化が早まる可能性すら
>あります。
 
>今回の成果は、さまざまな産業創出を
>可能とし、日本の半導体産業の競争力に
>つながると期待されます。
 
 大いに期待したい。

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