慶應義塾大学、シリコンフォトニクスで光スキルミオン生成に成功！次世代光通信技術への貢献に期待

慶應義塾大学、シリコンフォトニクス技術で光スキルミオン生成に成功！次世代光通信技術への貢献に期待

慶應義塾大学、東京大学、東京理科大学などの共同研究グループが、シリコンフォトニクス技術を利用して、特殊な光ビームである「光スキルミオンビーム」の生成に成功したと発表しました。この画期的な成果は、光通信や光計測技術の未来を大きく変える可能性を秘めています。

光スキルミオンビームとは？

スキルミオンとは、特殊な形状を持つナノスケールの磁気構造のこと。その特徴的なトポロジカルな性質から、情報記録やスピントロニクスなどの分野で注目を集めています。今回の研究では、このスキルミオンの概念を光に応用し、同様のトポロジカル構造を持つ光ビームを生成することに成功しました。

光スキルミオンビームは、従来の光ビームにはない、外乱に対して非常に強い耐性を持ちます。これは、光通信において、ノイズの影響を受けにくく、より安定した高速通信を実現できる可能性を示唆しています。さらに、その特異な性質は、新たな光計測技術や、光と物質の相互作用に関する基礎研究にも大きく貢献すると期待されています。

シリコンフォトニクス技術の活用

本研究では、シリコンフォトニクス技術が大きく貢献しています。シリコンフォトニクスとは、シリコンを基板として光回路を構築する技術で、小型化、低コスト化、高集積化が可能なため、近年注目を集めています。研究グループは、この技術を用いることで、従来のベンチトップ規模だった光スキルミオンビーム生成装置を、マイクロメートルスケールまで劇的に小型化することに成功しました。

研究内容

研究グループは、シリコン製の細線導波路を用いて、光のスピン軌道相互作用を制御することで、光スキルミオンビームを生成しました。導波路内で光が強く閉じ込められることで発生するスピン軌道相互作用を利用し、光の角運動量を精密に制御することで、微小な光素子を用いてスキルミオン構造を持つ光ビームの生成に成功したのです。

今後の展望

この成果は、光スキルミオンビームの小型化、安定化、そして実用化に向けた大きな一歩となります。今後、この技術は、超高速・大容量の次世代光通信システムや、高精度な光計測技術の開発に役立つと期待されています。さらに、光と物質の相互作用に関する新たな発見や、光技術における新たな可能性の開拓にもつながるでしょう。