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ハーバード大学の画期的な統合オンチップレーザーにより、チップが産業用グレードのアプリケーションを簡単に実現できるようになりました

2025-05-12

ハーバード大学の物理学者は、中赤外スペクトルの明るいパルスを放出する強力な新しいオンチップレーザーを開発しました。ガスを検出し、新しい分光ツールを可能にするために使用できるとらえどころのない、しかし非常に有用な光の範囲です。このデバイスは、外部コンポーネントを必要とせずに、より大きなシステムの機能を小さなチップに詰めます。それは、数千の光周波数を一度に検出することにより、環境モニタリングと医療診断にすぐに革命をもたらすと予想される、非常にカスケードレーザー技術で画期的なフォトニックデザインを融合し、すぐに環境監視と医療診断に革命をもたらすことが期待されています。ハーバード大学ジョン・A・ポールソン・エンジニアリング・アライド・サイエンス（海）の物理学者は、中赤層スペクトルで明るい超微量の光パルスを放出するコンパクトなレーザーを開発しました。デバイスのパフォーマンスは、はるかに大きなフォトニックシステムのパフォーマンスに匹敵しますが、単一のチップに完全に統合されています。 Nature誌に本日（4月16日）に発表されたこの研究は、外部コンポーネントなしで動作するオンチップピコ秒の中分岐レーザーパルス発電機の最初のデモンストレーションを示しています。レーザーは、高精度測定で幅広いアプリケーションのために、光周波数の櫛（均等に間隔を空けた周波数のスペクトル）を生成できます。このコンパクトなプラットフォームは、環境監視のための新世代の広範なガスセンサーと医療イメージング用の高度なスペクトルツールを実現するのに役立つことが期待されています。フォトニクスと電磁気学の分野は、数値シミュレーション技術の深い統合によってもたらされる深い変化を遂げています。従来の光学設計および分析方法は、複雑な光場制御やマルチスケール構造の光学特性の予測などの問題に直面した場合、徐々に制限を示しています。強力な数値シミュレーションツールとして、FDTDメソッドは、光学的および学際的な学際的研究のあらゆる側面への浸透を加速しています。メタルーフの設計からナノ光学構造分析まで、ビーム操作からフォトニックデバイスの最適化まで、FDTDは光学研究と応用のパラダイムを再構築しています。国際的な傾向に関しては、メタサーフェスの研究がホットな話題になっています。メタサーフェスは、伝統的な光学成分の制御機能を光上に突破し、位相、偏光、振幅などの複数の次元で光の柔軟な制御を実現できます。基礎研究から実用的なアプリケーションまで、メタサーフェスの可能性が常に調査されており、新しい研究結果が無限のストリームに現れています。たとえば、メタサーフェスを使用して、光ビームの形状を正確に制御し、渦ビームや風通しの良いビームなどの特別なビームを生成できます。これらのビームには、光学通信、光学イメージング、光学ピンセットなどの分野における独自の利点と広範なアプリケーションの見通しがあります。同時に、ナノフォトニクスやプラズモニクスなどの最先端の分野を備えたメタサーフェスの相互統合により、光学系の革新的なアイデアの革新的な開発が促進され、従来の問題を克服するための問題を提供します。国家需要レベルでは、光学通信、光学情報処理、光学イメージング、フォトニックチップなどの分野における私の国の急速な発展は、高度な光学設計とシミュレーション技術を習得できる才能にますます緊急のニーズをもたらしました。「国立自然科学財団の開発のための14年目の5年計画」は、「新しい材料、新しいアーキテクチャ、新しいメカニズムを備えた回路、RFモジュール、アンテナ技術の開発、効率的な電磁波制御方法、および国家電子情報開発のための新しい技術の新しい技術の新しい技術の開発を探求する」という優先開発分野で明確に提案しています。

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