その結果、通信波長帯である1.55μm帯において、これまで報告されている中でもっとも狭線幅のCNT発光を得ることに成功したとする。

具体的には、シリコンチップ上に形成されたシリカトロイド共振器に対して、CNTを形成し、トロイド共振器側面に近接させたテーパファイバを介して励起光との結合が行われた結果、励起光が共振器と共振する条件において、高輝度で狭線幅のCNTからの発光(フォトルミネッセンス)が得られたという。

  • シリカトロイド共振器によるCNT発光測定の模式図

    (左)シリカトロイド共振器によるCNT発光測定の模式図。(中央)観測したCNTの狭線幅発光。(右)励起光の偏光を0～90度回した際のCNT発光の偏光依存性 (出所:慶大プレスリリースPDF)

その発光をテーパファイバを通して出射させ、発光スペクトルの観測が行われたところ、半値幅が74pmという狭い線幅のCNT発光を得ることに成功したとする。線幅を表すQ値としては、2万を超える大きな値が示されており、これまで報告されてきたシリコンディスク共振器の約5000を上回る、CNT発光において最高のQ値が得られたという。

また、発光の偏光状態についても詳細な検討が行われたところ、励起光の偏光方向によらず、安定して基板と平行方向の偏光が得られることも解明されたとする。

現在、光通信などの情報社会を支える光源技術では、次世代技術としてチップ上の集積光デバイスの実用化が期待されているが、現在の光デバイスで用いられている化合物半導体は、シリコンチップ上にダイレクトに形成できないといった問題を抱えていることから、次世代集積光デバイスに向けた新たな材料系として、CNT光源の実用化が期待されているところだという。

そのため研究チームでは、今回開発されたトロイド共振器による超狭線幅のCNT発光は、シリコンチップ上に形成可能なことに加えて、通信波長帯の1.55μm帯で発光が得られていることから、今後、チップ上に集積した光回路や光通信用素子などの集積光デバイスや、CNT量子光源との融合による量子情報素子など、さまざまなチップ上集積光デバイスへの応用が期待されるとしている。