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CDやブルーレイディスク(BD)などでは大量の情報を光で読みとることができる。便利な時代になったものだ。しかし、CDやDVD、BDで記録されたデータは永遠でないことはご存じだろうか?

長いものでも100年、早いものでは、数年でデータが消えてなくなる。これはフォトクロミズムいう、光による化学変化でデータを書き込んでいるからで、光によってデータも変わってしまう。だから、CD類は絶対に太陽光に当ててはいけない。

人類は光をまだ十分に利用していない。もし光をディスクに当てるだけでなく、光を閉じこめておくことができれば、記録は永遠に残すことができるだろう。

情報通信は、今まで導線を使って、電子回路でデータの送信・受信・増幅などを様々な電子デバイス(周辺機器)が行ってきた。それと同じことを光デバイスに置き換えたり、光と電気をうまく接続して使おうという研究が進んでいる。

これまで通信用に使われてきた電子回路や電波による無線通信に比べ、次のような利点が光にはある。

光は、「電磁誘導ノイズの影響を受けない。」レーザー光を使用して「大量の情報を高速かつ長距離伝送することが可能」である。

このように光は、これからの情報社会には欠かせない技術である。現在LSI(集積回路)はシリコンを使った半導体でできている。また光通信で使われる光ファイバーは2酸化シリコンでできている。

LSI技術と光制御技術を融合する技術をシリコンフォトニクスという。発光・受光、光接続、変調・増幅などの機能とシリコンLSIを包含した概念である。

シリコンLSIを光で繋ぐことができれば、信号伝送速度は更に高速化できるし、並立コンピュータ間の接続なども光を使って行えば、その処理スピードは飛躍的にアップする(光接続コンピュータ)。さらにシリコンをベースにした半導体レーザーが開発されれば情報通信に革命をもたらすだろう。

今回、東京工業大学の研究チームが、シリコン電子デバイスに光機能を組み込み、高速光信号転送を実現するための必要不可欠な技術といわれる、光アイソレータを、初めて開発した。

光アイソレータとは、光を一方向にだけ伝え,逆方向から入射する光を遮断する機能をもっている。すなわち、アイソレータの順方向入射側に配置した光素子(通常は発光素子や増幅素子)を、逆方向に入射する光から遮断(アイソレート)するため、アイソレータという名称で呼ばれている。電子回路で言うとダイオードのようなものだ。

やがて光コンデンサーや光トランジスタができるかも知れない。そして人類は光を自由にあやつれるのだろうか?

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シリコン光回路に不可欠な光アイソレータ開発


シリコン電子デバイスに光機能を組み込み、高速光信号転送を実現するための必要不可欠な技術といわれる光アイソレータを、東京工業大学の研究チームが初めて開発した。

電子デバイスの高速化にともない、現在の電気配線ではチップ間の信号転送が追いつかないという問題が顕在化している。シリコン光回路は、これを解決するための方法として、米インテル社を初め、世界中の研究機関で研究開発が進められている。この光回路を実現するには、光を一方向にだけ伝え、逆方向から入射する光を遮断する機能をもつ光アイソレータが、鍵になる技術とされている。磁気光学ガーネットという材料が光アイソレータの有力な候補と考えられていたが、磁気光学ガーネットとシリコンは物性が大きく異なるため、光アイソレータをシリコン光回路上に形成することが難しかった。

水本哲弥・東京工業大学大学院理工学研究科教授と庄司雄哉・日本学術振興会特別研究員が用いたのは、真空装置中で磁気光学ガーネットシリコンにプラズマを照射して、接合する方法。通常、異なる結晶を接合する際に必要となる高温熱処理を避けることで、シリコンと磁気光学ガーネットのように熱膨張係数などの物性が大きく異なる二つの結晶を接合させることができた。( サイエンスポータル 2008年2月20日)

シリコン光回路とは?


シリコンは光ファイバ通信に用いられる波長領域で光吸収が小さく、光を比較的長い距離にわたって伝送することができる。また、シリコンの屈折率が高く、その周りをシリカなどで覆っても、光を十分にシリコンの中に閉じ込めることができる。

この性質を利用すると、ミクロンオーダーの曲率半径でシリコン光配線を曲げても、ほとんど外に漏れることなく光を伝送することができ、光配線を自在に引き回すことが可能になる。これらの特徴を活かして、電気配線に代わって光で信号を転送する光配線や、光通信用光回路の小型化などに用いられることが期待されている。

光アイソレータとは?


光を一方向にだけ伝え,逆方向から入射する光を遮断する機能をもっている.すなわち,アイソレータの順方向入射側に配置した光素子(通常は発光素子や増幅素子)を,逆方向に入射する光から遮断(アイソレート)するため,アイソレータという名称で呼ばれている.(東工大 プレスリリースより)
 

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