早稲田大学の研究者らは、窒化インジウム薄膜を用いた広帯域超高速光スイッチングの画期的なメカニズムを実証することに成功しました。この進展はフォトニクス分野における大きな飛躍であり、従来の電子トランジスタの速度制約に対する有力な解決策となる可能性を示しています。
この発見の核心にあるのは、過渡的パウリブロッキングとして知られる現象です。窒化インジウムに高強度のフェムト秒レーザーパルスを照射すると、材料は瞬時に不透明な状態から光学的に透明な状態へと遷移します。この遷移はフェムト秒からピコ秒のスケールで起こり、光を現在の電子技術をはるかに超える速度で変調することを可能にします。
大量のキャリア注入を必要とした従来の手法とは異なり、この新しいアプローチは主に半導体内部での電子温度の急上昇によって駆動されます。窒化インジウムは、電子移動度が高く有効質量が小さいことから、この用途に特に適しています。今回の研究では、この材料が可視光から近赤外スペクトルにわたるマルチカラー変調に対応できることが確認されました。
産業への影響は非常に大きいものです。この技術は、光コンピューティングや先進通信に不可欠な部品である次世代光変調器やシャッターの実現に道を開くと期待されています。特に人工知能の台頭によりデータ通信量が急増する時代において、エネルギー効率が高く低遅延の光ニューラルネットワークは必要不可欠になりつつあります。世界の光インターコネクト市場は2030年までに約60億ドルに達するとすでに予測されており、この窒化インジウムスイッチのような革新がその成長の中心を担うことになるでしょう。
