(57)【要約】【課題】テラヘルツ領域の周波数でレーザ光などの光の振幅変調あるいは位相変調を行うことが可能なコヒーレントフォノンによる光の変調方法およびフォノンモジュレータを提供する。【解決手段】パルス幅１フェムト秒以上２００フェムト秒以下、パルスエネルギー１ｎＪ以上１Ｊ以下、波長２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のフェムト秒レーザパルス光（１）を固体試料（２）に入射し、固体試料（２）中に位相が揃った格子振動であるコヒーレントフォノン（３）を励起させて固体試料（２）の反射率あるいは透過率を変化させ、その反射率あるいは透過率が変化した固体試料（２）に入射する別の光（４）の振幅強度あるいは位相を変調させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅１フェムト秒以上２００フェムト秒以下、パルスエネルギー１ｎＪ以上１Ｊ以下、波長２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のフェムト秒レーザパルス光を固体試料に入射し、固体試料中に位相が揃った格子振動であるコヒーレントフォノンを励起させて固体試料の反射率あるいは透過率を変化させ、その反射率あるいは透過率が変化した固体試料に入射する別の光の振幅強度あるいは位相を変調させることを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法。
【請求項２】
固体試料が金属、半金属、半導体、誘電体ならびにそれらの混晶、超格子、微結晶、ナノ結晶のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１記載のコヒーレントフォノンによる光の変調方法。
【請求項３】
２００フェムト秒以上１ナノ秒以下のパルス幅を持つレーザ光もしくはＣＷレーザ光の振幅強度および位相をコヒーレントフォノンの振動周期で変調することを特徴とする請求項１または２記載のコヒーレントフォノンによる光の変調方法。
【請求項４】
固体試料中のコヒーレントフォノンの種類が、光学フォノン、音響フォノン、超格子構造における折り返し音響フォノン、微結晶およびナノ結晶における閉じ込め音響フォノンのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のコヒーレントフォノンによる光の変調方法。
【請求項５】
コヒーレントフォノンの倍波振動モードを用いることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のコヒーレントフォノンによる光の変調方法。
【請求項６】
変調周波数が１ＴＨｚ以上１０００ＴＨｚ以下の広帯域であることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のコヒーレントフォノンによる光の変調方法。
【請求項７】
固体試料の温度範囲が０Ｋ以上１０００Ｋ以下であることを特徴とする請求項１ないし６いずれかに記載のコヒーレントフォノンによる光の変調方法。
【請求項８】
室温においても４回以上の連続光スイッチを行い、さらに液体窒素あるいは液体ヘリウムによって固体試料を冷却し、コヒーレントフォノンの寿命を延ばし、１０回以上の連続光スイッチを行うことを特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載のコヒーレントフォノンによる光の変調方法。
【請求項９】
振幅強度あるいは位相が変調されるレーザ光の波長が２００ｎｍ以上の紫外域から３０００ｎｍ以下の赤外域までの範囲であることを特徴とする請求項３ないし８いずれかに記載のコヒーレントフォノンによる光の変調方法。
【請求項１０】
フェムト秒レーザパルス光でコヒーレントフォノンを固体試料中に励起する際に、フェムト秒レーザパルス光の直線偏光の偏光方向を４５度から９０度回転させることにより、固体試料の結晶軸により決定される励起コヒーレントフォノンモードを選択し、あるいは２つ以上のコヒーレントフォノンモードを同時に励起することを特徴とする請求項１ないし９いずれかに記載のコヒーレントフォノンによる光の変調方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載のコヒーレントフォノンによる光の変調方法を行うフォノンモジュレータであって、パルス幅１フェムト秒以上２００フェムト秒以下、パルスエネルギー１ｎＪ以上１Ｊ以下、波長２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のフェムト秒レーザパルス光を発生するレーザ光源と、前記フェムト秒レーザパルス光を入射することでコヒーレントフォノンが励起されることにより反射率あるいは透過率が変化する固体試料を備え、反射率あるいは透過率が変化した固体試料に入射する別の光の振幅強度あるいは位相を変調させることを特徴とするフォノンモジュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、コヒーレントフォノンによる光の変調方法およびフォノンモジュレータに関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、固体試料中に励起されたコヒーレントフォノンによりテラヘルツの周波数で光の振幅強度あるいは位相を変調させる、コヒーレントフォノンによる光の変調方法およびフォノンモジュレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
近年、光通信の大容量化に対して期待が高まる中で、従来の電子回路で駆動される光素子の応答速度限界が問題となりつつあり、電子回路を主要部分とせず光信号から電気信号あるいは電気信号から光信号への置き換えが不要な、光で光を直接制御する全光スイッチに期待が集まっている。現在のところ、この全光スイッチはギガヘルツ（ＧＨｚ）領域で動作確認がなされておりテラヘルツ（ＴＨｚ）領域に迫りつつある状況にある。
【０００３】
これらの全光スイッチとしては、たとえば半導体の非線形屈折率変化を利用したもの（特許文献１）、半導体超格子の内部サブバンド間遷移を利用したもの（特許文献２）、あるいはガラス材料の３次非線形光学効果を利用したもの（特許文献３）等が知られており、これまでこれらの全光スイッチを連続で動作させることによってＧＨｚ帯の光パルス列の発生を成功させている。
【０００４】
しかしながら、これらの手法の原理は主に固体中の電子励起状態の緩和を利用したものであり、一般的にその時間領域は数ピコ秒オーダにとどまっている。しかもスイッチ動作を連続で行おうとする場合には、１回の光入力に対して電子励起状態の緩和は通常一度しか起こらないため、繰り返しスイッチ動作の回数は限定されてしまう。そのため、高繰り返しの光パルス列を用いて繰り返し電子系を励起することにより３度程度までの繰り返しスイッチは実現されているが、それ以上の繰り返しは実現されていないのが現状である。
【０００５】
また、一方で結晶の電気光学的効果あるいはポッケルス効果を用いたレーザ光の振幅変調素子が開発されている（特許文献４）が、これらの素子の変調可能な周波数帯域はＭＨｚ〜ＧＨｚ帯域であってＴＨｚ帯域までは遥かに届かないものとなっている。また、これらの素子は光ではなく電場印加によって駆動するものであり、全光スイッチ技術の分野には属さない。
【０００６】
上記のように現在テラヘルツ領域に届かない状況にあるが、もしテラヘルツ（ＴＨｚ）領域の連続全光スイッチが実現すれば、スイッチの連続ＯＮ−ＯＦＦによって毎秒テラビット（１０１２ｂｉｔ／ｓ）以上の超高速データ送信が可能になることから、光通信の分野、またその他の分野においてテラヘルツ領域での利用が可能な光スイッチが強く求められている。
【０００７】
このような状況の中、この出願の発明者等は金属試料の特性を、励起光を用いて発生させた金属試料の格子振動を用いて測定する方法を見出した（特許文献５）。しかしながらこの方法は、励起光により金属試料中に発生した格子振動に対し、励起光と同じ時間幅を持ち励起光に比べて十分弱い強度でかつ限定された波長のプローブ光を照射することで、金属試料の格子振動の振動周期および減衰時間を正確に求めるといった金属試料の特性を測定する方法であり光スイッチとは全く異なる分野に関するものであった。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０７−２０５１０
【特許文献２】
特開２０００−８９２７０
【特許文献３】
特開平０９−３０４７９９
【特許文献４】
特開平０５−２１５４
【特許文献５】
特開２００２−２１４３７
この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、これまでの非線形屈折率変化などの電子の応答を利用したものとは全く原理の異なった、固体中の格子振動を用いてテラヘルツの周波数で光の振幅あるいは位相を変調させることのできる、コヒーレントフォノンによる光の変調方法およびフォノンモジュレータを提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、まず第１には、パルス幅１フェムト秒以上２００フェムト秒以下、パルスエネルギー１ｎＪ以上１Ｊ以下、波長２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のフェムト秒レーザパルス光を固体試料に入射し、固体試料中に位相が揃った格子振動であるコヒーレントフォノンを励起させて固体試料の反射率あるいは透過率を変化させ、その反射率あるいは透過率が変化した固体試料に入射する別の光の振幅強度あるいは位相を変調させることを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法を提供する。
【００１０】
第２には、この出願の発明は、第１の発明において、固体試料が金属、半金属、半導体、誘電体ならびにそれらの混晶、超格子、微結晶、ナノ結晶のうちのいずれかであることを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法を提供する。
【００１１】
さらに、第３には、第１または２の発明において、２００フェムト秒以上１ナノ秒以下のパルス幅を持つレーザ光もしくはＣＷレーザ光の振幅強度および位相をコヒーレントフォノンの振動周期で変調することを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法を提供する。
【００１２】
また、第４には、第１ないし３のいずれかの発明において、固体試料中のコヒーレントフォノンの種類が、光学フォノン、音響フォノン、超格子構造における折り返し音響フォノン、微結晶およびナノ結晶における閉じ込め音響フォノンのうちのいずれかであることを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法をも提供する。
【００１３】
第５には、第１ないし４のいずれかの発明において、コヒーレントフォノンの倍波振動モードを用いることを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法を提供し、第６には、第１ないし５のいずれかの発明において、変調周波数が１ＴＨｚ以上１０００ＴＨｚ以下の広帯域であることを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法をも提供する。
【００１４】
また第７には、第１ないし６のいずれかの発明において、固体試料の温度範囲が０Ｋ以上１０００Ｋ以下であることを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法を、第８には、第１ないし７のいずれかの発明において、室温においても４回以上の連続光スイッチを行い、さらに液体窒素あるいは液体ヘリウムによって固体試料を冷却し、コヒーレントフォノンの寿命を延ばし、１０回以上の連続光スイッチを行うことを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法を提供する。
【００１５】
第９には、第３ないし８のいずれかの発明において、振幅強度あるいは位相が変調されるレーザ光の波長が２００ｎｍ以上の紫外域から３０００ｎｍ以下の赤外域までの範囲であることを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法を提供し、第１０には、第１ないし９のいずれかの発明において、フェムト秒レーザパルス光でコヒーレントフォノンを固体試料中に励起する際に、フェムト秒レーザパルス光の直線偏光の偏光方向を４５度から９０度回転させることにより、固体試料の結晶軸により決定される励起コヒーレントフォノンモードを選択し、あるいは２つ以上のコヒーレントフォノンモードを同時に励起することを特徴とするコヒーレントフォノンによる光の変調方法を提供する。
【００１６】
さらに、第１１には、第１ないし１０のいずれかの発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法を行うフォノンモジュレータであって、パルス幅１フェムト秒以上２００フェムト秒以下、パルスエネルギー１ｎＪ以上１Ｊ以下、波長２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のフェムト秒レーザパルス光を発生するレーザ光源と、前記フェムト秒レーザパルス光を入射することでコヒーレントフォノンが励起されることにより反射率あるいは透過率が変化する固体試料を備え、反射率あるいは透過率が変化した固体試料に入射する別の光の振幅強度あるいは位相を変調させることを特徴とするフォノンモジュレータを提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１８】
この出願の発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法は、パルス幅１フェムト秒以上２００フェムト秒以下、パルスエネルギー１ｎＪ以上１Ｊ以下、波長２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のフェムト秒レーザパルス光を固体試料に入射し、その固体試料中に“位相が揃った格子振動”であるコヒーレントフォノンを励起させて、このコヒーレントフォノンにより固体試料の屈折率、すなわち反射率あるいは透過率を変化させ、そして反射率あるいは透過率が変化した固体試料に入射するフェムト秒レーザパルス光とは別の光の振幅強度あるいは位相を変調させることを大きな特徴としている。
【００１９】
このような方法を用いることによって、固体試料中にテラヘルツオーダーの振動数を持つコヒーレントフォノンを励起することができ、このコヒーレントフォノンにより固体試料の反射率あるいは透過率を変化させ、固体試料に入射するレーザ光などの光の振幅強度あるいは位相をテラヘルツ領域で変調させることが可能となる。そしてそのテラヘルツ領域の周波数で変調を受けた光を用いることによって、高速光通信や光コンピュータなどの全光回路において毎秒テラビット（１０１２ｂｉｔ／ｓ）以上の超高速データ送信を可能とすることが期待される。
【００２０】
なお、このとき、固体試料としては金属、半金属、半導体、誘電体ならびにそれらの混晶、超格子、微結晶、ナノ結晶のうちのいずれかを用いることができ、安価な金属、半金属、半導体、誘電体などの単結晶から、それに比べるとコストのかかる半導体超格子、半導体の微結晶やナノ結晶など非常に広い選択幅を有する。
【００２１】
被変調光としては、２００フェムト秒以上１ナノ秒以下のパルス幅を持つレーザ光もしくはＣＷレーザ光（連続発振レーザ光）を好適に用いることができ、そのレーザ光の振幅強度および位相をコヒーレントフォノンの振動周期で変調することが可能となる。なお、被変調光としてはレーザ光以外にもＸ線や放射光なども用いることができる。
【００２２】
固体試料中のコヒーレントフォノンの種類としては、光学フォノン、音響フォノン、超格子構造における折り返し音響フォノン、微結晶およびナノ結晶における閉じ込め音響フォノンのうちのいずれかとすることができ、また、コヒーレントフォノンの倍波振動モードを用いることができるとともに、変調周波数を１ＴＨｚ以上１０００ＴＨｚ以下の広帯域とすることができる。
【００２３】
また、この出願の発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法においては、固体試料の温度範囲が０Ｋ以上１０００Ｋ以下で光の振幅強度あるいは位相を変調させることができ、０℃〜３０℃の室温においても４回以上の連続光スイッチを行うことができ、さらに液体窒素あるいは液体ヘリウムによって固体試料を冷却することで、固体試料中に励起されるコヒーレントフォノンの寿命を延ばし、１０回以上の連続光スイッチを行うことができる。なおこのとき、被変調光がレーザ光の場合、振幅強度あるいは位相が変調される被変調レーザ光の波長は２００ｎｍ以上の紫外域から３０００ｎｍ以下の赤外域までの範囲とすることができる。
【００２４】
さらにフェムト秒レーザパルス光でコヒーレントフォノンを固体試料中に励起する際、図１に示しているように、フェムト秒レーザパルス光の直線偏光の偏光方向を４５度から９０度回転させることにより、固体試料の結晶軸により決定される励起コヒーレントフォノンモードを選択することあるいは２つ以上のフォノンモードを同時に励起することができる。これにより２つの周波数を同時に変調することが可能となり、さらにそれら２つの周波数の選択切換を偏光方向の回転により得ることができるのである。
【００２５】
そしてこの出願の発明においては、上記の光変調方法を行うフォノンモジュレータであって、パルス幅１フェムト秒以上２００フェムト秒以下、パルスエネルギー１ｎＪ以上１Ｊ以下、波長２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のフェムト秒レーザパルス光を発生するレーザ光源と、前記フェムト秒レーザパルス光を入射することでコヒーレントフォノンが励起されることにより反射率あるいは透過率が変化する固体試料を備え、反射率あるいは透過率が変化した固体試料に入射する別の光の振幅強度あるいは位相を変調させることを特徴とするフォノンモジュレータも提供でき、このフォノンモジュレータによりテラヘルツの周波数で光の振幅あるいは位相を変調させることができることから、このフォノンモジュレータは毎秒テラビット以上の超高速データ送信を可能にする新しい光源として期待される。
【００２６】
つぎにこの出願の発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法の原理を説明する。
【００２７】
この出願の発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法の原理は、フェムト秒（１ｆｓ＝１０−１５ｓ）レーザパルス光の照射により固体試料中にテラヘルツ（ＴＨｚ）の振動数を持つ位相の揃った格子振動であるコヒーレントフォノンを励起し、このコヒーレントフォノンによる試料の反射率変化あるいは透過率変化を利用して後から入射したパルス光などの光の振幅強度あるいは位相に、このコヒーレントフォノンの振動と同周期の振幅周期あるいは位相変調を与えるものである。
【００２８】
このコヒーレントフォノンは、固体中の電子励起あるいはラマン過程によって励起されるのであるが、この手法の利点は次の２点にある。
（１）固体のフォノンの周波数は１ＴＨｚ〜１００ＴＨｚ程度（時間周期に換算して１ｐｓ〜１０ｆｓ）と超高速且つ広帯域であるため、このフォノンによる変調周波数はこれまで実現困難であったテラヘルツ領域にちょうど相当する。
（２）フォノンの寿命は通常ピコ秒（ｐｓ）領域であり、したがってフォノンが減衰するまでのフォノンの振動回数は少なくとも十回程度であり、このフォノンによるスイッチングの回数も最低十回程度である。さらにフォノンの寿命はフォノンが励起される固体を低温とすることで数倍延ばすことが可能であるため、たとえば安価な液体窒素冷却によりスイッチングの回数を室温の場合と比べて数倍多く増やすことも可能となる。
【００２９】
また固体のフォノンは数式１、
【００３０】
【数式１】
2004212750.tif 000003
に表されるような格子ポテンシャル上を運動していると考えられる。
【００３１】
ここで数式１中のｘはフォノンの振幅変位であり、ｋ、α、β…は係数である。通常はフォノンの振幅が結晶の格子定数Ａに比べて十分小さいと近似的に考えることができ（ｘ＜＜Ａ）、数式１の右辺の第２項以後は無視できてフォノンは自然周波数ω０で振動していると見なすことができる。
【００３２】
しかしながら、強い大きなフェムト秒レーザパルス光の照射により、大振幅のフォノンが励起されると数式１の右辺の第２項以後が無視できなくなり、数式２の運動方程式を解いて得られる数式３の右辺に示すように、フォノンの倍波振動モード（たとえば２倍波は元の周波数の２倍高い周波数を有する）が現れる。なお数式３中のＡ１、Ａ２、Ａ３…は振幅である。
【００３３】
【数式２】
2004212750.tif 000004
【００３４】
【数式３】
2004212750.tif 000005
これらの自然周波数ω０より非常に高い周波数を有する倍波振動モードを利用すれば、変調周波数を１００ＴＨｚ以上とすることも可能であり、したがって可視〜近赤外域のレーザ光の位相（たとえば、８００ｎｍのレーザ光の電場の振動数は約３７５ＴＨｚに相当する）を変調することも可能となる。
【００３５】
図２は、この出願の発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法を用いたフォノンモジュレータの原理を示したものであり、（ａ）は固体試料が不透明な場合の反射型フォノンモジュレータであって、（ｂ）は固体試料が透明な場合の透過型フォノンモジュレータである。
【００３６】
フェムト秒のパルス幅を持つコヒーレントフォノン励起用のフェムト秒レーザパルス光（１）を金属、半金属、半導体、誘電体などの固体試料（２）に照射し、位相の揃った格子振動すなわちコヒーレントフォノン（３）を励起する。このコヒーレントフォノン（３）により誘電関数を通じてコヒーレントフォノン（３）の振動周期と同期した固体試料（２）の反射率変化あるいは透過率変化が誘起される。このコヒーレントフォノン（３）が振動を続けている間に、フェムト秒レーザパルス光（１）とは別の被変調レーザパルス光（４）（たとえばピコパルス光）を固体試料（２）の同一の場所、すなわちコヒーレントフォノン（３）が発生している場所に照射することにより、このレーザパルス光（４）に振幅変調または位相変調を与えることができ、振幅強度または位相が変調されたレーザパルス光（５）を得ることができるのである。
【００３７】
以上のような原理に基づき、この出願の発明において、テラヘルツ領域での光の変調を行うことが可能な、コヒーレントフォノンによる光の変調方法およびその方法を用いたフォノンモジュレータが見出されたのである。
【００３８】
以下、添付した図面に沿って実施例を示し、この出願の発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【００３９】
【実施例】
＜実施例１＞
図３（ａ）に実際に固体試料としての半金属のビスマス（Ｂｉ）試料中に約１２０ｆｓ（７．６ｍＪ／ｃｍ２）のフェムト秒レーザパルス光で励起した際に励起されたコヒーレントフォノンによるビスマス試料の反射率変化（ΔＲ／Ｒ）を示す波形と、半値幅が２ｐｓの被変調レーザパルス光の波形を示す。なお、図３（ａ）中実線で示されているのがコヒーレントフォノンによるビスマス試料の反射率変化であり、点線のガウス波形で示されているのが非変調レーザパルス波形である。
【００４０】
この実験条件は室温で行われ、したがって固体試料の温度も室温とほぼ同程度の温度であり、コヒーレントフォノン励起用のフェムト秒レーザパルス光の強度は通常よりも強いもので、コヒーレントフォノンによる反射率変化の最大値は、０．０２以上を得ている。このコヒーレントフォノンはＡ１ｇモードに対応し、その周波数は約２．７ＴＨｚであり、これは時間周期に変換すると約３７０ｆｓになる。なおこの実験の場合、固体試料の温度が室温であるためコヒーレントフォノンの寿命は４ｐｓと短かった。このコヒーレントフォノンによって変調された被変調レーザパルス光の理想波形を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）より９回程度の繰り返しパルスが出力として得られたことが分かる。
＜実施例２＞
次に、図４（ａ）に同じ半金属ビスマス（Ｂｉ）中に約６０ｆｓ（３．０μＪ／ｃｍ２）のフェムト秒レーザパルス光で励起したコヒーレントフォノンによるビスマス試料の反射率変化（ΔＲ／Ｒ）を示す波形および半値幅が７ｐｓの被変調レーザパルス光の波形を示す。なお、図４（ａ）中実線で示されているのがコヒーレントフォノンによるビスマス試料の反射率変化（ΔＲ／Ｒ）を示す波形であり、点線のガウス波形で示されているのが被変調レーザパルス光の波形である。
【００４１】
この場合の実験条件は半金属ビスマスを液体ヘリウムで冷却したため７Ｋと低温であり、コヒーレントフォノン励起用のフェムト秒レーザパルス光の強度は通常のものであって、コヒーレントフォノンによる半金属ビスマスの反射率変化の最大値は１０−５と実施例１の実験と比べて小さい。このＡ１ｇモードの周波数は低温であるために若干高周波数側にシフトしており、約３．１ＴＨｚであり、これは時間周期に変換して約３２０ｆｓになる。また低温であるため、コヒーレントフォノンの寿命が３０ｐｓと実施例１の室温での実験と比べて非常に長くなっている。
【００４２】
このコヒーレントフォノンによって変調された被変調レーザパルス光の理想波形を図４（ｂ）に示す。同図より２２回程度の繰り返しパルスが出力として得られたことが分かる。
【００４３】
このように、この出願の発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法によってこれまで困難であったＴＨｚ帯域の繰り返し光スイッチが可能であることが示された。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、ＩＴの要である高速光通信や光コンピュータなどの全光回路の高速・大容量化の基礎となる、テラヘルツ領域の周波数でレーザ光の振幅変調あるいは位相変調を行うことが可能なコヒーレントフォノンによる光の変調方法およびフォノンモジュレータが提供されるこのフォノンモジュレータの実用化はフェムト秒レーザパルス光を発生するレーザ光源の超小型化および安価で良質な固体試料の選択にかかっているが、現在このレーザ光源に関しては小型化が進んでおり、また固体試料の選択に関しても格子振動はどの固体試料にも存在するため安価且つ良質な固体試料の選択は困難なものではないことから、将来このフォノンモジュレータの実用化の可能性は極めて高いといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法における、固体試料の結晶面に対する励起光の偏光配置を示した概念図である。
【図２】この発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法の原理を例示した概念図である。
【図３】この発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法を用いた、室温における半金属ビスマス中のコヒーレントフォノン発生による被変調レーザパルス光の変調の様子を例示した図である。
【図４】この発明のコヒーレントフォノンによる光の変調方法を用いた、７Ｋにおける半金属ビスマス中のコヒーレントフォノン発生による被変調レーザパルス光の変調の様子を例示した図である。
【符号の説明】
１  フェムト秒レーザパルス光
２  固体試料
３  コヒーレントフォノン
４，５  レーザパルス光
【図１】
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【図２】
2004212750.tif 000007
【図３】
2004212750.tif 000008
【図４】
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