NTTと東北大、レーザ光照射だけでメカニカル振動子を冷却する新手法を開発

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2015.10.20（火）12:19

　日本電信電話（NTT）と東北大学は19日、メカニカル振動子の熱ノイズを、レーザ光を照射するだけで低減できる新しい原理のレーザ冷却手法を実現したことを発表した。研究成果は科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」誌電子版に掲載される予定。

　鉄琴の板や鐘など、決まった周波数で振動が続く人工構造（メカニカル振動子）は、昨今ではMEMS（Micro-electromechanical Systems）振動子として、高感度センサや高精度発振器にも広く用いられている。一方、これらの振動子は、発生する熱がノイズとなり、極限性能が低下してしまう。熱ノイズを低減させる手法として、「レーザ冷却」が提案されていたが、素子応用や集積化の上で問題があった。

　今回両者は、ガリウム砒素（GaAs）とアルミガリウム砒素（AlGaAs）の2層構造を用いることにより、光共振器を用いないレーザ冷却の実現に世界で初めて成功した。光学特性と圧電特性に優れており、これにより、半導体チップに集積可能な高感度センサ、携帯電話などに用いられる高精度振動子などへの応用が期待される。

　研究チームが動作の実現に成功したメカニカル振動子は、長さ20ミクロン、幅14ミクロン、厚さ0.4ミクロンの小さな板バネだが、レーザ光を照射するだけで熱ノイズを抑えることができたとのこと。光共振器を用いずにメカニカル振動子のレーザ冷却を実現したのは、世界で初だという。

《冨岡晶》