機械学習によって設計したナノ共振器シリコンラマンレーザの実験的評価

摘要

我々は 2 次元フォトニック結晶ナノ共振器を用いたシリコンラマンレーザを開発してきた[1],[2]．本デバイスは，ヘテロ構造ナノ共振器に形成される2つの高Q値共振モード(パンプモードとストークスモードと呼ぶ)に励起光とストークスラマン散乱光を閉じ込めることで，1 W 以下の低閾値を達成する．これまで報告したレーザ発振閾値の最少は120 nWで，パンプモードの実験Qp値は40万，ストークスモードの実験QS値は235万であった[3]．2つの共振モードのQ値を上げて，発振閾値をさらに下げることは，本デバイスの基礎・応用研究の可能性を広げるために重要である．近年，機械学習を用いることで，2つのモードの設計Q値を同時に高めることが可能となった[4]．本研究では，機械学習により設計されたナノ共振器シリコンラマンレーザのQ値と閾値を実験的に評価した．