【光学】フォトニック結晶を使い、光の波長を瞬時にほぼ完全に別の波長に変換することに成功

特殊な結晶で光の波長変換に成功
京大グループ、光通信の高速化へ

　結晶の外から光を当てるだけで、結晶内を進む光の波長を瞬時に、ほぼ完全に別の波長に変換することに、
京都大工学研究科の野田進教授と大学院生のジェルミ・ウップハムさんたちのグループが成功した。
光通信の高速化・大容量化につながる技術で、応用物理学会（日本）の学会英文誌オンライン版で３日までに発表した。

　光通信の高速化・大容量化に向けて、光信号を電気に変換せずに光のまま波長を変えてネットワークに送る技術や、
さまざまな波長の光を同時に使う「波長多重化」への実用化が期待される。

　野田教授は、結晶に微小な穴を規則的に開けた「フォトニック結晶」で、光信号が進んでいる結晶に外から
制御光を当て、光が進んでいる部分だけ結晶の屈折率を瞬時に変えることで、光の波長を変える手法を考案した。
結晶を使った実験で、光信号の波長を短くすることに成功した。

　波長変換に必要な時間は１ピコ秒（ピコは１兆分の１）で、電気信号に変換する方法の１００分の１に短縮した。
その分、情報処理能力は１００倍になり、波長多重化も容易にできるという。
野田教授は「低コストで光情報ネットワークの飛躍的な能力の向上が期待できる」と話している。

京都新聞
http://www.kyoto-np.co.jp/article.php?mid=P20100604000022&genre=G1&area=K00
http://www.kyoto-np.co.jp/static/2010/06/04/P20100604000022.jpg


On-the-Fly Wavelength Conversion of Photons by Dynamic Control of Photonic Waveguides
Appl. Phys. Express 3 (2010) 062001 (3 pages)
http://apex.ipap.jp/link?APEX/3/062001/

これはなんの技術に応用できるの？

>>2
さっぱりわからんが、光通信の高速化に応用できるんじゃね？

「低コストで光情報ネットワークの飛躍的な能力の向上が期待できる」
じゃだめなん

>>2
赤外線盗撮メガネ

原理的に電気を使わなくても光を相互変換できるんだよな?
既存の機器の小型化以外に用途が思いつかん

>>2
俺のホログラフィを上回る完全裸眼３ｄテレビはこの発光原理を元に
してるがな。しかしもう３ｄなんてやる気しない。反重力推進の
実用化に成功したのでなｗ。今月中くらいに公開実験を行う。

これパルスの位相を壊したりはせんの？

言葉の意味はよくわからんがとにかくすごい自信だ

屈折率を変えたら波長が変わるってのは高校生でもわかるが
その重要性がまったくわからん

・ルーターなんかもさらに安くなる
・光信号の増幅も簡単に？
・偏光レンズ

こんな感じ？

という事は！

光の時間が長くなるのか！

？？

ああ、同じ光ファイバーで数倍の伝送も出来るか

>>6
小型化・高速化に意味が無いと言うなら、
いまだにコンピュータは真空管で作られていただろうな。
真空管→固体トランジスタ　くらいすごい技術だと思うぞ。

>>1
なんか仮面ライダー辺りに出てくる悪の結社が狙う雰囲気。
でも盗ったところで使い方がさっぱりわからん、とか、そんな展開になりそうｗ

何十年も基礎研究ばかりで一向に実用化されない技術
3次元の周期構造を量産化できないんだよな

こんな結晶量産できないだろ・・・

光のトランジスタができるね（増幅じゃないけど）

フォトニック結晶のベンチャーとかってどうなったんだろ？
もう潰れたかな？

ディスプレイに使えるな

これの量産技術こそがブレイクスルーなんだよｗ。もうやる気ないけどな。

1・2・1 秒かかる波長が短くなることで、0,1・0,2・0,1 秒で受信出来るようになる技術ってことじゃね？

>>10
屈折率を変えた領域から出てきた後にも、
初めより高周波になっています。

この類の研究ってただのオナニーだよな
いつまでも実用化しないし

ソーメンパラダイスの巻
http://www.youtube.com/watch?v=beErbjmeaZo

必殺！フォトンバースト！！…つまりどういうことです？

これはすごい技術だな
ＮＨＫ解体して光ファイバー公団を作るべき
麻生太郎も提唱していたな、これを既存の古いメディアであるテレビ業界とかＮＨＫの
反感を買ったのかもしれんねえ。

>>24
昔のそういう技術が実用化された結果が今なんだよ
普通に使う技術の名前なんて意識してないし、目の前のPCが動作する原理なんかお前含めてほとんど理解してる人はいない

衛星で発電した電力の送信にも使えないのか？
高周波で送るとか言ってた電子レンジ案より安全じゃね？

仕分け人「ついに光より速い通信手段が発明されるのか、胸が熱くなるな」

エイジャの赤石だな。
これを石仮面にセットすれば。

>>2
光通信の変調素子を電気式から光で直接そうさできるようになるんで素子の小型化高速化
あと変調を高速化できるので情報量がその分増える

で、これは波形を維持出来るのか？

のちの
反重力デバイスの発見につながる技術とは
このとき、一部の賢者しか気付いてはいなかった・・・・

>>33
別に波形を維持しなくてもいいんじゃん？変形の決まりさえ一定なら

>>33
専門外なんでよく解らんが、使うとすればデジタルPMだから信号側の波形が少々崩れても冗長性は高いはず

ソーラー発電の効率上げたりできるのかね

これどうゆうこと？
何に得するの？

インターネットとかコアネットワークの光波長多重方式。
つまり、一本の光ファイバに、波長ごとに分けてたくさんのデータを送っている。
波長チャネルが40chあるなら10Gbps×40本、とか。

違う波長chに載せかえたいとき(←貴重なch資源を有効に使うため)、
今は一回電気信号に戻している。
それが光(2ch)〜光(1ch)とかに電気信号に戻さずにできると、
（フォトニックルータとかフォトニックネットワークとかいう）
電気代がかからないのと、変換速度が速い(光-電気-光が不要)と遅延が少なくなる。

なので、低価格化(というより大容量化の速度が速いけど)や、
高品質化につながる。


のかな。　

このレンズで作られたサングラスで宇宙を眺めると、X線天体が肉眼で見えます。
原理的には。

光ファイバーでの通信に適した範囲内で、適度に周波数をずらしたレーザーの
発振ができないので、周波数変換で適度に周波数をずらして多重化すると、1本の
光ファイバーでの通信料が増大する。

海底ケーブルや、長距離の拠点間での通信では非常に有効。

これでフォトニックトランジスタ出来るんじゃね？

>>41
通信料が増大するのは勘弁・・ってね。

レーザー共焦点顕微鏡が一気に安くならないかな。

>1
応用物理学会wｗｗ

>>40
このレンズで作られたサングラスで宇宙を眺めると、宇宙背景放射が肉眼で見えます。 　　だろ。

ついにスケスケエロメガネが開発されるときがきたか。

これを使って
特定波長に変換効率を特化した太陽光電池を作れば
ウマーってことですか？

>>48
無駄に豪華な太陽電池なんぞ断じて不要

>>48
制御光の電力はどうすんだよ

赤外線や紫外線も見えるようになるの？
スネークごっこができるの？

光を光で制御する。光が電子の代わりになれば基板というか？
ガラス透明基板も透明ＣＰＵもできる。光なら情報量もハンパない、
マイノリティリポートみたく

光があればいいので太陽光でもいい。昼は光ファイバーで太陽光とり込んで
光コンピューター動かす。コンピュータなのでいろいろな制御系かシステム
動かせる。太陽光発電とはまた違った太陽光利用。

宝石がＰＣというのも作れる。丈夫で砕けないＣＰＵとか、
起動(スイッチ)石とか記録石とか首から下げたり
魔法石と呼んでみたり・・ファンタジー世界が現実化するな。

フォトニック結晶研究だけすごいのにどうしてメタマテリアル研究はダメなんだろ...

双対な研究テーマなのに

仕分けます

>>53
記憶を閉じ込めた赤く光る結晶なんてのも実在出来そうだぞ。
http://www.nhk.or.jp/strl/open98/4-3/43sindex.htm

電気信号に変換する部分の高速化が図れないと役に立たないな

実用化までトントン拍子に進めば、シスコ終了のお知らせか。

光コンセントレーターが安くできるな、
田舎過疎地にに引く光の道が安くなる。

ウップハムさんて、お国はどこなんだろう？
無線アップみたいな綴りなんだろうか

つまり、赤外線とかＸ線を可視光線に変換するレンズだろ？
男子の夢の実現じゃんwww

巨大な水晶(実はサーバー)が立ち並ぶ宮殿(サーバセンター)とか。
テレビはさまざまな光を発するからそれを利用して光ＰＣ兼用ができる、
光ルーターやネット制御でもいいけど抜群に速い。

野田さん相変わらず凄すぎだろ
科学ニュにもこの数カ月で3回ぐらいは名前みたぞ
フォトニック結晶はこの人が独走状態だな

変換ってすごいな。
結晶内であれば当たり前なことだけど、抜けた後で変わったままってどうなってんだろう？

もう全然分からん

すげえニュースだ。夢が広がるな。

結晶内にレーザーでファイバーの導波路を作る技術はもうある。
キューブ形のクリスタル内に３次元回路をつくり、このキューブを
電子ブロックのように組み合わせていろんな基板がつくれる。
結晶回路というかストーン回路というかができる。ラピュタだな。

>結晶の外から光を当てるだけで、結晶内を進む光の波長を瞬時に、ほぼ完全に別の波長に変換することに、 
>京都大工学研究科の野田進教授と大学院生のジェルミ・ウップハムさんたちのグループが成功した。 

光だけで波長変換なんて話は既にいっぱいある。適当にググったのがこれ。

http://www.mitsubishi-cable.co.jp/jihou/pdf/99/06.pdf

フォトニック結晶を使ったってことろが目新しいだけかね。

>波長変換に必要な時間は１ピコ秒（ピコは１兆分の１）で、電気信号に変換する方法の
>１００分の１に短縮した。 

40Gbps（つまり、25ピコ秒）の伝送くらいとっくに実用化してて、知らないわけもないだろ
うに、何でこんな嘘を書くんだろう？しかも、1波長で100Gbpsの通信は実用化できない。

>>33
できない。それで、100Gbpsは実用化できないんだよ。

>>35-36
そこまでやって、40Gbpsが中距離伝送ならなんとかなるって程度。

100Gイーサなんかは、最初から複数波長を使うし、それで誰も困らない。

>>40
>光ファイバーでの通信に適した範囲内で、適度に周波数をずらしたレーザーの 
>発振ができないので、

いくらでもできるし、光コム技術により、1台のレーザーで必要な全波長が発生できる。

>>68
どこにも100Gbpsという文字はないのに何と戦っているの?

>>68
ちょっと読んでみたけどこれって結晶を使った波長変換技術で、>>1の光信号だけで変調する素子とは違う話でわ？

>>69
>>1
>波長変換に必要な時間は１ピコ秒（ピコは１兆分の１）で、電気信号に変換する方法の 
>１００分の１に短縮した。  

だと1Tbpsだけど、1波長では100Gbpsですら実用化できないって話で100Gイーサにつ
ながってるんだから、別にいいだろ。

あくまで1Tbpsにこだわるなら、「光より速い通信が、、、」で仕分けられた方式は、10Gb
psを128波使って1.28Tbps出してるよ。

>>70
リンクは例に出しただけで特に目新しい話じゃなく、いちいち読まなくてもいいけど、
Fig.1とかFig.9とかみたら光だけで変調してるのわからん？

なお、結晶はどっちも使ってるし、周期構造を使うのも同じだよ。

ま、簡単に言うなら、転送速度が、単純100倍なわけだが、
光ファイバーによる通信以外にも、
ＰＣの内部の転送にも使えるはずで、
効率さえよければ、いろいろ使えるってことなんでしょうね。

>>72
理解。

詳しそうなんで、解説お願いなんだけど、んじゃ>>1は何が目新しいってことでAPEXに載ったの？
読もうと思ったが家からじゃ落とせない

>>68
シリコン系生命体の脳構造はこれかな？

光回線の増強に利用できそうな予感
みかか、とかが必死になりそう
いや祖父版禿か

>>74
>んじゃ>>1は何が目新しいってことでAPEXに載ったの？ 

そんな大層なことやらなくても載るだろ。

>野田教授は、結晶に微小な穴を規則的に開けた「フォトニック結晶」で、光信号が進んでいる結晶に外から 
>制御光を当て、光が進んでいる部分だけ結晶の屈折率を瞬時に変えることで、光の波長を変える手法を考案した。 

は、一瞬目新しい現象かと思ったが、単なる相互位相変調だよなー。

>>68
>フォトニック結晶を使ったってことろが目新しいだけかね。 

とは書いたが、この研究って、そもそもフォトニック結晶である必要性がないんじゃね？

光ー光の波長変換としては
従来の技術より低コストとか無駄が少ないとか
何かメリットがあるの？
波長変換にかかる時間がピコ秒というのが出てるから
これが大きな特徴なのかな

なんだか羨んでけなしてる香具師が１名、恥ずかしいなオイｗ

ラジオのヘテロダインみたいな事？

メーテルの指輪が周りの光を集約してレーザー光線を発射するものらしいが、
そういうのができちゃうのかな

光学迷彩？

http://www31.tok2.com/home2/pbyyq/up/src/maturi29_1231.gif

>>77
でもAPEXって査読付きの論文誌だし、すでにある技術の再確認とかじゃﾘｼﾞｪｸﾄされるじゃん。普通

光→［光→電圧］→[周波数変換]→［電圧→光］→光

↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓

光→[波長変換]→光


こんな感じか？

＞　波長変換に必要な時間は１ピコ秒（ピコは１兆分の１）で、電気信号に変換する方法の１００分の１に短縮した。
＞その分、情報処理能力は１００倍になり、波長多重化も容易にできるという。

これだけだと断定は難しい。

・1本の光ファイバーに複数の波長の光を入れて多重化すること自体は既に行われているが、これが容易になる。
・今の光通信は強弱パルス(要するにAM変調)だが、周波数変調や位相変調ができるかもしれない。

のいずれかまたは両方。

100MB〜200MBのHDが出てきて喜んでた17〜8年前にも
「垂直磁気記録方式で容量増える？もう十分大容量だよ！無駄無駄！」
って研究者は貶されてたけど、何を言われても研究を続けていたおかげで
TB単位の世の中になったよな。知能も発想も無い大衆は黙ってろってこった。

>87
間違ってるな。
大容量が必要になる様に、静止画も動画も高精細化させ、ＴＶはハイビジョン化させただけ。
大衆はそんな事、望んでいなかったヨ。
地デジ化が進んでいないのが１つの証拠。
（ＴＶは利権が絡むから単純に大容量化とは直結しないけどね。）

高解像度化どころかフルカラー化すら望まれていた時代だったわけだが

なんか一人日本の技術開発進むのがイヤ、らしい時代逆行人間がいるなｗ
あきらかにポイントがズレてる。ＪＪスレじゃ通じないよｗ

一昔前に静かに話題になった光や電磁波を閉じ込める技術、あれはどうなったのだろうか・・・
よくわからん内容だったけど

エネルギーの空中採取可能？　電磁波蓄える夢の宝箱開発
04年1月7日3時3分 asahi.com サイエンス 朝日新聞
http://www.geocities.co.jp/Hollywood-Theater/8714/photonic-fractal.html

１カ所にとどめておくことが難しかった電磁波や光を穴あきの立方体の中に閉じ込める
夢の技術を信州大と大阪大、物質・材料研究機構（茨城県つくば市）の共同研究グループが開発した。
研究グループは今後、昼間蓄えた光を夜に放出させる電池ならぬ「光池（こうち）」や、
空中に飛び交う電磁波をためて電源に利用する携帯電話への応用などが考えられるとしている。
近く米国の物理学専門誌フィジカル・レビュー・レターズに論文が掲載される。

略

立方体は細部の構造と全体の構造が相似形になっているフラクタル構造を持ち、穴は正方形。
グループはこの構造をフォトニックフラクタル（フォトニックは「光子の」の意味）と名付けた。

宮本さんが、使い慣れていた酸化チタン系の微粒子を混ぜたエポキシ樹脂だけで２７ミリ角、
約９グラムのものを作り、様々な周波数の電磁波を当てたところ、
ＵＨＦよりやや高い周波数８ギガヘルツ（ギガは１０億）の電磁波は反射も透過もしなくなり、
中心部の空洞にたまり続けた。照射を止めても、１千万分の１秒間は内部に残っていた。

略

内部にとどまる時間１千万分の１秒は、現在のスーパーコンピューターで数万回計算ができる時間に相当。
データ保持の時間としては十分長く、コンピューターへの応用も期待できるという。

光は電磁波の一種で　略。略、理論的には光でも同じ現象が起きると考えられるという。

今後、閉じ込めておく時間をもっと長くできれば、「光池」などの他、電磁波障害を防ぐ素材ができる。略

略　国際的に激しい競争が続いている。略。だが、この結晶は小型化が難しく、
閉じ込められる時間も最近までフォトニックフラクタルに比べて数分の１程度と短かった。

大幅略

写真 1
開発されたフォトニックフラクタル
http://iji.sakura.ne.jp/web_iijima/040101/sci0107001.jpg

写真 2
フォトニックフラクタルの働きの概念図
http://fujicut.co.jp/sci0107002.jpg

>89
間違っているな。
マニアは大衆とは呼ばないのだよ。

>90
ジェルミ・ウップハムさんは帰化しているのか？
日本の技術開発ｗｗ。
技術開発が進んでも大衆が幸せになるとは限らないのだよ。
大学の理系進学率が落ちているのが１つの証拠。
理科離れと言った方が90には分かりやすいか・・・。
（理系の方が文系より、大学の金が掛かるのが理由の人も居るけどね）

>>88=>>92は２００MB以下の機器で今日も頑張ってアクセスらしい。ｗ
つかもう全く筋違いの、理屈なっていない、あほな田舎のおっさんがそこらで聞きかじったような稚拙なご託並べて、
ったく一体何なんなんだかな。科学板に新しい名物バカ登場か？

昔フォトジェニックというエロゲがあってだな

>>84
>でもAPEXって査読付きの論文誌だし、すでにある技術の再確認とかじゃﾘｼﾞｪｸﾄさ
>れるじゃん。普通 

ピアレビューに幻想抱いてるのかもしれんが、情実なしでやったって、実態はいいかげん
なもんだぜ。どうせレビュアーはフォトニック結晶の専門家なんだから、フォトニック結晶
と書いてあればそれだけで甘くなる。

しかも、匿名でやったって研究会発表見てれば誰の論文か想像つくから、その気になれ
ば情実入りまくりになる。


>>86
>・1本の光ファイバーに複数の波長の光を入れて多重化すること自体は既に行われて
>いるが、これが容易になる。 

とっくに簡単。しかも、純光でもやれるが、かえって大変。そもそも1の方式は位相変調
だから、恒常的な波長変換に使うのは無理だな。

>・今の光通信は強弱パルス(要するにAM変調)だが、周波数変調や位相変調ができる
>かもしれない。 

>>77にあるとおり、相互位相変調はよく知られた現象。


>>90
>なんか一人日本の技術開発進むのがイヤ、らしい時代逆行人間がいるなｗ 

>>71
>あくまで1Tbpsにこだわるなら、「光より速い通信が、、、」で仕分けられた方式は、10Gb 
>psを128波使って1.28Tbps出してるよ。 

と、日本の科学技術はTbpsの実用化が近い段階まで進んでるので、いまさらこんなふう
に特に高速でもないのに初期の実験段階でしかない一要素技術出されても「ふーん」で
終わり。

>>91
「スローガラス」でググれ。

>>95
>アレビューに幻想抱いてるのかもしれんが、情実なしでやったって、実態はいいかげん
>なもんだぜ。どうせレビュアーはフォトニック結晶の専門家なんだから、フォトニック結晶
>と書いてあればそれだけで甘くなる。

んなことは解っているが、少なくともタテマエとして、誰が見ても嘘とは言えない範囲での新規性がないとお友達でも通すわけにはいかんだろ

>>96
いいかげんさを知らないのか。

レビュアーが「新規かな」と思えば、それで通る。「新規かもしれない」でも通るかも。

レビューは大学院生に丸投げされることも多い。

>>97
んでこの論文の新規かもしれない所ってどこなん？

新技術を開発して将来応用製品ができるかもしれないねとコメントしただけで
無用だという主張する必死さはなんだね?

実はピアレビューが杜撰なシステムだったとしても
論文を精査してもないのに新規性がないというだけの理由はあるのかね?

いまの日本のご時世じゃ技術的ブレイクスルーに繋がる研究に成功しても
実用化に漕ぎ着ける前に潰されてしまうし、それを乗り越えたとしても
世に広める技術を持った会社が無くなってしまってるってのがオチ
詰まるところ、安く海外に売り飛ばしてそれで終わり
夢もヘチマも無いのが日本科学技術界

>>92
＞マニアは大衆とは呼ばないのだよ。

じゃ庶民用に16色デジカメを売り出してみろよ。
爆発的にヒットするんじゃね？

スケメガネ用か！

フォト結晶×フォト結晶で制御光自体を制御に使えば光回路かもな

いやらしい！

波長の違いを01にして通信というのは簡単過ぎるか

ｴｯﾁ

>>98
論文落としたぞ。共振器を不要にしたというマニアックな改良だ。共振器を使ったものはN姉妹誌やPRLにいっぱい出てるとイントロに書いてある。
>>95
やっぱりこれは相互位相変調だな。

原理的にはこれを使ったサングラスで電波が見えるはずだ。

もっと低周波の地鳴りや火山胎動も見えるかも。

電波の視覚化か。おもしろいね。
まあ普段から肉眼で見えていたら、たぶんうざくてたまらんだろうけどｗ

>>107
>論文落としたぞ。共振器を不要にしたというマニアックな改良だ。共振器を使ったものはN姉妹誌やPRLにいっぱい出てるとイントロに書いてある。 

共振器だと高速に変調できないのが、できるようになったってことか。

しかし、単に非線形光ファイバーの外から光あてても、同じことできない？

そもそも、光を光で高速に変調できても、元の光をどう変調するんだwww

>やっぱりこれは相互位相変調だな。 

だから、波長変換効果は一瞬で、いわゆる波長変換器としては使えないよね。

そしたらあんた
太陽電池の発電効率を高めることもできるのかえ？