光共振器を使用せず高集積化も可能:レーザー光でメカ振動子の熱ノイズを低減NTTと東北大学は2015年10月19日、精密な光共振器を必要としないレーザー照射装置で、高感度センサーや高精度発振器に用いられるメカニカル振動子の熱ノイズを低減する手法を実現したと発表した。NTTと東北大学は2015年10月19日、高感度センサーや高精度発振器に用いられるメカニカル振動子の熱ノイズを、レーザー光を照射するだけで低減できる新原理のレーザー冷却手法を実現したと発表した。精密な光共振器を必要としない簡便で拡張性の高いノイズ低減の手法だとする。メカニカル振動子とは決まった周波数で振動が続く人工構造のことで、鉄琴の板や鐘などもその一種。Systems)技術を使用した微細なメカニカル振動子(MEMS振動子)が登場し、センサーや発振素子として応用されている。したメカニカル振動子の性能を高める1つの要素として、熱ノイズの抑制がある。熱ノイズとは、熱に伴う原子のランダムな運動に起因するノイズのことで、通常の温度でも発生する。この原子の運動が、振動子を応用する時の原理的なノイズ源となり、振動子としての性能を制限しているとされる。この熱ノイズを抑える手法として、レーザーを照射することにより対象物からエネルギーを放出させ、冷却を行う「レーザー冷却手法」が提案されてきた。レーザー冷却のためには、光共振器と呼ばれる精密な調整が必要な光学部品が不可欠で、微細阻止への応用や集積化が難しかった。Systems)の研究を進め、今回、光学特性と圧電特性に優れた半導体二層構造を用い、光共振器を用いないレーザー冷却を実現した。左が、作製したメカニカル振動子の顕微鏡写真(上面図)。プールの飛び込み台のように、構造の右側が自由に上下できる構造になっている。右が、実験方法を模式的に示した図。厚のGaAsの2層薄膜により作製。熱ノイズによるメカニカル振動子の振動スペクトル。出典:NTT研究チームがレーザー冷却を行ったメカニカル振動子は、長さ20μm、幅14μm、厚さ0.4μmの小さな板バネで心臓部を構成したもの。その小ささ、軽さから熱エネルギーによるランダムな振動(熱ノイズ)が発生する。これに対し、ガリウムヒ素(GaAs)とアルミガリウムヒ素(AlGaAs)の2相構造を用いて振動子を作成。レーザー光を振動子に照射するだけで、熱ノイズを抑えることに成功した。「光共振器を用いずにメカニカル振動子のレーザー冷却を実現したのは、世界で初めてといえる」(研究チーム)としている。研究チームでは、原理実証実験の結果、熱振動を約半分程度に抑制する効果を確認したという。「今後は構造の最適化を行うことにより、より大きな冷却効果を実現していく」(研究チーム)とし、さらなる熱抑制効果の実現に期待。研究チームでは「レーザー素子との集積化や室温動作を実現し、半導体集積素子としての応用可能性を探っていく。その上で、実際の質量や光のセンサーへの応用を進めて行く予定」としている。ノイズ・熱対策一体シート、パナソニックが開発パナソニックは、PGSグラファイトシートとの複合化で、熱と電磁ノイズ対策を1枚のシートで実現する「電磁ノイズ抑制・熱拡散一体シート」を開発した。ハイレゾ音源を極める“15万円の水晶発振器”に迫る日本電波工業がこのほどサンプル出荷を開始した水晶発振器「DuCULoN」(デュカロン)。デジタルオーディオ音源を忠実に再現させるため、技術の粋を集め測定限界まで位相雑音を減らしたという1個15万円という異色の水晶デバイスに迫った。SiCデバイスを採用したカーオーディオパワーアンプ、「音質の次元が違う」インバータなどの電力効率を高める次世代パワーデバイスの用途で期待されているSiCデバイス。このSiCデバイスを搭載することにより音質を高めたカーオーディオ用パワーアンプが「東京モーターショー」に出展されている。メガチップスがMEMS発振器大手のSiTimeを買収メガチップスは2014年10月、シリコン材料を使うMEMSタイミングデバイスを手掛けるSiTimeを買収すると発表した。2014年11月末までにSiTimeの全株式を取得し、完全子会社化する。買収額は2億米ドルで、全て現金で支払う。LLC.ITmediaはアイティメディア株式会社の登録商標です。