东京大学教授荒川泰彦的研究小组宣布，利用具备3维（3D）构造的光子晶体（Photonic Crystal）构成的共振器成功地实现了激光振荡。有关详情已刊登在2010年12月19日的“Nature Photonics”在线版上。

光子晶体是一种可称为“光学版”半导体的人工构造体。普通半导体由10nm左右的原子列以及在其中运动的电子等构成，与此不同，光子晶体则由人工方式按数百nm的间隔构成的周期性构造以及管线构成。相当于半导体的带隙的结构，在光子晶体中被称为“光子带隙（Photonic Band Gap，PBG）”。

此前，光子晶体以二维构造光子晶体的研发为主体。此次，荒川的小组制作了3D光子晶体，并确认其可封闭激光，并可实现激光振荡。

制作得像塑料模型

荒川表示，此次的3D光子晶体“制作得像一个塑料模型”。具体来说，就像普通塑料模型一样是从名为“浇口（Runner）”的框架上切下各部件（Parts）制作而成的，此次的3D光子晶体也是在浇口中制作二维部件，然后拆下这些二维部件，经过搭建而成。

与普通塑料模型不同的是，上述部件极其微小，为约10μm见方、厚150nm。该小组通过“Micro Manipulation”电子显微镜进行手工作业，使用了25枚部件搭建制作而成。由于这些操作要求有相当高的手艺，因此，“1天制作1个已是竭尽全力了。而且，只有研究室的特定成员能够完成该工作”（荒川）。目前的定位误差为50nm。

3D光子晶体中心附近的各部件采用不具有周期构造的缺陷共振器，而且，由InAs构成的量子点在各部件上分3层进行植入。

荒川的小组观察到，当向制成的3D光子晶体照射激发用激光时，只有波长为1.2μm的光被封闭于其中。该小组透露，Q值约为4万，半幅值为0.031nm，封闭时间为数十ps。该Q值“以3D光子晶体来说为世界最高值”（荒川）。