結晶コーティング

結晶コーティング（または結晶ミラー^[1]）は、分子線エピタキシー（MBE）や有機金属気相成長法（MOVPE）などのプロセスで堆積された単結晶多層膜と、直接接合や選択エッチングなどの微細加工技術を融合して作られる薄膜光学干渉コーティングの一種です。この技術では、ガリウムヒ素/アルミニウムガリウムヒ素（GaAs/AlGaAs）分布ブラッグ反射鏡（DBR）などのヘテロ構造を成長させ、研磨された光学表面に転写することで、曲面を含む任意の基板上に高性能の単結晶光学コーティングを形成できます。2024年現在、達成可能な最大直径は20 cmで、市販のGaAsウェーハによって制限されています。このようなコーティングで実証されている最も狭い曲率は5 cmです。 ^{[アップデート]}

基板転写結晶コーティングプロセスは、2013年にオーストリア科学アカデミーとウィーン大学の量子光学・量子情報研究所のギャレット・コールとその同僚によって開発されました。^[2]さらに改良を重ねたこの技術は、最高のイオンビームスパッタコーティングと同等の光学損失を持つ高反射ミラーを生成できるようになり、最高の光学系では1000～2000 nmのスペクトル範囲での光吸収が1 ppm未満、光散乱が3 ppm未満であることが実証されました。^[3]これらのコーティングのその他の利点は次のとおりです。^[4]

1. 弾性損失が大幅に減少し（一般的なアモルファス干渉コーティングに比べて少なくとも 10 倍）、熱ノイズが最小限に抑えられ、光原子時計やLIGOなどの重力波検出器用の超安定干渉計が可能になります。
2. 中赤外スペクトル領域におけるppmレベルの光損失（吸収+散乱）の実現^{[5] [6]は、}波長約4500nmでフィネス400000を超えるキャビティリングダウン分光計用の増強キャビティを実証しています。
3. 結晶コーティングは、一般的な金属酸化物ベースのコーティングよりも20倍以上高い熱伝導率を持ち、高出力連続波（CW）および準CWレーザーに有望であり、1064 nmの可変ミラーデバイスで75 MW/cm ²のCW損傷閾値が実証されています。^[7]

結晶コーティングのブラウン運動雑音が低いため、量子限界干渉法には多くの進歩があり、これらのミラーはマクロな量子現象に関連する取り組みに役立ち、室温でのポンデロモーティブスクイージングの実証を可能にしました。^[8]スクイージング光注入による量子放射圧雑音の広帯域低減、^[9]オーディオ帯域での量子バックアクションの室温での測定。^[10]

ギャレット・コールとマルクス・アスペルマイヤーは、この技術を商業化するために2013年にクリスタライン・ミラー・ソリューションズを設立しました。彼らは2016年にベルトルト・ライビンガー・イノベーション賞で2位を獲得しました。同社は2019年12月にソーラボに買収され、ソーラボ・クリスタライン・ソリューションズにブランド名を変更しました。^[11]