Research Project
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
本年度は、最終目標である「1個から10個程度までの光子を含む光パルスを、量子効率80%、計数率100kbits/s、エネルギー分解能0.2eVで光子数識別できる技術」の実現に向け、より実践的な高精度光計測技術の開発研究を行った。前年度までに得られた成果を元に、超伝導転移端マイクロカロリメータによる光子数識別技術を中心として引き続き研究を進めた。本年度に開発すべき要素技術としては、(1)光ファイバーとの高効率結合、(2)高計数率動作に向けた読み出し回路の広帯域化、および、(3)高量子効率を達成するための光閉じ込め構造の三つである。まず(1)については、光ファイバー端近傍にコア径とほぼ等しい形状の検出素子を光結合させるため、0.1μmの位置分解能を持つ調芯装置を整備した。これにより、0.13dB程度の損失で光ファイバーと素子を結合させることに成功した。(2)については、読み出し系の帯域制限に由来した素子の電熱的な発振を防ぐため、素子と電流アンプ間の寄生インダクタンスの低減を図った。これにより、帯域5MHzを達成し、計数率100kbits/sで測定する環境を構築することに成功した。(3)については、アルミミラーおよび無反射誘電層による光閉じ込めキャビティを構築して、素子の量子効率の向上を図った。この構造により、反射率が22%にまで低減され、量子効率80%を実現するための知見が得られた。以上の要素技術を元に、1550nm帯の微弱コヒーレント光の測定実験を行った結果、0.3μsの応答速度と0.7eV(FWHM)のエネルギー分解能を達成することに成功した。この応答速度は、600kbits/sでの計数率で動作できることに相当し、世界最高速での光子数識別能力を得ることに成功した。これらの成果を論文にまとめて投稿し、また国際学会等でも積極的に報告した。
All 2007 2006 2005
All Journal Article (3 results)
IEEE T. Appl. Supercon. (に掲載決定済み)
Jpn. J. Appl. Phys. 45, 8A
Pages: 6259-6262
40007382119
IEEE Trans.on Appl.Supercon. Vol.15, No.2
Pages: 522-525
