フォトニック結晶微小共振器を用いた単一原子検出

• Project/Area Number: 18740245
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉川 豊 The University of Tokyo, 大学院・総合文化研究科, 助教 (00345076)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2007: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2006: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 量子エレクトロニクス / フォトニック結晶 / 微小共振器 / 共振器量子電気力学 / 単一原子検出

Research Abstract

本年度は平成19年度に設計した、フォトニック結晶(PC)微小共振器の作成と光の入出力を行うための光学系の組み立てを行った。
PC共振器は原子の共鳴波長である1.529μmに共振を持つように設計・製作する必要があるが、実質的にはナノメートルの精度で共振周波数を制御することは難しい。また、PC共振器も様々なデザインで作成し、Q値などを実験的に評価する必要がある。そのため、おおよその共振器の特性を知るためにいくつか異なるパラメータで共振器を試作した。その結果、実際に共振モードが存在することは確かめられたものの、共振波長がシミュレーションと比較して7%近くずれるという結果になった。このままでは当初の目的である単一原子検出に用いることが出来ないため、今後、共振波長のずれを補正して新たにPC共振器を作成する必要がある。
また、PC共振器の特性を調べるため、テーパーファイバを用いて共振器へレーザー光を入出力するため光学系を作製した。このシステムは単一原子検出実験を行う際には超高真空中に導入することができる。
本年度の当初の計画では、(1)PC共振器の製作、(2)真空装置への導入、(3)単一原子観測実験の3つをすべて行うことになっていた。しかし、上記の通りPC共振器製作に関して問題が生じたため、(2)と(3)については達成することができなかった。しかし必要な真空装置やPC共振器のマウントなどはすでに用意できているため、今後求める共振波長を持ったPC共振器が作製できれば(2)、(3)について速やかに実験を行うことが可能である。