| Project/Area Number |
19H02633
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
行方 直人 日本大学, 理工学部, 准教授 (20453912)
福田 大治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 首席研究員 (90312991)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2019: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
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| Keywords | 単一光子 / 単一画素イメージング / 圧縮センシング / 短波長赤外 / InGaAs/InP-SPAD / 単一光子検出器 / 伝令付き単一光子 / 単一光子検出 / 超伝導転移端センサ / 広帯域量子もつれ光子対 / チャープ擬似位相整合 |
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| Outline of Research at the Start |
微弱光によるイメージング技術は様々な分野に応用されている。特に、生物科学の分野では、細胞やバクテリアなどの光照射によるダメージを回避できる（生きたまま観測できる）超微弱光イメージング技術の開発が望まれている。光の最小単位は光子であり、単一光子によるイメージングは究極の微弱光イメージングと言える。
本研究では、光子のエネルギー（波長）を測定可能な超伝導転移端センサを用いて波長情報を付帯した単一光子を生成し、この単一光子を光源、超伝導転移端センサを単一画素とした単一光子単一画素分光イメージング技術の開発を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
We performed the single-pixel imaging using a heralded single-photon source at 1553 nm and an InGaAs/InP-SPAD, and demonstrated that it is possible to image a Chinese character "Hikari" at 64 x 64 pixels resolution detecting 54,000 photons under ideal conditions.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で得られた成果は、単一光子という究極の微弱光照射により観察対象のイメージングが可能であることを示すものである。また、波長 1553 nm の単一光子を用いることで、単一光子を高効率かつ低雑音で検出可能なイメージセンサが存在しない短波長赤外領域での極限微弱光イメージングを実現した。この単一光子単一画素イメージングを生物・医学の研究に応用することで、従来不可能であった光損傷を受けやすい細胞やバクテリアの観察が可能となり、生物科学や医学の発展に貢献できるものと期待できる。
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