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2016 Fiscal Year Annual Research Report

ナノマニピュレーション技術を駆使した新規光量子デバイスの実現

Research Project

Project/Area Number 15F15026
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

竹内 繁樹  京都大学, 工学研究科, 教授 (80321959)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SCHELL ANDREAS  京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Keywordsナノフォトニクス / 光子 / 単一発光体 / 光ファイバ / 光子源
Outline of Annual Research Achievements

Schell氏は、原子間力顕微鏡(AFM)と、共焦点顕微鏡を融合させた独自のナノマニピュレーション装置を開発、これまでに量子ドットや窒素欠陥中心内包ナノダイヤモンドなどの、数十ナノメートルの大きさの発光体を、ナノメートルオーダーの精度で精密に共振器に結合させることに成功してきた。一方、我々は、1μm立方程度という極小のモード体積を持ちながら、従来の固体微小共振器では困難であった「単一モード光ファイバとの高効率結合」を実現するデバイスである、「共振器内蔵ナノ光ファイバ」を提案、実現している。本共同研究では、単一発光体とナノフォトニクスを組み合わせた新規光量子情報デバイスの実現を、Schell氏の開発した独自のナノマニピュレーション技術と我々が最近実現した共振器内蔵ナノ光ファイバとを融合させることにより、実現を目指した。
今年度は、ナノ光ファイバ中に収束イオンビームを用いて微小共振器を形成した「ナノファイバブラッグキャビティ(NFBC)」について、Heイオン集束イオンビームを用い性能向上を行うとともに、Hexagonal Boron Nitride(hBN)の欠陥中心の2光子励起に成功、さらにhBN欠陥中心を用いたナノファイバ結合単一光子源の実現など、様々な成果が得られた。また、原子間力顕微鏡と共焦点顕微鏡を組み合わせたナノマニピュレーション装置の実現にも成功した。また、日本の研究グループならびに環太平洋圏の研究グループとの交流も積極的に推進した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (18 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] シドニー工科大学(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      シドニー工科大学
  • [Journal Article] Coupling quantum emitters in 2D materials with tapered fibers2017

    • Author(s)
      A. Schell, H. Takashima, T. T. Tran, I. Aharonovich and S. Takeuchi
    • Journal Title

      ACS Photonics

      Volume: 4 Pages: 761-767

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.7b00025

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Manipulation of single nanodiamonds to ultrathin fiber-taper nanofibers and control of NV-spin states toward fiber-integrated λ-systems2016

    • Author(s)
      M.Fujiwara, K.Yoshida, T.Noda, H.Takashima, A.W Schell, N.Nizuochi and S.Takeuchi
    • Journal Title

      Nanotechnology

      Volume: 27 Pages: 455202(1-8)

    • DOI

      10.1088/0957-4484/27/45/455202

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Non-linear excitation of quantum emitters in hexagonal boron nitride multiplayers2016

    • Author(s)
      A.Schell, T.Trran, H.Takashima, S.Takeuchi and I Aharonovich
    • Journal Title

      AIP APL Photonics

      Volume: 1 Pages: 091302(1-7)

    • DOI

      10.1063/1.4961684

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Detailed numerical analysis of photon emission from a single light emitter coupled with a nanofiber Bragg cavity2016

    • Author(s)
      H. Takashima, M. Fujiwara, A. W. Schell, and S. Takeuchi
    • Journal Title

      Opt.Exp.

      Volume: 24 Pages: 15050-15058

    • DOI

      org/10.1364/OE.24.015050

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] ナノファイバブラッグ共振器の高Q値化2017

    • Author(s)
      福田純、高島秀聡、丸谷浩永、A.Schell, 竹内繁樹
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会(2017年)
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] ヘリウムイオン顕微鏡を用いたナノファイバブラッグ共振器の開発2017

    • Author(s)
      高島秀聡、福田純、丸谷浩永、岩端祐介、A.Schell, 竹内繁樹
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [Presentation] Toward the realization of photonic quantum devices using a nanofiber Bragg cavity2017

    • Author(s)
      H.Takashima, A.Fukuda, A.W. Schell, M.Fujiwara and S.Takeuchi
    • Organizer
      International Symposium on Photonics and Electronics Science and Engineering
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2017-03-10 – 2017-03-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nonlinear excitation of single quantum emitters in hexagonal boron nitride2017

    • Author(s)
      A.W.Schell, T.T.Tran, I. Aharonovich, H.Takashima and S.Takeuchi
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2017
    • Place of Presentation
      San Francisco (USA)
    • Year and Date
      2017-01-28 – 2017-02-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Efficient extraction of photons from a single defect in hBN using a nanofiber2017

    • Author(s)
      A.W.Schell, T.T.Tran, I. Aharonovich, H.Takashima and S.Takeuchi
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2017
    • Place of Presentation
      San Francisco (USA)
    • Year and Date
      2017-01-28 – 2017-02-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nanofiber bragg grating cavities2017

    • Author(s)
      A.W.Schell, H.Takashima, H.Maruya, A.Fukuda and S.Takeuchi
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2017
    • Place of Presentation
      San Francisco (USA)
    • Year and Date
      2017-01-28 – 2017-02-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Toward the realization of photonic quantum devices using an optical nanofiber2016

    • Author(s)
      H.Takashima, A.W.Schell, S.Fujita, A. Fukuda, Y.Oe, S.Kamioka, M.Fujiwara and S.Takuuchi
    • Organizer
      ONNA 2016 The 4th International workshop on Optical Nanofiber Applications
    • Place of Presentation
      Hangzhou (China)
    • Year and Date
      2016-10-23 – 2016-10-26
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ナノファイバブラッグ共振器の変更透過特性2016

    • Author(s)
      福田純、高島秀聡、A.Schell, 竹内繁樹
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] ナノ光ファイバブラッグ共振器を用いた光量子デバイスの実現に向けて2016

    • Author(s)
      高島秀聡、シェルアンドレアス、藤田慎司朗、福田純、大江康子、上岡俊也、藤原正澄、竹内繁樹
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] Coupling efficiency of a single light emitter coupled to a nanofiber Bragg cavity2016

    • Author(s)
      H.Takashima, A.W.Schell, A.Fukuda, S.Fujita, Y.Oe, S.Kamioka, M.Fujiwara and S.Takuuchi
    • Organizer
      CLEO 2016
    • Place of Presentation
      Munich (Germany)
    • Year and Date
      2016-06-05 – 2016-06-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノファイバブラッググレーティング共振器のQ値向上に向けて2016

    • Author(s)
      福田純、大江康子、A.Schell, 高島秀聡、竹内繁樹
    • Organizer
      量子情報技術研究会(QIT34)
    • Place of Presentation
      高知工科大学(高知県・高知市)
    • Year and Date
      2016-05-30 – 2016-05-31
  • [Presentation] Photonic quantum devices using single light emitters2016

    • Author(s)
      H.Takashima, A.W.Schell, A.Fukuda, S.Fujita, Y.Oe, S.Kamioka, M.Fujiwara and S.Takuuchi
    • Organizer
      OPTICS & PHOTONICS International Congress 2016 (OPIC 2016)
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-05-17 – 2016-05-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] http://qip.kuee.kyoto-u.ac.jp/index.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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