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2016 Fiscal Year Research-status Report

光周波数領域におけるユニバーサル量子操作(国際共同研究強化)

Research Project

Project/Area Number 15KK0164
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

山本 俊  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (10403130)

Project Period (FY) 2015 – 2017
Keywords量子エレクトロニクス / 量子情報 / 微小光共振器 / 周波数変換
Outline of Annual Research Achievements

本研究では微小光共振器を用いた非線形光学効果の増強による光子源や光子の量子操作を可能にする量子光学を目指している。例えば、本課題である「光周波数領域におけるユニバーサル量子操作」では、光周波数を基底状態とした多次元ヒルベルト空間上の量子操作を目指しているが、多重化を現実的な励起光強度で実現するためには、非線形光学効果の増強が重要となる。高いQ値を実現する微小光共振器においてはこの非線形光学効果の増強が顕著であり、様々な非線形光学現象が観測されている。現在、このような理想的な光共振器はWhispering-Gallery Mode(WGM)型のものが世界的に研究されており、10の9乗程度の超高Q値が実現されている。本年度は国際共同研究を通じて、特にこの微小光共振器の研究を推進した。滞在先はトロイド型WGMの研究で先進的な研究成果をあげているLan Yang教授およびSahin Kaya Ozedemir准教授の研究室である。トロイド型WGMのサンプルを阪大実験室で利用した光制御の基礎実験としてパルス伝搬と弱測定に関する研究およびErドープによる共振器結合制御によるパルス伝搬制御に関する研究を論文に纏めることができた。また、シリカのもつ3次非線形光学効果の増強を実現し、3次高調波および2次高調波発生を実現し、論文にまとめた。この間に新しいタイプの微小光共振器であるボトル型光共振器の作成にも成功し、上記の実験のために用いている。加えて、微小共振器の機械振動モードの励起も実現し、新たな研究テーマとして発展させている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

共同研究による論文発表も順調に行われており、全く問題ないため。

Strategy for Future Research Activity

微小光共振器のうち、ボトル型光共振器の作成方法には成功しているものの、歩留まりの悪さもあり、今後の実験の実施のためには更なる作成方法の改良が必要である。本年度は作成方法の確立に向けた研究を行う。また、当初計画でもある2次非線形媒質による波長変換によるカルシウムイオンとの量子インターフェースの実験にも取り掛かる。

  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Controlling slow and fast light and dynamic pulse-splitting with tunable optical gain in a whispering-gallery-mode microcavity2016

    • Author(s)
      有 Motoki Asano, Sahin Kaya Ozdemir, Weijian Chen, Rikizo Ikuta, Lan Yang, Nobuyuki Imoto, Takashi Yamamoto
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 108 Pages: 181105

    • DOI

      10.1063/1.4948922

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Anomalous time delays and quantum weak measurements in optical micro-resonators2016

    • Author(s)
      Motoki Asano, Konstantin Y. Bliokh, Yury P. Bliokh, Abraham G. Kofman, Rikizo Ikuta, Takashi Yamamoto, Yuri S. Kivshar, Lan Yang, Nobuyuki Imoto, Sahin Kaya Ozdemir, Franco Nori
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 7 Pages: 13488

    • DOI

      10.1038/ncomms13488

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Visible light emission from a silica microbottle resonator by second- and third-harmonic generation2016

    • Author(s)
      Motoki Asano, Shoichi Komori, Rikizo Ikuta, Nobuyuki Imoto, Sahin Kaya Ozdemir, Takashi Yamamoto
    • Journal Title

      Optics Letter

      Volume: 41 Pages: 5793-5796

    • DOI

      10.1364/OL.41.005793

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Observation of optomechanical coupling in a microbottle resonator2016

    • Author(s)
      Motoki Asano, Yuki Takeuchi, Weijian Chen, Sahin Kaya Ozdemir, Rikizo Ikuta, Nobuyuki Imoto, Lan Yang,Takashi Yamamoto
    • Journal Title

      Laser & Photonics Reviews

      Volume: 10 Pages: 603-611

    • DOI

      10.1002/lpor.201500243

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Stimulated Brillouin scattering and Brillouin-coupled four-wave-mixing in a silica microbottle resonator2016

    • Author(s)
      Motoki Asano, Yuki Takeuchi, Sahin Kaya Ozdemir, Rikizo Ikuta, Lan Yang, Nobuyuki Imoto, Takashi Yamamoto
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 24 Pages: 12082-12092

    • DOI

      10.1364/OE.24.012082

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Controlling group delay with passive and active microresonators2017

    • Author(s)
      Takashi Yamamoto, Motoki Asano, Sahin Kaya Ozdemir
    • Organizer
      SPIE Photonic West 2017
    • Place of Presentation
      San Francisco(USA)
    • Year and Date
      2017-01-31
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ボトル型微小光共振器を用いた3次高調波発生の観測2016

    • Author(s)
      小守匠一,浅野元紀,Sahin Kaya Ozdemir,生田力三,Lan Yang,井元信之,山本俊
    • 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
      2016-09-16
  • [Presentation] ボトル型微小光共振器における機械振動子モードの高fQ積の実現2016

    • Author(s)
      浅野元紀,Weijian Chen,Sahin Kaya Ozdemir,生田力三,Lan Yang,井元信之,山本俊
    • 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
      2016-09-16

URL: 

Published: 2018-01-16  

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