2018 Fiscal Year Research-status Report
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16K06294
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
太田 泰友 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任准教授 (90624528)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 量子光学 / 光集積回路 / ハイブリッド集積技術 / フォトニック結晶 / 量子ドット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、量子ドット単一光子源の光集積回路上への自在ハイブリッド集積を実現する手法として転写プリント法を調べてきた。今年度は、昨年度までの成果を発展させることで、シリコンフォトニクス回路上への単一光子源集積および共振器量子電気力学実験に成功した。以下にその詳細を記す。
(1)シリコンフォトニクス回路上への量子ドット単一光子源集積
転写プリント法を活用することで、別途作製した光回路へ、光源を貼りつけるだけでハイブリッド集積することが可能になる。今年度は、CMOSファンダリを通じて入手したシリコン光回路上へ光源を転写する技術の開発を進めた。量子ドットはフォトニック結晶ナノ共振器に埋め込まれている。共振器－導波路間はエバネッセント結合しており、ガラス埋め込み光導波路との結合を最適化するために、ドライ加工プロセスによりガラス厚みを調整した。その後、特別な処理をすることなく転写集積を行ったところ、十分に高い成功率で光源を転写できることが分かった。作製試料を低温光学実験により評価したところ、単一光子の発生およびその導波路伝搬を確認することができた。本成果は、プロセスファンダリで作製したシリコン光回路へ量子ドット単一光子源をはじめて実装したものと位置付けることができる。
(２)シリコン光回路上における共振器量子電気力学実験
上記内容と同様の系を用いて、シリコン上における量子ドット‐ナノ共振器間の相互作用を探求した。本実験では、エバネッセント結合を弱めることで共振器Q値を増大した試料を用いた。光学測定の結果、量子ドット‐ナノ共振器が真空ラビ分裂を示し、強結合状態が実現されていることが分かった。本実験は、シリコン光回路上における決定論的非線形量子ゲートなどの実装にむけた重要な成果ということができる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
量子ドット単一光子源のハイブリッド集積技術として転写プリント法が十分に有用であることを示すことができた。また、シリコン光回路上集積へ展開を図り、実験的にハイブリッド光源集積が可能であることを示すことができた。さらには、同系における共振器量子電気力学実験に成功した。以上のように、これまでに多くの成果を上げることができ、研究は順調に進展してきたと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでに得た知見をもとに、多光源集積や変調器などのシリコン光回路機能との融合といったより発展的な研究課題に取り組んでいきたいと考えている。また、転写プリント法によりハイブリッド集積技術の利点を生かすことで、さらなる異種材料を取り込んだ高機能なハイブリッド集積光回路の実現に向けた取り組みを加速していきたい。
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| Causes of Carryover |
年度途中において量子ドット基板の入手が難しくなり、既存試料でのみ実験進めていた。一方、より発展的な実験を行うためには別途量子ドット基板を入手する必要であることが分かった。次年度は、新規に基板を入手次第そのナノ加工や転写プリント集積を進めて実験を展開する予定であり、そのために研究費を使用する計画である。
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[Presentation] Si光回路上に集積された複数量子ドット光源の局所発光波長制御2019
Author(s)
勝見亮太, 太田泰友, 長田有登, 田尻武義, 車一宏, 山口拓人, 角田雅弘, 岩本敏,秋山英文, 荒川泰彦
Organizer
第66回応用物理学会春季学術講演会, 12a-W631-6, 東京工業大学, 東京
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[Presentation] 転写プリント法によるシリコン導波路上への量子ドット単一光子源の集積2018
Author(s)
勝見亮太, 太田泰友, 長田有登, 田尻武義, 車一宏, 山口拓人, 角田雅弘, 岩本敏,秋山英文, 荒川泰彦
Organizer
第79回応用物理学会秋季講演会, 21a-143-3 名古屋国際会議場, 名古屋, 愛知
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[Presentation] Observation of single plasmon generation in a self-assembled InAs/GaAs quantum dot embedded in a transfer-printed plasmonic microring resonator2018
Author(s)
A. Tamada, Y. Ota, K. Kuruma, K. Watanabe, S. Iwamoto, and Y. Arakawa
Organizer
The 23rd Microoptics Conference (MOC2018), D-2, International Convention Center, Chang Yung-Fa Foundation, Taipei, Taiwan
Int'l Joint Research
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[Presentation] On-Chip Excitation of Single Quantum Dots using a Silicon Waveguide2018
Author(s)
A. Osada, Y. Ota, R. Katsumi, T. Yamaguchi, M. Kakuda, S. Iwamoto, and Y. Arakawa
Organizer
The 8th International Symposium on Photonics and Electronics Convergence, P-29, ENEOS Hall, Tokyo, Japan
Int'l Joint Research
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