2015 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ光ファイバー端を用いた導波路量子電気力学の研究
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26707022
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
青木 隆朗 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10343146)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子エレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに開発した技術に基づき、断熱条件に対して最適化された形状のテーパーファイバーを、そのウェスト部で切断することで平面端ナノ光ファイバーを作製した。ここで、先端に配置される単一量子発光体とナノ光ファイバーの伝搬モードを高効率に結合するためには、端面がなめらかな平面であることが重要である。そこで、独自の治具を開発し、ナノ光ファイバーをなめらかな平面で切断する技術を確立した。さらに、この平面端ナノ光ファイバーの端面に単一の半導体量子ドットを配置する技術を開発した。具体的には、量子ドット溶液に平面端ナノ光ファイバーの端面のみを接触させる、独自のディップコート法を開発した。
また、半導体量子ドットと相補的な特徴を持つ単一量子発光体としてレーザー冷却単一原子に着目し、ナノ光ファイバーとレーザー冷却単一原子の相互作用を探求した。具体的には、ナノ光ファイバー導波光のエバネッセント場を利用した光双極子トラップによりナノ光ファイバーの側面近傍に単一原子をレーザー冷却・トラップし、ナノ光ファイバー共振器と単一原子の結合系のスペクトルを測定した結果、真空ラビ分裂を観測したことから、強結合条件が満たされていることを確認した。これは、全ファイバー共振器と単一量子発光体の強結合を世界で初めて観測した成果であり、全ファイバー系での量子電気力学の探求につながる。Physical Review Letters誌に掲載されるとともに、3件の国際会議で招待講演として発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
半導体量子ドットと相補的な特徴を持つ単一量子発光体として、対象を当初計画になかった単一原子に拡大し、ナノファイバーと単一原子の相互作用を探求した結果、全ファイバー共振器と単一量子発光体の強結合の観測に世界で初めて成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
単一半導体量子ドット、レーザー冷却単一原子といった単一量子発光体とナノ光ファイバーとの高効率結合を理論・実験両面から探求する。
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| Causes of Carryover |
実験に必要な光学素子の一部について、仕様検討に時間を要し、入手を次年度に延期したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
光学素子の調達に仕様する。
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