光ファイバの非線形性を用いたスクイズド光の生成とその応用に関する研究

• 研究課題/領域番号: 09750056
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 西澤 典彦 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (30273288)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 1998年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 1997年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: スクイズド光 / 量子光学 / 光ファイバ / ビーム伝搬法 / 超短パルス光 / 非線形光学効果 / 量子雑音 / 弾性散乱光

研究概要

1. 偏波分岐型非線形ファイバループミラーを用いたスクイズド光の生成実験
波長1.064μmのYAGレーザーと偏波分岐型の非線形ファイバループミラーを用いて、スクイズド光の安定な生成実験に取り組んだ。実験に用いる検出器は増幅器の帯域を最適化することによって、増幅器自身の揺らぎの影響を低減し、被測定光の揺らぎの検出感度の向上を図った。その結果、最大約2dBの揺らぎの低減を、時間的に安定に観測することができた。検出効率を考慮すると、今回の実験において約2.9dBのスクイズド光が生成されていることが分かった。
2. パルス光の伝搬に伴う量子揺らぎの変化の解析
実験と並行して、光ファイバにおけるパルス光の伝搬に伴う量子揺らぎの変化を、計算機シミュレーションによって、数値的に解析した。その結果、自己位相変調だけでなく、波長分散の効果によって、スペクトルの裾の部分の揺らぎが増加し、中央で低減することが分かり、スペクトルフィルタによって、光子数スクイズド光を生成することができることが分かった。計算では、得られるスクイジング量は負の分散領域で最大7dBとなった。又、時間領域での揺らぎの計算を初めて行い、時間軸上でも揺らぎの分布が変化していることが分かった。
3, 光ファイバとスペクトルフィルタを用いた光子数スクイズド光の生成実験
計算の結果を元に、超短パルスファイバレーザーと光ファイバ、そしてスペクトルフィルタを用いて、光子数スクイズド光の生成実験を試みた。まず、光子数スクイズド光を検出するために、遅延型差動増幅器を設計・製作し、ショット雑音レベルと光子数揺らぎを同時に観測することができるようにした。次に、スペクトルの変化と雑音の低減の相関を観測し、スペクトルの拡張時に、スペクトルフィルタによって、揺らぎが低減されることが分かった。更に実験条件を最適化することによって、光源の揺らぎを最大23dB低減することに成功した。この時、雑音レベルほぼショット雑音レベルにまで到達した。

研究成果

• [文献書誌] N.Nishizawa et al.: "Generation and Detection of Squeezed Light with Phase Tunable Fiber Loop Mirror using Polarization Beam Splitter" Japan Journal of Applied Physics. Vol.37,No.7A. L792-L794 (1998)
• [文献書誌] R.Nomura et al.: "予備変調方式による高調波モードロックファイバリングレーザーの新構成法" レーザー研究. Vol.26,No.7. 554-558 (1998)
• [文献書誌] N.Nishizawa et al.: "Characetristics of Spectral Filtering Squeezing of Optical Pulses Propagated in Optical Fibers" Technical Digest of Third Optoelectronics and Communications Conference. 284-285 (1998)
• [文献書誌] T.Horio et al.: "Generation of Quadrature Squeezed Light with Phase Tunable PBS Fiber Loop Mirror" Technical Digest of Third Optoelectronics and Communications Conference. 382-383 (1998)
• [文献書誌] N.Nishizawa et al.: "Compact System of Wavelength-Tunable Femtosecond Soliton Pulse Generation using Optical Fibers" IEEE Photonics Technology Letters. Vol.11,No.3. (1999)
• [文献書誌] N.Nishizawa et al.: "Effect of Group-Velocity Dispersion on Photon-Number Squeezing of Optical Pulses using Optical Fibers and Spectral Filter" Japan Journal of Applied Physics. Vol.38.No.4. (1999)
• [文献書誌] N.Nishizawa et al.: "A Simulation of Pulsed Squeezing in Short Optical Fiber Loop Mirror" Quantum Communication, Computing, and Measurement. 521-529 (1997)
• [文献書誌] N.Nishizawa et al.: "Effect of Guided Acoustic Wave Brillouin Scattering on Pulsed Squeezing in Optical Fibers with Nonlinearity and Dispersion" OPTICAL REVIEW. Vol.4, No.4. 453-458 (1997)
• [文献書誌] N.Nishizawa et al.: "Analysis of Pulsed Squeezing in Optical Fibers with Guided Acoustic Wave Brillouin Scattering" Technical Digest of 2nd Optoelectronics and Communication Conference. 568-569 (1997)
• [文献書誌] M.Hashiura et al.: "Experiment of Quadrature Squeezed Light Generation and Detection with Phase Tunable PBS Fiber Loop Mirror" Technical Digest of 2nd Optoelectronics and Communication Conference. 672-673 (1997)
• [文献書誌] A.Rahwanto et al.: "Generation of Transform-Limited Pulse Train in New Scheme of Harmonically Mode-Locked Er-Doped Fiber Ring Lasers" OPTICAL REVIEW. Vol.5, No.1. 5-8 (1998)