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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

研究課題

研究課題/領域番号 15F15026
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関京都大学

研究代表者

竹内 繁樹  京都大学, 工学研究科, 教授 (80321959)

研究分担者 SCHELL ANDREAS  京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードナノフォトニクス / 光子 / 単一発光体 / 光ファイバ / 光子源
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 17件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] シドニー工科大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Coupling quantum emitters in 2D materials with tapered fibers2017

    • 著者名/発表者名
      A. Schell, H. Takashima, T. T. Tran, I. Aharonovich and S. Takeuchi
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 4 号: 4 ページ: 761-767

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.7b00025

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Coupling quantum emitters in 2D materials with tapered fibers2017

    • 著者名/発表者名
      A. Schell, H. Takashima, T. T. Tran, I. Aharonovich and S. Takeuchi
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 4 号: 9 ページ: 761-767

    • DOI

      10.1063/1.4961684

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Manipulation of single nanodiamonds to ultrathin fiber-taper nanofibers and control of NV-spin states toward fiber-integrated λ-systems2016

    • 著者名/発表者名
      M. Fujiwara, K. Yoshida, T. Noda, H. Takashima, A. W. Schell, N. Mizuochi, S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 27 号: 45 ページ: 455202-455202

    • DOI

      10.1088/0957-4484/27/45/455202

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detailed numerical analysis of photon emission from a single light emitter coupled with a nanofiber Bragg cavity2016

    • 著者名/発表者名
      H. Takashima, M. Fujiwara, A. W. Schell and S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 24 号: 13 ページ: 15050-15058

    • DOI

      10.1364/oe.24.015050

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Highly Efficient Coupling of nanolight emitters to an ultra-wide tunable nanofiber cavity2015

    • 著者名/発表者名
      A.Schell, H.Takashima, S.Kamioka, Y.Oe, M.Fujiwara, O.Benson and S.Takeuchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 9619-9619

    • DOI

      10.1038/srep09619

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ナノファイバブラッグ共振器の高Q値化2017

    • 著者名/発表者名
      福田純、高島秀聡、丸谷浩永、A.Schell, 竹内繁樹
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会(2017年)
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      高島秀聡、福田純、丸谷浩永、岩端祐介、A.Schell, 竹内繁樹
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear excitation of single quantum emitters in hexagonal boron nitride2017

    • 著者名/発表者名
      A.W.Schell, T.T.Tran, I. Aharonovich, H.Takashima and S.Takeuchi
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2017
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2017-01-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient extraction of photons from a single defect in hBN using a nanofiber2017

    • 著者名/発表者名
      A.W.Schell, T.T.Tran, I. Aharonovich, H.Takashima and S.Takeuchi
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2017
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2017-01-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanofiber bragg grating cavities2017

    • 著者名/発表者名
      A.W.Schell, H.Takashima, H.Maruya, A.Fukuda and S.Takeuchi
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2017
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2017-01-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward the realization of photonic quantum devices using a nanofiber Bragg cavity2017

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, A.Fukuda, A.W. Schell, M.Fujiwara and S.Takeuchi
    • 学会等名
      International Symposium on Photonics and Electronics Science and Engineering
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Toward the realization of photonic quantum devices using an optical nanofiber2016

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, A.W.Schell, S.Fujita, A. Fukuda, Y.Oe, S.Kamioka, M.Fujiwara and S.Takuuchi
    • 学会等名
      ONNA 2016 The 4th International workshop on Optical Nanofiber Applications
    • 発表場所
      Hangzhou (China)
    • 年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノファイバブラッグ共振器の変更透過特性2016

    • 著者名/発表者名
      福田純、高島秀聡、A.Schell, 竹内繁樹
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Coupling efficiency of a single light emitter coupled to a nanofiber Bragg cavity2016

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, A.W.Schell, A.Fukuda, S.Fujita, Y.Oe, S.Kamioka, M.Fujiwara and S.Takuuchi
    • 学会等名
      CLEO 2016
    • 発表場所
      Munich (Germany)
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      福田純、大江康子、A.Schell, 高島秀聡、竹内繁樹
    • 学会等名
      量子情報技術研究会(QIT34)
    • 発表場所
      高知工科大学(高知県・高知市)
    • 年月日
      2016-05-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Photonic quantum devices using single light emitters2016

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, A.W.Schell, A.Fukuda, S.Fujita, Y.Oe, S.Kamioka, M.Fujiwara and S.Takuuchi
    • 学会等名
      OPTICS & PHOTONICS International Congress 2016 (OPIC 2016)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-05-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanofiber Bragg grating cavities for quantum optical devices2016

    • 著者名/発表者名
      A.Schell, H.Takashima, Y.Oe, S.Fujita and S.Takeuchi
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2016-02-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノ光ファイバブラッグ共振器と量子ドットとの結合実験2016

    • 著者名/発表者名
      高島秀聡、A.Schell, 大江康子、上岡俊也、藤原正澄、O.Benson, 竹内繁樹
    • 学会等名
      レーザ・量子エレクトロニクス研究会(LQE)
    • 発表場所
      神戸市産業振興センター(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-01-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Towards a fiber integrated optically detected magnetic resonance based on a single electron spin2016

    • 著者名/発表者名
      S.Fujita, A.Schell, H.Takashima and S.Takeuchi
    • 学会等名
      604.Wilhelm und Else Heraeus-Seminar Hybrid Systems for Quantum Optics
    • 発表場所
      Bad Honnef (Germany)
    • 年月日
      2016-01-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coupling quantum dots with a nanofiber bragg cavity2015

    • 著者名/発表者名
      Y.Oe, A. Schell, H.Takashima, S.Kamioka, M.Fujiwara, O.Benson and S.Takeuchi
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Microcavities Their Applications (WOMA2015)
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Scanning probe method for measuring the local density of optical states at plamonic resonators2015

    • 著者名/発表者名
      A.Schell, P.Engel and O.Benson
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Microcavities Their Applications (WOMA2015)
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Simulation of ultra-wide tunability of a nanofiber Bragg grating Cavity2015

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, A.Schell, S.Fujita, Y.Oe and S.Takeuchi
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Microcavities Their Applications (WOMA2015)
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子ドットとナノ光ファイバブラッグ共振器との結合実験2015

    • 著者名/発表者名
      高島秀聡、A.Schell, 大江康子、上岡俊也、藤原正澄、O.Benson, 竹内繁樹
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Simulation of an Ultra-Wide Tunability and Enhanced Spontaneous Emission of a Nanofiber Bragg Cavity2015

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, A.Schell, S.Fujita, Y.Oe, S.Kamioka, M.Fujiwara and S.Takeuchi
    • 学会等名
      CLEO-PR 2015
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 年月日
      2015-08-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultra-widely tunable nanofiber bragg cavities for quantum optics2015

    • 著者名/発表者名
      A.Schell, H.Takashima, S.Kamioka, Y.Oe, S.Fujita, M.Fujiwara, O.Benson and S.Takeuchi
    • 学会等名
      CLEO-PR 2015
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 年月日
      2015-08-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coupling quantum dots to a nanofiber bragg cavity2015

    • 著者名/発表者名
      Y.Oe, A. Schell, H.Takashima, S.Kamioka, M.Fujiwara, O.Benson and S.Takeuchi
    • 学会等名
      CLEO Europe-EQEC 2015
    • 発表場所
      Munich (Germany)
    • 年月日
      2015-06-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emission enhancement with nanofiber Bragg cavities2015

    • 著者名/発表者名
      A.Schell
    • 学会等名
      ONNA: Optical Nanofiber Applications : From Quantum to Bio Tachnologies
    • 発表場所
      OISTSeaside House(沖縄県・国頭郡)
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards an fiber integrated magnetometer based on a single electron spin2015

    • 著者名/発表者名
      S.Fujita, A.Schell, H.Takashima, M.Fujiwara, N.Mizoguchi and S.Takeuchi
    • 学会等名
      ONNA: Optical Nanofiber Applications : From Quantum to Bio Tachnologies
    • 発表場所
      OISTSeaside House(沖縄県・国頭郡)
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] http://qip.kuee.kyoto-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] http://qip.kuee.kyoto-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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