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高精細集束イオンビーム装置を用いた高Q値ダイヤモンド微小共振器の実現

研究課題

研究課題/領域番号 16K04918
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関京都大学

研究代表者

高島 秀聡  京都大学, 工学研究科, 助教 (00432162)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード微小共振器 / ダイヤモンド / マイクロデバイス / マイクロ・ナノデバイス
研究成果の概要

光と物質との強い相互作用の実現は、超低消費電力レーザー、高効率波長変換素子、単一光子源などを実現するために重要である。そのために、本研究では、おもに、1. 時間領域差分(FDTD)法を用いた構造計算、2. 高精細集束イオンビーム装置を用いた、Q値4000を超えるナノ光ファイバブラッグ共振器(局所的に直径を数百ナノメートルまで細くしたナノ光ファイバに共振器構造を埋め込んだもの)の作製、3. 高精細集束イオンビーム装置を用いた高純度ダイヤモンド基板上へのナノ微細加工を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により得られたナノ光ファイバブラッグ共振器は、原理的に、単一発光体から発生した光子を、80%を超える効率でシングルモード光ファイバへ結合させることが可能である。それにより、超低消費電力レーザーや高効率波長変換素子などへの光デバイスへの応用が期待できる。また、光子を用いた量子コンピュータや量子ネットワークを実現するために重要な、高効率単一光子源、量子位相ゲート、量子メモリなどへの応用も考えられる。さらに、コンタミネーションが極めて小さい高精細集束イオンビーム装置によるダイヤモンド基板の加工技術は、光共振器だけでなく、ナノエレクトロニクスやナノメカトロニクスへの応用も考えられる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Fabrication of a nanofiber Bragg cavity with high quality factor using a focused helium ion beam2019

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, A.Fukuda, H.Maruya, T.Tashima, A W.Schell and S.Takeuchi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 5 ページ: 6792-6800

    • DOI

      10.1364/oe.27.006792

    • NAID

      120006649545

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-contact detection of nanoscale structures using optical nanofiber2019

    • 著者名/発表者名
      H.Maruya, Y.Oe, H.Takashima N. Hattori, H. Tanaka and S.Takeuchi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 2 ページ: 367-376

    • DOI

      10.1364/oe.27.000367

    • NAID

      120006649547

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] マイクロ共振器で光子を操る2018

    • 著者名/発表者名
      高島秀聡、竹内繁樹
    • 雑誌名

      パリティ 2018年8月号(vol.33 No.08)

      巻: 33 ページ: 26-32

    • 関連する報告書
      2018 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
      2017 実施状況報告書
    • 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] ナノ光ファイバを用いた量子光工学の現状2017

    • 著者名/発表者名
      高島秀聡、竹内繁樹
    • 雑誌名

      機械の研究

      巻: 69 ページ: 467-472

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [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: 9 ページ: 761-767

    • DOI

      10.1063/1.4961684

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 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 実施状況報告書
    • 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] Realization of nanophotonic quantum devices using a He ion microscope2019

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takashima, Atsushi Fukuda, Toshiyuki Tashima, Kazuki Fukushige, and Shigeki Takeuchi
    • 学会等名
      第66回応用物理楽器春季学術講演会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of nanofiber Bragg cavity with high Q factor using a He ion microscope2018

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, A.Fukuda, T.Tashima, A.W.Schell and S.Takeuchi
    • 学会等名
      European Optical Society Biennial Meeting (EOSAM)2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [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
      高島秀聡、福田純、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(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ダイヤモンドナノ結晶結合ナノ光ファイバを用いた光量子デバイスの実現に向けて2017

    • 著者名/発表者名
      高島秀聡、岩端祐介、藤田慎司朗、藤原正澄、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 実施状況報告書
  • [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、S. 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 実施状況報告書
  • [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 and S. Takeuchi
    • 学会等名
      International Symposium on Photonics and Electronics Science and Engineering
    • 発表場所
      Kyoto University (Kyoto)
    • 年月日
      2017-03-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [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、岩端祐介、丸谷浩永、A.W.Schell, 竹内繁樹
    • 学会等名
      ヘリウムイオン顕微鏡セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Realization of a high-Q factor nanofiber Bragg cavity using a He focused ion beam milling system2017

    • 著者名/発表者名
      H. Takashima, A. Fukuda, Y. Iwabata, H. Maruya, A. Schell and S. Takeuchi
    • 学会等名
      CLEO/EUROPE-EQEC 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly efficient collection of Photons emitted from Quantum Light Emitters using an Optical Nanofiber2017

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, A.Fukuda, H.Maruya, Y.Iwabata, A.Schell, M.Fujiwara and S.Takeuchi
    • 学会等名
      The first international symposium of QST-Quantum life sciences-
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of high Q nanofiber Bragg cavity using a He ion milling system2017

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, A.Fukuda, Y.Iwabata, H.Maruya, A.Schell and S.Takeuchi
    • 学会等名
      The 24th Congress of the International Commission for Optics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [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. Takeuchi
    • 学会等名
      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 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [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. Takeuchi
    • 学会等名
      CLEO 2016
    • 発表場所
      San Jose (USA)
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [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. Takeuchi
    • 学会等名
      OPTICS & PHOTONICS International Congress 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 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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