| 研究課題/領域番号 |
19H02633
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
井上 修一郎 日本大学, 理工学部, 教授 (30307798)
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| 研究分担者 |
行方 直人 日本大学, 理工学部, 准教授 (20453912)
福田 大治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 首席研究員 (90312991)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2019年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
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| キーワード | 単一光子 / 単一画素イメージング / 圧縮センシング / 短波長赤外 / InGaAs/InP-SPAD / 単一光子検出器 / 伝令付き単一光子 / 単一光子検出 / 超伝導転移端センサ / 広帯域量子もつれ光子対 / チャープ擬似位相整合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
微弱光によるイメージング技術は様々な分野に応用されている。特に、生物科学の分野では、細胞やバクテリアなどの光照射によるダメージを回避できる（生きたまま観測できる）超微弱光イメージング技術の開発が望まれている。光の最小単位は光子であり、単一光子によるイメージングは究極の微弱光イメージングと言える。
本研究では、光子のエネルギー（波長）を測定可能な超伝導転移端センサを用いて波長情報を付帯した単一光子を生成し、この単一光子を光源、超伝導転移端センサを単一画素とした単一光子単一画素分光イメージング技術の開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
波長 1553 nm の伝令付き単一光子を光源、正弦電圧ゲート動作 InGaAs/InP 単一光子雪崩ダイオードを単一画素とした単一画素イメージングを行った。観察対象による吸収・散乱・回折などがない理想的な条件下では、波長 1553 nm の光子 54,000 個を検出することで、64 × 64 画素の「光」という文字をイメージング可能であることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で得られた成果は、単一光子という究極の微弱光照射により観察対象のイメージングが可能であることを示すものである。また、波長 1553 nm の単一光子を用いることで、単一光子を高効率かつ低雑音で検出可能なイメージセンサが存在しない短波長赤外領域での極限微弱光イメージングを実現した。この単一光子単一画素イメージングを生物・医学の研究に応用することで、従来不可能であった光損傷を受けやすい細胞やバクテリアの観察が可能となり、生物科学や医学の発展に貢献できるものと期待できる。
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