| 研究課題/領域番号 |
20K03818
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
森永 実 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 准教授 (60230140)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 量子光通信 / 光ピックアップ / 量子光学 / 光量子通信 / 量子情報 / 単一光子源 / 量子通信 / 量子エレクトロニクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
微小発光体の発する光子を通信伝送路である光ファイバーに導くためにはファイバー端面の中央に発光体を配置すればよいのでは、と誰しも考えるが、光ファイバーに入った光子が全反射により伝搬する角度範囲が小さいため大きな結合効率は得られない。ファイバー端をテーパー状に細く加工すると先端付近では伝搬モードのモード密度が集中するため結合効率が大きく向上する。ファイバー端を発光体が分散する溶液中に入れファイバーの反対側から強い光を入れると微粒子である発光体は光強度が強いファイバー先端に引き寄せられる。この状態でファイバーを引き抜き発光体が端面中央に配置されたデバイスを作成しようというのが本研究のアイデアである。
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| 研究成果の概要 |
微小発光体からの光子を効率よく伝送路である単一モード光ファイバーに結合させる簡便なインターフェイスを提供する。具体的にはファイバー端を滑らかなテーパー形状に加工し先端に取り付けた微小発光体からの発光の内ファイバー側に放出されたものを損失なく伝播モードに導く。従来このような意図で作られたテーパー形状は先端部が必要以上に長かったため機械的強度が低く汚れにも弱かった。これに対処するために加熱幅の狭いCO2レーザーを加工に用いたが、滑らかな加工が難かしいこと、吸収長より細くなる領域で温度が低下し加工に必要な温度を保てないことの二つの技術課題それぞれについて解決または解決の糸口を見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
単一光子の偏光状態を量子ビットとして用いる方式の光通信はセキュアな通信を行う量子通信として実用化に最も近い位置にあるが、その実装においては単一光子発光体からの光を伝送路である単一モード光ファイバーに効率よく結合させる必要がある。本研究で採った手法はファイバー端の加工というシンプルな構成で比較的高い結合効率を得ることができ、かつ取り回しやすいものを提供する。このデバイスは微小微弱発光体の光ピックアップとしても実用的なものである。
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