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面発光型半導体レーザの周波数雑音特性を用いた物理乱数の超高速生成に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25390093
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 光工学・光量子科学
研究機関新潟大学

研究代表者

佐藤 孝  新潟大学, 自然科学系, 教授 (10143752)

研究分担者 大平 泰生  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10361891)
大河 正志  新潟大学, 自然科学系, 教授 (90213644)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード半導体レーザ / 面発光型半導体レーザ / 周波数雑音 / 物理乱数 / VCSEL / VCSEL / 磁界
研究成果の概要

面発光型半導体レーザ(VCSEL)の周波数雑音特性をFabry-Perot型半導体レーザの特性と比較しながら解析し、半導体レーザの持つ周波数雑音特性を用いた物理乱数の高速生成とその応用研究を進めた。その結果、VCSELは高周波数領域まで広がっている周波数雑音特性を持っているため、物理乱数のより高速生成が可能となることが分かった。この特性を利用した超高速物理乱数の生成の実験的を行い、Fabry-Perot型半導体レーザでは77Gbit/s、VCSELを用いて120Gbit/sの物理乱数生成速度を実現した。さらに、この乱数生成法を利用したレーザ光距離計測法を考案し、0.5mmの分解能を達成した。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Beat Signal Generation between Two Rubidium Absorption-Line-Stabilized Diode Lasers in GHz-Frequency Band2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Uehara, Shinya Maehara, Kohei Doi, Toshiya Nimonji, Takahiro Saito, Hideaki Arai, Takashi Sato, Yasuo Ohdaira, Shuichi Sakamoto, Masashi Ohkawa
    • 雑誌名

      International Journal of Modern Physics and Applications

      巻: 2 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音特性を利用した高速物理乱数生成用の周波数安定化2015

    • 著者名/発表者名
      斉藤巧、塚本翔也、唐橋文人、佐藤孝、坂本秀一、大河正志、大平泰生
    • 学会等名
      日本物理学会第44回新潟支部大会
    • 発表場所
      新潟大学、新潟市
    • 年月日
      2015-12-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 半導体レーザーの周波数雑音を用いた高分解能光距離計測器の開発2015

    • 著者名/発表者名
      川上大樹、齊藤高大,徳嵩裕也,石川耕太,新井秀明,佐藤孝,大河正志,大平泰生,坂本秀一
    • 学会等名
      日本物理学会第44回新潟支部大会
    • 発表場所
      新潟大学、新潟市
    • 年月日
      2015-12-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Fast physical-random numbers generated using laser diode frequency noise ~Effect of frequency stabilization on random number generation~2015

    • 著者名/発表者名
      Shoya Tsukamoto, Fumihito Karahashi, Takumi Saito, Takashi Sato
    • 学会等名
      ACEE2015
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 年月日
      2015-11-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable physical random number generation making use of semiconductor lasers’ frequency noise characteristics2015

    • 著者名/発表者名
      Mizuha Jimbo, Hideaki Arai, Takashi Sato, Shuichi Sakamoto, Yasuo Ohdaira, Masashi Ohkawa
    • 学会等名
      ACEE2015
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 年月日
      2015-11-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical-random number generation using laser diodes' frequency noise characteristics2015

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Hasegawa, Ryo Wakabayashi, Kohei Matsumoto, Hideaki Arai, Shinya Maehara, Takashi Sato, Yasuo Ohdaira, Masashi Ohkawa, Shuichi Sakamoto
    • 学会等名
      IEEE Shin-etsu Section
    • 発表場所
      長岡技術科学大学、長岡市
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Examination of the optical range finder using the frequency noise characteristics of the laser diode2015

    • 著者名/発表者名
      Yuya Tokutake, Takahiro Saito, Kota Ishikawa, Daiki Kawakami, Takashi Sato, Hideaki Arai, Masashi Ohkawa, Yasuo Ohdaira, Shuichi Sakamoto
    • 学会等名
      IEEE Shin-etsu Section
    • 発表場所
      長岡技術科学大学、長岡市
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音を用いた物理乱数の生成-光源の特性による影響-2015

    • 著者名/発表者名
      若林瞭, 長谷川真俊, 松本康平, 前原進也, 土井康平, 新井秀明, 佐藤孝, 大平泰生, 坂本秀一, 大河正志
    • 学会等名
      平成27年度電子情報通信学会信越支部大会
    • 発表場所
      新潟工科大学、柏崎市
    • 年月日
      2015-10-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音特性を利用した高速物理乱数生成-安定な乱数生成のための周波数安定化2015

    • 著者名/発表者名
      唐橋文人, 塚本翔也, 斉藤巧, 新井秀明, 土井康平, 佐藤孝, 坂本秀一, 大河正志, 大平泰生
    • 学会等名
      平成27年度電子情報通信学会信越支部大会
    • 発表場所
      新潟工科大学、柏崎市
    • 年月日
      2015-10-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音を用いた光距離計測とその分解能の改善2015

    • 著者名/発表者名
      石川耕太, 徳嵩裕也, 齊藤高大, 川上大樹, 佐藤孝, 坂本秀一, 大平泰生, 大河正志, 土井康平
    • 学会等名
      平成27年度電子情報通信学会信越支部大会
    • 発表場所
      新潟工科大学、柏崎市
    • 年月日
      2015-10-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Optical range finder using semiconductor laser frequency noise2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Saito, Katsuki Kondo, Yuuya Tokutake, Shinya Maehara, Kohei Doi, Hideaki Arai, Takashi Sato, Masashi Ohkawa, Yasuo Ohdaira, Shuichi Sakamoto
    • 学会等名
      SPIE Proceedings 9576, Applied Advanced Optical Metrology Solutions
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2015-08-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of physical random numbers using an external cavity semiconductor laser’s frequency noise; an investigation into the influence of narrower oscillation2014

    • 著者名/発表者名
      S. Sakai, H. Arai, T. Saito, T. Sato, M. Ohkawa, Y. Ohdaira, and S. Sakamoto
    • 学会等名
      ACEE2014
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2014-10-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnetic field's effect on VCSEL’s oscillation characteristics2014

    • 著者名/発表者名
      O. Iijima, K. Doi, T. Sato, and M. Ohkawa
    • 学会等名
      ACEE2014
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2014-10-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Examination of an Optical Range Finder using Semiconductor Laser Frequency Noises2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kondo, T. Saito, Y. Tokutake, S. Maehara, K. Doi(a, H. Arai, T. Sato, M. Ohkawa, and Y. Ohdaira
    • 学会等名
      ACEE2014
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2014-10-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Physical-random Number Generation Using a Semiconductor Laser Diode's Frequency Noise Characteristics -Influence of Lights Source Characteristics-2014

    • 著者名/発表者名
      N. Mizutani, M. Hasegawa, K. Doi, S. Maehara, H. Arai, M. Ohkawa, T. Sato, Y. Ohdaira, S. Sakamoto
    • 学会等名
      ACEE2014
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音を用いた物理乱数生成の安定性に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      神保瑞翔, 新井秀明, 星野恭兵, 佐藤孝, 大平泰生, 大河正志
    • 学会等名
      電子情報通信学会平成26年度信越支部大会
    • 発表場所
      信州大学長野キャンパス
    • 年月日
      2014-10-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音特性を用いた光距離計測法の検2014

    • 著者名/発表者名
      徳嵩裕也, 近藤勝軌, 齋藤高大, 石川耕太, 新井秀明, 佐藤孝, 大河正志, 大平泰生
    • 学会等名
      電子情報通信学会平成26年度信越支部大会
    • 発表場所
      信州大学長野キャンパス
    • 年月日
      2014-10-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音を用いた物理乱数生成 ~ファブリ・ペロー エタロンを周波数弁別器として用いた基礎実験~2014

    • 著者名/発表者名
      長谷川真俊, 水谷直博, 篭島尚子,前原進也,土井康平,佐藤孝, 大平泰生,坂本秀一,大河正志
    • 学会等名
      電子情報通信学会平成26年度信越支部大会
    • 発表場所
      信州大学長野キャンパス
    • 年月日
      2014-10-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音特性を利用した高速物理乱数生成~周波数安定化の効果に関する基礎研究~2014

    • 著者名/発表者名
      塚本翔也, 唐橋文人, 若林瞭, 佐藤孝, 大河正志, 大平泰生
    • 学会等名
      電子情報通信学会平成26年度信越支部大会
    • 発表場所
      信州大学長野キャンパス
    • 年月日
      2014-10-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音を用いた物理乱数の生成 ~ 光源の特性による影響 ~2014

    • 著者名/発表者名
      水谷直博,長谷川真俊,新井秀明,前原進也,土井康平,佐藤 孝,大平泰生,大河正志,坂本秀一
    • 学会等名
      電子情報通信学会、レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      小樽経済センター
    • 年月日
      2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音を利用した光距離計測の検討2014

    • 著者名/発表者名
      近藤勝軌,齊藤高大,徳嵩裕也,新井秀明,前原進也,土井康平,佐藤 孝,大平泰生,大河正志,坂本秀一
    • 学会等名
      電子情報通信学会、レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      小樽経済センター
    • 年月日
      2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁界印加による面発光型半導体レーザの発振特性変化2014

    • 著者名/発表者名
      飯島音浩,土井康平,佐藤 孝,大河正志
    • 学会等名
      電子情報通信学会、レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      小樽経済センター
    • 年月日
      2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザーの周波数雑音を用いた測距法2013

    • 著者名/発表者名
      土井康平,新井秀明,前原進也,齋藤高大,松浦寛,佐藤孝
    • 学会等名
      2013年第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス, 京田辺市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 周波数安定化半導体レーザーによる物理乱数生成システムの構築2013

    • 著者名/発表者名
      新井秀明、前原進也、土井康平、佐藤孝、大平泰生、坂本秀一、大河正志
    • 学会等名
      2013年第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス, 京田辺市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザーの周波数雑音特性を用いた光距離計測の検討

    • 著者名/発表者名
      徳嵩裕也、清水直弥、近藤勝軌、新井秀明、 佐藤孝、大河正志、大平泰生、坂本秀一
    • 学会等名
      平成25年度日本物理学会新潟支部第42回例会
    • 発表場所
      新潟大学,新潟市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁界印加による面発光型半導体レーザー(VCSEL)の発振波長変化についての研究

    • 著者名/発表者名
      渡邉恭平、飯島音浩、河野桂子、土井康平、佐藤孝、大河正志
    • 学会等名
      平成25年度日本物理学会新潟支部第42回例会
    • 発表場所
      新潟大学,新潟市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音特性を用いた物理乱数生成の検討‐発振幅狭窄化が物理乱数生成に及ぼす影響に関する考察‐

    • 著者名/発表者名
      酒井 翔太、古川 元一、新井 秀明、斎藤 高大、佐藤 孝、大河 正志、大平 泰生、坂本 秀一
    • 学会等名
      平成25年度電子情報通信学会信越支部大会
    • 発表場所
      長岡科学技術大学, 長岡市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 物理乱数生成のための半導体レーザの周波数雑音の解析

    • 著者名/発表者名
      水谷 直博、佐藤 孝、大河 正志、坂本 秀一、大平 泰生、土井 康平、前原 進也、近藤 尭信、長谷川 真俊
    • 学会等名
      平成25年度電子情報通信学会信越支部大会
    • 発表場所
      長岡科学技術大学, 長岡市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁界印加時における面発光型半導体レーザの研究-発振特性変化のメカニズムの検討

    • 著者名/発表者名
      飯島 音浩、河野 桂子、土井 康平 、佐藤 孝、鈴木 孝昌、大河 正志
    • 学会等名
      平成25年度電子情報通信学会信越支部大会
    • 発表場所
      長岡科学技術大学, 長岡市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの広帯域周波数雑音を利用した物理乱数の高速生成

    • 著者名/発表者名
      近藤尭信、前原進也、土井康平、新井秀明、水谷直博、佐藤 孝、坂本秀一、大平泰生、大河正志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      サンリフレ函館, 函館市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音特性を用いた物理乱数生成の検討 ~ 発振周波数狭窄化が物理乱数に及ぼす影響に関する研究 ~

    • 著者名/発表者名
      古川元一、斎藤高大、酒井翔太、新井秀明、前原進也、佐藤 孝、土井康平、大河正志、坂本秀一、大平泰生
    • 学会等名
      電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      サンリフレ函館,函館市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音特性を応用した光距離計測の検討

    • 著者名/発表者名
      清水直弥、前原進也、土井康平、新井英明、佐藤 孝、大河正志、大平泰生、坂本秀一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      サンリフレ函館,函館市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 直接変調を用いた半導体レーザの発振周波数の安定化とその応用

    • 著者名/発表者名
      松木航平、二文字俊哉、塚本翔也、佐藤 孝、大河正志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      サンリフレ函館,函館市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザの周波数雑音を用いた物理乱数の生成 ~ 発振幅が物理乱数に及ぼす影響に関する考察 ~

    • 著者名/発表者名
      齊藤高大、新井秀明、古川元一、酒井翔太、佐藤 孝、坂本秀一、大河正志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      金沢工業大学角間キャンパス, 金沢市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁界印加時における面発光型半導体レーザの短波長シフトの研究

    • 著者名/発表者名
      河野桂子、飯島音浩、土井康平、田平慎一、佐藤 孝、大河正志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      金沢工業大学角間キャンパス, 金沢市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体レーザーの周波数雑音を用いた光距離計測の検討

    • 著者名/発表者名
      近藤勝軌、清水直弥、前原進也、土井康平、新井英明、佐藤孝、大河正志、大平泰生、坂本秀一
    • 学会等名
      平成25年度 応用物理学会北陸・信越支部 学術講演会
    • 発表場所
      金沢工業大学角間キャンパス, 金沢市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 物理乱数生成のための半導体レーザーの発振周波数の安定化

    • 著者名/発表者名
      神保瑞翔、古川元一、新井秀明、佐藤孝、大河正志、大平泰生、坂本秀一
    • 学会等名
      平成25年度 応用物理学会北陸・信越支部 学術講演会
    • 発表場所
      金沢工業大学角間キャンパス, 金沢市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 直接変調方式による半導体レーザーの発振周波数安定化とTHz波発生への応用

    • 著者名/発表者名
      塚本翔也、松木航平、佐藤孝、大河正志
    • 学会等名
      平成25年度 応用物理学会北陸・信越支部 学術講演会
    • 発表場所
      金沢工業大学角間キャンパス, 金沢市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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