研究課題
基盤研究(A)
将来の光子を用いた量子情報通信などの分野に必要となる新規な量子光学機能デバイスの実現可能性を開拓することを目的として研究を行い、以下の結果を得た。1.擬似位相整合非線形光学導波路における第2高調波発生、和・差周波数発生、パラメトリック蛍光などの2次非線形光学相互作用を量子論的に理論解析した。出力光の量子雑音や光子相関を計算し、基礎特性を解明しデバイス設計法を確立した。2.分布ブラッグ反射型半導体レーザの量子光学特性解析を行い、量子雑音抑制の条件とスクイジング量を明らかにし、量子フォトニックデバイス設計の基礎データを得た。3.擬似位相整合LiNbO_3光導波路の作製技術の確立を行った。擬似位相整合用分極反転構造形成における損傷抑圧条件や、光損傷回避のためのMgO添加LiNbO_3結晶においてフォトマスクと光導電膜を用いて紫外光照射と電圧印加を行う新手法を見出した。4.基本デバイスとしてLiNbO_3導波路SHG、DFGおよびPFデバイスを設計・作製した。効率改善のため、導波路を逆プロトン交換技術で埋込んで異波長モード間の重なりを高めた。SHG/DFGデバイスの特性を測定し理論予測に近い波長帯域と1400%/Wの高い規格化変換効率を達成した。5.平行偏波光子対発生および直交偏波光子対発生のための2種類のLiNbO_3導波路擬似位相整合非線形光学デバイスを設計・作製して理論設計に近い性能を確認し、相関光子対の高効率発生を検証した。6.スクイズド光発生用DBRレーザを設計・試作した。量子効率を高めて70%以上の効率を達成し、標準量子限界以下0.8dBの振幅スクイズド光発生を実証した。7.超低雑音高効率DBRレーザによる量子相関ツイン光ビーム発生の可能性を実験的に検討し、その可能性を示す実験結果を得た。
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