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本研究では、時分割多重化を用いて、シングルピクセルの超伝導ナノワイヤ単一光子検出器（SSPD）を用いて単一光子の位置検出や分光検出を実現する技術の開発を目的としている。本年度は、昨年度に行った少チャンネル数での時分割多重化による単一光子分光検出の検証実験の結果をもとに、多チャンネル数での時分割多重化による単一光子の位置検出と分光検出を目指してシステムの開発を行った。
まず64ch時分割多重化光ファイバモジュールの設計・製作を行った。そして昨年度に製作した48chマルチポジション光ファイバ結合モジュールや40ch AWG分光器と組み合わせることで位置時分割多重化システム及び波長時分割多重化システムを開発した。
実験では、パルスレーザー光源からの出力を位置時分割多重化システムまたは波長時分割多重化システムに通した後、SSPDを用いて検出した。そして時間相関信号計数器を用いて光子検出の時間ヒストグラムを測定した。その結果、位置時分割多重化システムを用いた場合、マルチポジション光ファイバ結合モジュールへの光照射状態の変化に応じた光子検出の時間ヒストグラムの変化を確認できた。また波長時分割多重化システムを用いた場合には、光子の波長スペクトルに対応した光子検出の時間スペクトルを得ることができた。一方で、時分割多重化光ファイバモジュールの内部で用いたファイバ光結合器の挿入損失が大きいために、システム全体を通した検出効率が大きく低下することが今後の開発課題として残った。今後はシステム全体としての検出効率の向上を検討するとともに、干渉測定やスペクトル測定などへの本システムの応用を検討していく予定である。
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