2022 年度研究成果報告書

テーパー状光ファイバーチップを用いた単一光子源の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	20K03818
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関	電気通信大学
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)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	量子光通信 / 光ピックアップ
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。
自由記述の分野	量子光学
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。