ナノ光ファイバー共振器における単一原子／光子の操作

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24740271
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: NAYAK Kali Prasanna 電気通信大学, フォトニックイノベーション研究センター, 助教 (70551042)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ナノ光ファイバー / 共振器QED / 自然放出制御 / 量子光学 / ナノ光加工

研究概要

ナノ導波路と原子を用いて様々な量子光学特性を操作制御する事は量子光学分野の主要な流れの一つである。本研究ではナノ導波路としてナノ光ファイバーを用い、それに共振器機能を組み込む事により、操作制御の自由度を大きく増強する方法について研究した。先ず、フェムト秒レーザー干渉多光子加工法を開発し、光学特性の優れた共振器を組込む方法を開発した。更に、ナノ光ファイバーと外部ナノ構造（グレーティング）を組み合せてナノ光ファイバー共振器を形成する方法を研究開発した。この方法を用いて、ナノファイバーに担持した単一原子（量子ドット）からの自然放出が大きく増強される事を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Optical nanofiber based photonic crystal cavity (2014)
  • 著者名/発表者名: K. P. Nayak, P. Zhang, K. Hakuta
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: Vol. 39 ページ: 232-235
• [雑誌論文] Photonic crystal nanofiber using an external grating (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Sadgrove, R. R. Yalla, K. P. Nayak, and K. Hakuta
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: Vol. 38 ページ: 2542-2545
• [雑誌論文] Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique (2013)
  • 著者名/発表者名: K. P. Nayak, K. Hakuta
  • 雑誌名: Optics Express 巻: Vol. 21 ページ: 2480-2490
• [雑誌論文] Spectroscopy of Near-Surface Atoms Using an OpticalNanofiber (2012)
  • 著者名/発表者名: K. P. Nayak, M. Das, Fam Le Kien, and K. Hakuta
  • 雑誌名: Optics Communications 巻: Vol. 285 ページ: 4698-4704
• [雑誌論文] Fluorescence photon measurements from single quantum dots on an optical nanofiber (2012)
  • 著者名/発表者名: R. R. Yalla, K. P. Nayak, K. Hakuta
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: Vol. 20, No. 3, arXiv : 1112.0624v1(2011) ページ: 2932-2941
• [雑誌論文] Manipulating single atoms and photons using optical nanofibers (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Hakuta, K. P.Nayak
  • 雑誌名: Advances in Natural Sciences : Nanoscience and Nanotechnology 巻: Vol. 3 ページ: 015005
• [学会発表] Photonic crystal nanofibers : A novel workbench for cavity QED (2013)
  • 著者名/発表者名: Kali Prasanna Nayak
  • 学会等名: Workshop on Optical Nanofiber Applications : From Quantum to Bio Technologies
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 20130600
• [学会発表] Photonic Crystal Nonofibers for Manipulating Single Atoms/Photons (2013)
  • 著者名/発表者名: K. P. Nayak and K. Hakuta
  • 学会等名: The 11th US-Japan Joint Seminar on Quantum Electronics and Laser Spectroscopy"Ultimate Quantum Systems of Light and Matter-Control and Applications"
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 20130500
• [学会発表] Hybrid photonic crystal nanofiber device for realization of a strong mater-light interface (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Sadgrove, K. P. Nayak, K. Hakuta
  • 学会等名: The 11th US-Japan Joint Seminar on Quantum Electronics and Laser Spectroscopy"Ultimate Quantum Systems of Light and Matter-Control and Applications"
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 20130500
• [学会発表] Photonic Crystal Nanofibers for Manipulating Single Atoms/Photons (2013)
  • 著者名/発表者名: K.P. Nayak and K. Hakuta
  • 学会等名: Shanxi-UEC Joint Workshop
  • 発表場所: UEC
  • 年月日: 20130300
• [学会発表] Photonic Crystal Formation On Tapered Optical Nanofibers Using Femtosecond Laser Ablation Technique (2013)
  • 著者名/発表者名: K. P. Nayak and K. Hakuta
  • 学会等名: CLEO 2013
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Fabrication of Photonic Crystal on Tapered Nanofibers Using a Femtosecond Laser (2013)
  • 著者名/発表者名: K. P. Nayak and K. Hakuta
  • 学会等名: CLEO-PR&OECC/PS
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Photonic Crystal Nanofibers for Manipulating Single Atoms/Photons (2013)
  • 著者名/発表者名: K.P. Nayak and K. Hakuta
  • 学会等名: US-Japan Seminar 2013
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique (2012)
  • 著者名/発表者名: K.P. Nayak and K. Hakuta
  • 学会等名: COE Symposium
  • 発表場所: UEC
  • 年月日: 20121200
• [学会発表] Efficient Channeling of Fluorescence Photons from Single Quantum Dots into Guided modes of Optical Nanofiber (2012)
  • 著者名/発表者名: Ramachandrarao Yalla, K. P. Nayak, Fam Le Kien, M. Morinaga, and K. Hakuta
  • 学会等名: International Workshop on Laser Science
  • 発表場所: Chofu, Tokyo, Japan
  • 年月日: 20121005-06
• [学会発表] Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique (2012)
  • 著者名/発表者名: K.P. Nayak and K. Hakuta
  • 学会等名: International Workshop on Laser Science
  • 発表場所: UEC
  • 年月日: 20121000
• [学会発表] Fluorescence Photon measurements from Single Quantum Dots on an Optical Nanofiber (2012)
  • 著者名/発表者名: Ramachandrarao Yalla, K. P. Nayak, Fam Le Kien, M. Morinaga, and K. Hakuta
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies-International Conference on Electronic Materials
  • 発表場所: Yokohama, Tokyo
  • 年月日: 20120923-28
• [学会発表] Fabrication of Nanofiber Bragg Grating Using Femtosecond Laser Talbot Interferometric Setup (2012)
  • 著者名/発表者名: K.P. Nayak and K. Hakuta
  • 学会等名: JPS Annual Meeting
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] Fluorescence Photon measurements from Single Quantum Dots on an Optical Nanofiber (2012)
  • 著者名/発表者名: Ramachandrarao Yalla, K. P. Nayak, Fam Le Kien, M. Morinaga, and K. Hakuta
  • 学会等名: 11^<th> International Conference on Quantum Communication, Measurement and Computing
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20120730-0803
• [学会発表] Fabrication of Optical Nanofiber Cavity Using Focused Ion Beam Milling (2012)
  • 著者名/発表者名: K. P. Nayak, Y. Kawai, F. L. Kien, K. Nakajima, H. Miyazaki, Y. Sugimoto, and K. Hakuta
  • 学会等名: QIM 2012
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Nano-Structured Optical Nanofiber : A Novel Workbench For Cavity-QED (2012)
  • 著者名/発表者名: K. P. Nayak, Y. Kawai, F. L. Kien, K. Nakajima, H. Miyazaki, Y. Sugimoto, and K. Hakuta
  • 学会等名: IUMRS-ICEM 2012
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Nano-Structured Optical Nanofiber : A Novel Workbench For Cavity-QED (2012)
  • 著者名/発表者名: K. P. Nayak, Y. Kawai, F. L. Kien, K. Nakajima, H. Miyazaki, Y. Sugimoto, and K. Hakuta
  • 学会等名: QCMC 2012
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20120000
• [産業財産権] ナノファイバーフォトニック結晶の製造方法、及び、ナノファイバーフォトニック結晶の製造装置 (2012)
  • 発明者名: 白田耕藏、ナヤクK.プラサンナ
  • 権利者名: 電気通信大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-153478
  • 出願年月日: 2012-07-09
• [産業財産権] ナノファイバーフォトニック結晶 (2012)
  • 発明者名: 白田耕藏、ナヤクK.プラサンナ
  • 権利者名: 電気通信大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-153479
  • 出願年月日: 2012-07-09