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H29年度は「ノンスピンバス結晶中でのErイオン4f軌道電子の位相緩和時間評価」および「ノンスピンバス希土類フォ トニック結晶での光子-スピン量子コヒーレント結合の実現」について取り組んだ。
位相緩和時間の測定に向け、予定通りSOI光導波路構造をベースとした素子の設計および作製を試みた。素子構造およびその作製プロセスの各種条件を確立し、実際のデバイスを作製する準備を整えた。ただしこれら素子を用いた位相緩和時間測定については、年度内に行うことができなかった。
コヒーレント結合の実現に関しては、前年度までポピュレーションの初期化を実現していたが、コヒーレント操作に必須なパラメータとなるErイオンのRabi周波数について未知であった。そのため、光励起によるRabi振動の直接観測を試みた。これにより初めて167Erイオンの超微細構造準位間の光学遷移におけるRabi振動の観測に成功し、光パルス断面積とRabi周波数、ならびに振動子強度の実測値を得ることができた。これはもっとも初歩的なコヒーレント操作を実現したことに他ならない。
このように本研究での主題であったノンスピンバス希土類フォトニック結晶によるフォトン-スピンコヒーレント結合について、全てを達成することはできなかったが、ノンスピンバス結晶のSi基板上へのエピタキシャル成長とErの添加、フォトニック結晶構造の作製、Erイオン内量子３準位の形成とそのポピュレーション初期化、ならびに初歩的なコヒーレント操作であるRabi振動について実現した。これらは今後本研究主題を実現する上で非常に重要な知見であり、さらなる研究の加速・発展に繋がるものである。
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