研究内容

ナノフォトニクス&マイクロ共振器

ナノ光ファイバと固体微小球共振器

直径が光の波長と同程度になるまで細く引き伸ばした光ファイバ(ナノ光ファイバ) と、直径が10〜100[um] 程度の誘電体球(固体微小球共振器) を結合させたものを「テーパファイバ結合微小球共振器」といいます[1-3]。

このようなデバイスと原子・量子ドット等を組み合わせることで、高効率に動作する固体量子位相ゲートの実現を目指しています。高効率量子位相ゲートは、量子情報通信を実現する上で、非常に重要なデバイスです。

Fig.06
テーパーファイバー結合微少共振器

  • [1] A. Chiba, H. Fujiwara, J. Hotta, S. Takeuchi and K. Sasaki, Resonant frequency control of a microspherical cavity by temperature adjustment, Jpn. J. Appl. Phys. 43,9A,6138-6141 (2004)
  • [2] A. Chiba, H. Fujiwara, J. Hotta, S. Takeuchi and K. Sasaki, Fano resonance in a multimode tapered fiber coupled with a microspherical cavity, Appl. Phys. Lett. 86,26,261106/1-3 (2005)
  • [3] H. Konishi, H. Fujiwara, S. Takeuchi and K. Sasaki, Polarization-discriminated spectra of a fiber-microsphere system, Appl. Phys. Lett. 89, 12, 121107/1-3 (2006)

単一分子・量子ドットによる非古典光発生

数nm から数十nm 程度のサイズの半導体量子ドットはバルクとは異なる非線形性や発光特性等のユニークな特徴を持つため、広く研究が行われています。そのような量子ドットの中でも特にコアシェル型のCdSe/ZnS 量子ドットは高い発光効率やサイズに依存した発光波長の選択性、さらに、室温でのアンチバンチングなど単一発光体として優れた特性を持ちます。

我々は、この単一CdSe/ZnS 量子ドットを用い、高効率の単一光子源の開発や非線形量子デバイスの開発を行っています。

Fig.07

微小球共振器を用いた発光制御

ファイバー結合微小球は高いQ値と高効率光入出力が可能な微小共振器として注目されています。私たちはEr とP をドープしたゾルゲルガラスをゲイン層としてコートした微小球をファイバーを結合させることで、これまでにない薄い膜厚でのレーザー発振に成功しました[1]。

さらに、このゲイン層の位置を制御することで、Er イオンが放出した自然放出光が微小球に結合する割合を増大させることができることを見いだしました[2]。

Fig.08

  • [1] Hideaki Takashima, Hideki Fujiwara, Shigeki Takeuchi, Keiji Sasaki, and Masahide Takahashi, Control of spontaneous emission coupling factor in fiber-coupled microsphere resonators, Appl. Phys. Lett. 92, 071115 (2008)
  • [2] Hideaki Takashima, Hideki Fujiwara, Shigeki Takeuchi, Keiji Sasaki, and Masahide Takahashi, Fiber-microsphere laser with a submicrometer sol-gel silica glass layer codoped with erbium, aluminum, and phosphorus, Appl. Phys. Lett. 90, 101103 (2007)

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