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Demonstration of broadband infrared quantum absorption spectroscopy with visible-infrared photon pair source in the mid-infrared region 2-5 µm

中红外区可见光-红外光子对源的宽带红外量子吸收光谱演示2-5

基本信息

批准号：
20J23408
负责人：
荒畑雅也
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度では、リッジ導波路擬似位相整合(QPM)素子を用いた可視-赤外域量子もつれ光子対の高効率かつ広帯域発生と評価の研究を行った。量子赤外吸収分光測定において、もつれ光子対源の大光量化や広帯域化を行うことで、より高速で高感度な測定の実現が期待される。そこで本研究では、光の強い閉じ込め効果により、もつれ光子対の高い生成効率が期待されるリッジ導波路型QPM素子に着目した。また、素子の分極反転周期を変調(チャープ)することで、広帯域にもつれあった光子対を一度に生成することができる。本研究ではまず、ノンチャープリッジ導波路型QPM素子に対して、可視-赤外域量子もつれ光子対の発生と同時計数計測による評価を行った。その結果、得られた同時計数計測の値からデバイスでの単位パワーあたりの発生光子数は、ノンチャープバルク型QPM素子の600倍以上であることを確認した。また、次にチャープリッジ導波路型QPM素子に対して可視-赤外域量子もつれ光子対の発生と評価を行った。まず、可視光子のスペクトル観測結果から、中赤外2-5 μm域に対応する可視光子の超広帯域生成を確認した。また、発生した可視光子に対して単一光子検出を行い、チャープバルク型QPM素子に対して500倍以上の発生レートを確認した。さらに、発生した赤外光子に対してInSb赤外検出器によるロックイン検出を行い、赤外光子の広帯域発生を直接確認した。これらの結果からリッジ導波路型QPM素子を用いた可視-赤外域量子もつれ光子対の高効率かつ広帯域生成を実証した。本研究成果については、2022年9月にハイブリッド開催された国内学会の応用物理学会で口頭発表を行い、成果内容を論文にまとめて学術雑誌に投稿準備中である。

This year では, リッジ guided wave road quasi phase integration (QPM) subtype eumelanin を with いた visual - red outland quantum もつれ photon の seaborne high working rate かつ hiroo 帯 domain 発 raw と review 価のを line った. Quantum red outside 収 absorption spectroscopic determination of において, もつれ photon source seaborne の great light quantify や hiroo 帯 domain change line をうことで, より high-speed で Gao Gan degrees な determination の be が now expect される. そこで this study では, strong light のい closed じ込め unseen fruit により, もつれが expect high photon の seaborne い generates sharper rate されるリッジ guided wave type road son に QPM element with mesh した. またを extremely inverse planning cycle, plain の points - adjustable (チャープ) することで, hiroo 帯 domain にもつれあった photon を seaborne once に generated することができる. This study ではまず, ノンチャープリッジ guided wave type road QPM element child にし seaborne て, visual - red outland quantum もつれ photon の seaborne 発 raw と counting and measuring による review 価を line った. その results, and られた counting and measuring の numerical からデバイスでの単 a パワーあたりの発 photon number は, ノンチャープバルク QPM element child の 600 times more であることを confirm した. また, にチャープリッジ guided wave type road QPM element child にし seaborne て visual - red outland quantum もつれ photon の seaborne 発 raw と review 価を line った. まず, visual photon のスペクトル観 measurement results から, red outside in 2 to 5 microns domain に応 seaborne する visible photons の super hiroo 帯 domain generation を confirm した. また, 発した visible photons にし seaborne て単 a photon 検を row い, チャープバルク type QPM element child にし seaborne て 500 times more の発 raw レートを confirm した. さらに, 発した outside red photons にし seaborne て InSb red outside 検 extractor によるロックイン検を row い, red photons の hiroo 帯 domain 発 raw を directly confirm した. これらの results からリッジ guided wave type road son を QPM element with いた visual - red outland quantum もつれ photon の seaborne high working rate かつ hiroo 帯 domain generation を card be した. This research results については, in September 2022 にハイブリッド open rush された domestic society の応 with physical society で oral 発 table result content ををい, にまとめて academic 雑に will contribute to prepare である.