導波型非線形光学デバイスによる光波の量子状態制御の基礎研究

利用波导非线性光学器件进行光波量子态控制的基础研究

• 批准号: 08650051
• 负责人: 栖原 敏明
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650051/
• 关键词: 非線形光学; 光導波路; 疑似位相整合; 量子光学; 光第2高調波発生; スクイズド光

導波型非線形光学デバイスによる光波量子状態制御の可能性と問題点を明らかにするため、理論解析とデバイス設計・作製および実験的検討を行い、以下のような具体的成果を得た。1.導波路と擬似位相整合構造を用いた光第2高調波発生(SHG)デバイス、縮退パラメトリック増幅器、縮退パラメトリック発振器による光波量子状態制御の理論解析を行った。解析には本グループがSHGデバイスに関して展開してきた量子論に基づく擾乱伝搬マトリクスを用いる手法を各種のパラメトリック過程に拡張し、出力光の量子状態とそのデバイスパラメータ依存性を明らかにした。進行波型および共振型の縮退パラメトリック増幅によるスクイズド真空状態および位相スクイズド光の発生、縮退パラメトリック反増幅による振幅スクイズ光の発生に関する定式化を行い、光第2高調波発生デバイスと位相シフタおよび縮退パラメトリック増幅器を同一導波路に集積することにより、小型で多機能な光波量子状態制御デバイスを構成できることを示した。2.量子状態制御用導波型疑似位相整合SHGデバイスを設計し、実際にLiNbO_3結晶に電圧パルス印加法で位相整合用分極反転構造を設け、プロトン交換法で光導波路を形成して作製し、その特性を改善した。新たな導波路形成法として気相プロトン交換法を提案・開発した。進行波型デバイスでは相互作用長を10mmに拡大した設計で記録的な規格化効率230%/Wを達成した。また共振器型では位相シフタを集積化することにより電気的に共振状態に同調できる機能を付加し、試作デバイスでその動作を実験的に確認した。3.量子状態制御の実験的評価のため、スクイジングスペクトルを測定できる平衡ホモダイン光検出系を構成し、低雑音半導体レーザを用いてその特性を評価して量子雑音評価のための基礎データを得た。

The possibility of quantum state control of guided wave nonlinear optical devices is discussed in detail. The following results are obtained. 1. Theoretical analysis of quantum state control of optical waves in waveguide and quasi-phase integrated structure. The analysis of the quantum theory is based on the quantum theory, the quantum state of the output light, the quantum state of the output light, and the dependency of the quantum theory. The wave type, resonance type, reduction, amplitude, phase, vacuum state, phase, phase, Small and multifunctional optical quantum state control system 2. The optical waveguide for quantum state control is designed and manufactured by LiNbO_3 crystal, and the polarization structure for phase control is designed and manufactured by the optical switching method. New waveguide formation methods and phase switching methods are proposed and developed. The interaction length of the wave pattern is 10mm, and the normalization efficiency of the record is 230%/W. The resonance mode of the resonator is integrated, and the resonance mode of the electric field is synchronized. The function of the resonator is enhanced, and the operation of the resonator is confirmed. 3. The evaluation of quantum state control and the determination of its properties are based on the analysis of the composition of the optical system and the application of low-noise semiconductors.

项目成果

K.Kiutaka,M.Fujimura,T.Suhara and H.Nishihara: "Efficient ultraviolet ligth generation by LiNbO_3 waveguide first-order quasi-phase-matched second harmonic generation devices" Electron,Lett.32・24. 2237-2238 (1996)

K.Kiutaka、M.Fujimura、T.Suhara 和 H.Nishihara：“LiNbO_3 波导一阶准相位匹配二次谐波发生装置的高效紫外光发生” Electron，Lett.32・24（1996 年） ）

M.Fujimura,M.Sudoh,K.Kiutaka,T.Suhara and H.Nishihara: "Enhancement of SHG efficiency.in periodically poled LiNbO_3 waveguide wtilising a resonance effect" Electron.Lett.32・14. 1283-1284 (1996)

M.Fujimura、M.Sudoh、K.Kiutaka、T.Suhara 和 H.Nishihara：“利用共振效应增强周期性极化 LiNbO_3 波导中的 SHG 效率”Electron.Lett.32・14（1996）。

M.Fujimura,T.Suhara and H.Nishihara: "Theoretical analysis of resonant waveguide optical second havmoric generation devices" J.Ligthwave Tech. 14・8. 1899-1906 (1996)

M.Fujimura、T.Suhara 和 H.Nishihara：“谐振波导光学第二振动发生装置的理论分析”J.Ligthwave Tech 14・8（1996）。

K.Kiutaka,M.Fujimura,T.Suhara and H.Nishihara: "Efficient ultraviolet light generodion by LiNbO_3 waveguide QPM SHG devices" Tech.Digest Nonlinear Optics. NMC2. 13-15 (1996)

K.Kiutaka、M.Fujimura、T.Suhara 和 H.Nishihara：“LiNbO_3 波导 QPM SHG 器件的高效紫外光产生”Tech.Digest 非线性光学。

T.Suhara,M.Fujimura,K.Kiutaka,H.Nishihara,P.Kurz and T.Mukai: "Theoretical analysis of squeezed-light generation by SHG" IEEE J.Quantum Electron.32・4. 690-700 (1996)

T. Suhara、M. Fujimura、K. Kiutaka、H. Nishihara、P. Kurz 和 T. Mukai：“SHG 压缩光产生的理论分析”IEEE J. Quantum Electron.32・4（1996 年） ）