超短パルス光と光ファイバを用いた光量子状態の制御と応用

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近年、光量子状態を制御した非古典的な新しい光としてスクイズド光が注目されている。このスクイズド光を用いることにより、量子揺らぎをこれまでの限界以下に抑圧することができるため、光計測や光技術の高精度化を計ることができる。また、量子暗号通信が量子コンピュータなどの新たな分野への応用も期待されている。本研究の目的は光ファイバと超短パルスを用いて、パルス光の光量子状態を制御し、それを応用することにある。我々は空間的な光の重ねあわせを用いない新たな生成系である非線形偏光干渉計(NOPI)を考案した。この干渉計を用いることにより、光ファイバを通過させるだけで容易に安定にスクイズド光を生成させることができる。さらに液晶空間光変調器(SLM)を組み合わせることによりスクイズド光の生成の最適化制御を行った。また、波長可変ソリトンパルス光源を用いて、広帯域波長可変スクイズド光源の構築を行い、以下のような成果を得た。1.SLMを用いたスペクトルフィルタ(SLMフィルタ)を構築し、スクイジングの最適化を実現した。本研究で構築したSLMフィルタは光パルスに位相変調・振幅変調を作用させられ、古典的強度雑音の除去やパルスに相当する。このように、SLMフィルタとNOPIを用いてスクイジングの最適化に成功した。2.次に広帯域波長可変性とさらに大きくスクイジングしたスクイズド光の生成を目指し、波長可変ソリトンパルス光源を用いた。実験を行った結果、中心波長1.6〜1.65mmと広帯域に渡りスクイズド光が得られた。最大の雑音低減量は-2.4dBで、これは-4.2dBのスクイジングに相当する。今回構築したシステムは全光ファイバシステムを達成している。このように、本研究では実用的な広帯域波長可変スクイズド光源を実現した。