ナノマニピュレーション技術を駆使した新規光量子デバイスの実現

利用纳米操纵技术实现新型光子器件

• 批准号: 15F15026
• 负责人: 竹内 繁樹
• 金额: $ 1.54万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15026/
• 关键词: ナノフォトニクス; 光子; 単一発光体; 光ファイバ; 光子源

Schell氏は、原子間力顕微鏡(AFM)と、共焦点顕微鏡を融合させた独自のナノマニピュレーション装置を開発、これまでに量子ドットや窒素欠陥中心内包ナノダイヤモンドなどの、数十ナノメートルの大きさの発光体を、ナノメートルオーダーの精度で精密に共振器に結合させることに成功してきた。一方、我々は、1μm立方程度という極小のモード体積を持ちながら、従来の固体微小共振器では困難であった「単一モード光ファイバとの高効率結合」を実現するデバイスである、「共振器内蔵ナノ光ファイバ」を提案、実現している。本共同研究では、単一発光体とナノフォトニクスを組み合わせた新規光量子情報デバイスの実現を、Schell氏の開発した独自のナノマニピュレーション技術と我々が最近実現した共振器内蔵ナノ光ファイバとを融合させることにより、実現を目指した。今年度は、ナノ光ファイバ中に収束イオンビームを用いて微小共振器を形成した「ナノファイバブラッグキャビティ(NFBC)」について、Heイオン集束イオンビームを用い性能向上を行うとともに、Hexagonal Boron Nitride(hBN)の欠陥中心の２光子励起に成功、さらにhBN欠陥中心を用いたナノファイバ結合単一光子源の実現など、様々な成果が得られた。また、原子間力顕微鏡と共焦点顕微鏡を組み合わせたナノマニピュレーション装置の実現にも成功した。また、日本の研究グループならびに環太平洋圏の研究グループとの交流も積極的に推進した。

Schell's atomic force microscope (AFM) and confocal microscope were fused together to develop an independent optical resonator device, which was successfully combined with a precision resonator in the center of a quantum device. The solid-state micro resonator with a cubic dimension of 1μm is difficult to realize, and it is difficult to realize, the high-efficiency combination of a single optical resonator and a single optical resonator. This joint research is aimed at the realization of new optical quantum information technology and Schell's development of optical quantum information technology. Recently, the realization of optical quantum information technology in resonators has been pointed out. This year, the formation of micro-resonators in the form of "NFBC", He bunched NFBC performance upward, the 2-photon excitation of the incomplete center of Hexagonal Boron Nitride(hBN) was successful, and the hBN incomplete center was successfully used. The atomic force microscope and confocal microscope were successfully used to realize the device. Japan's research team is actively promoting exchanges in the Pacific Rim.

项目成果

Emission enhancement with nanofiber Bragg cavities

利用纳米纤维布拉格腔增强发射

• 发表时间: 2015
• 作者: Moumita Bose;Zilong Li;Yasuhiro Ohki;Tsuyoshi Matsumoto;Kazuyuki Tatsumi;A.Schell
• 通讯作者: A.Schell

Manipulation of single nanodiamonds to ultrathin fiber-taper nanofibers and control of NV-spin states toward fiber-integrated λ-systems

• DOI: 10.1088/0957-4484/27/45/455202
• 发表时间: 2016-11-11
• 期刊: NANOTECHNOLOGY
• 影响因子: 3.5
• 作者: Fujiwara, Masazumi;Yoshida, Kazuma;Takeuchi, Shigeki
• 通讯作者: Takeuchi, Shigeki

Highly Efficient Coupling of nanolight emitters to an ultra-wide tunable nanofiber cavity

纳米光发射器与超宽可调纳米光纤腔的高效耦合

• 发表时间: 2015
• 期刊: Scientific Reports
• 影响因子: 4.6
• 作者: A.Schell;H.Takashima;S.Kamioka;Y.Oe;M.Fujiwara;O.Benson and S.Takeuchi
• 通讯作者: O.Benson and S.Takeuchi

量子ドットとナノ光ファイバブラッグ共振器との結合実験

量子点与纳米光纤布拉格谐振器耦合实验

• 发表时间: 2015
• 作者: 高島秀聡、A.Schell;大江康子、上岡俊也、藤原正澄、O.Benson;竹内繁樹
• 通讯作者: 竹内繁樹

Towards a fiber integrated optically detected magnetic resonance based on a single electron spin

基于单电子自旋的光纤集成光学检测磁共振

• 发表时间: 2016
• 作者: S.Fujita;A.Schell;H.Takashima and S.Takeuchi
• 通讯作者: H.Takashima and S.Takeuchi