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Solid state Quantum Electrodynamics in Quantum Dot Nanocavity Multiply Coupled Quantum Systems and Its Application to Novel Light Sources

量子点纳米腔多耦合量子系统中的固态量子电动力学及其在新型光源中的应用

基本信息

批准号：
15H05700
负责人：
ARAKAWA Yasuhiko
金额：
$ 332.38万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015 至 2021
项目状态：
已结题

项目摘要

研究プロジェクトの最終年度として、研究成果を論文等を通じて積極的に発信するとともに、その内容をレビュー論文にまとめた。一方で、トポロジカルナノフォトニクス構造などに関する研究を進めいくつかの成果が得られた。これらは本研究の今後のさらなる飛躍の土台になることが期待される。その他本年度に得られた成果については、以下に示す3つの研究領域に分けて概要を報告する。1. 量子ドット・ナノ共振器形成基盤技術開発 :自己形成量子ドットの分子線エピタキシーによる結晶成長技術について検討を深めた。近接三重層量子ドットやメタモルフィック構造を用いた長波発光量子ドットの高品質化に取り組むとともに、これらの結晶成長技術を基礎とした量子ドットレーザー素子の作製も進め、レーザー発振を観測するまでに至った。また、光学顕微鏡下による低ダメージ積層法により三次元フォトニック結晶構造を構築し、量子ドットと結合した共振器発光ピークを観測した。2. 固体量子電気力学探究 :結合共振器系で発現するトポロジカル境界状態を活用した高出力レーザーについて理論的な検討を深めた。利得・損失の空間配置を最適化した構造において、共振器周波数や結合レートにバラツキがある場合においても、ロバストな単一モード発振が可能であることを明らかにした。さらには、現実的な共振器損失や利得を想定した検討も進め、実験的に実現可能な素子設計を行った。また、トポロジカルスローライト導波路を用いたリング共振器構造について、その共振器モード特性を数値的に解析するとともに、InP系材料を用いて構造を試作し、レーザ発振を実現することにも成功した。3. 極限量子ドット光源開発 :トポロジカルな光導波路を用いた量子ドット単一光子源の詳細な評価を行った。大きなパーセル効果を発現可能であることを確認するとともに、発生単一光子の低損失な光伝搬を観測した。また、多数の異なる量子ドットを測定することで、バンド分散とパーセル効果の関係を実験的に明らかにし、高効率かつロバストな単一光子源を実現する素子構造について検討を深めた。加えて、界面ゆらぎInGaN量子ドットからの高純度単一光子発生についても検討を深め、その純度の励起強度依存性やスペクトル拡散時間の測定を行いさらなる高性能化の指針を得た。

Research on the final year, research results, thesis, etc. に発信するとともに, the content of the research, thesis にまとめたOne side, Touhou's カルナノフォトニクス structure などに寇する research を enter めいくつかのachievement られた.これらはThe future of this research is the future of the leap to the soil platform になることがLooking forward to される. The following is a summary report of the achievements of this year's research areas. 1. Development of technology to form a substrate for quantum dot-nano resonator: Self-formed quantum dot-dot molecular line crystal growth technology, Hi-Tech. Close to the triple layer quantum telescope structure, it is made of high-quality long-wavelength light quantum telescope, and it is made of high-quality nanometers.れらのCrystal Growth Technology をBasic としたQuantum ドットレーザーprime の Production もEnter め、レーザー発溒観measurement するまでに to った.また, によるlow ダメージlaminated method によりthree-dimensional フォトニック under optical microscope The crystal structure is constructed, the quantum structure is combined with the resonator, the light is measured. 2. Research on solid state quantum electromechanics: combined with the resonator system's high-efficiency high-energy state-of-the-art state-of-the-art theory. Spatial allocation of gains and losses, optimization of structure, combination of resonator frequency and frequency, etc.キがあるoccasionにおいても、ロバストな単一モード発真がpossibleであることを明らかにした.さらには、The loss of the resonator is now possible and the loss of the resonator is determined. The number of characteristics of the いたリング resonator used in the また、トポロジカルスローライト waveguide The analysis of the value is done, the InP-based material is constructed with a trial production, and the レーザ発発sensitization is successfully achieved. 3. Development of the ultimate quantum photon source: Detailed review of the photon source using the optical waveguide. The effect of large きなパーセルを発 is now possible and であることをconfirmation するとともに, 発生単一光のlow loss な光伝movable を観measurement した.また、Multiple different のなるQuantum ドットをmeasurement することで、バンドDispersion とパーセルeffectのrelationsを実験に明らかにし, HIGH EFFICIENCY かつロバストな単一Photon SOURCE を実现するprimordial structure について検を深めた. Add えて, interface ゆらぎInGaN quantum ドットからのhigh-purity single photon 発生についても検question を深め, The determination of the purity and strength dependence of the powder and the dispersion time of the product are the indicators for high-performance improvement.