量子光学・光物性の研究概要
平山祥郎
量子物性研究部光通信技術や光情報処理技術に大きなブレークスルーをもたらす革新的基盤技術の提案、ならびに、量子光学・光物性分野における学術的貢献を目指して研究を進めています。
量子光制御研究グループ
(１) 量子通信、量子情報処理の研究（量子暗号/プロトコル、量子エンタングルメント、量子コンピュータ） (２) 原子光学の研究（アルカリ金属原子のボーズ・アインシュタイン凝縮） 超高速光物理研究グループ
(１) フェムト秒レーザを用いた高輝度・短パルス軟Ｘ線の発生・計測とその応用の研究 (２) 超短光パルス誘起THｚ電磁波発生とその応用の研究 光デバイス物理研究グループ
(１) 窒化物半導体の光物性とデバイス応用の研究 (２) 量子ドットの励起子、スピン状態のコヒーレント制御の研究 フォトニックナノ構造研究グループ
(１) フォトニック結晶光回路の研究（二次元SOIフォトニック結晶、有機フォトニック結晶、三次元フォトニック結晶） (２) フォトニックナノ構造と物質系の相互作用の研究（負の屈折現象、群速度分散、フォトニック準結晶レーザ） (３) ナノプリントリソグラフィの研究 本研究分野の本年度の代表的な研究成果を次ページ以降に掲載しています。
量子暗号に関してはスタンフォード大学と共同で単一光子源を用いた量子鍵配送実験に成功しました。パルス毎に正確に光子1個を放出する単一光子源はビームスプリット攻撃から暗号通信の安全性を守るのに本質的なものです。
また、極紫外波長域における固体表面高調波のスペクトル形状が励起レーザのスペクトル形状操作によって変化することを示しました。さらに、ガラスターゲットの利用によって、固体表面高調波の強度が著しく増強されることも見出しました。これらの成果は、励起レーザならびにターゲットを制御することによって固体表面高調波発生状態を制御し得ることを示しています。これらは、単一アト秒パルス発生を実現する上で重要な知見です。
半導体/空気DBRミラーInGaN/GaNレーザに関しては新しい構造デザインを提案しました。側壁が傾いている現実のDBR構造においては、最適なデザインは通常使われているλ/(4n)半導体、λ/4空気とは異なることを見出しました。最適に構造制御されたDBRミラーでは反射率が62%に達することを確認しました。
フォトニック結晶では光ファイバーとフォトニック結晶の効率的な結合を可能にするスポットサイズ変換器を実現し、フォトニック結晶研究の大きな障害を解決しました。また、様々なナノ構造デバイスの作製に応用可能なナノ電極リソグラフィ技術を開発しました。
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