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JP5317122B2 - Single photon generator - Google Patents

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JP5317122B2 JP2009202608A JP2009202608A JP5317122B2 JP 5317122 B2 JP5317122 B2 JP 5317122B2 JP 2009202608 A JP2009202608 A JP 2009202608A JP 2009202608 A JP2009202608 A JP 2009202608A JP 5317122 B2 JP5317122 B2 JP 5317122B2
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和弘 小森
雅彦 森
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利浩 亀井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain high efficiency, high integration and high-control polarization at the same time, in a single-photon generator that uses a 2DPC optical resonator. <P>SOLUTION: The single-photon generator includes a material as a core of two-dimensional photonic crystal optical resonator, a light-emitting body introduced into the material as a core of two-dimensional photonic crystal optical resonator, an optical waveguide using amorphous silicon hydride as a core, a low reflective-index material functioning as a clad of the two-dimensional photonic crystal optical resonator, a low refractive-index material functioning as a clad of amorphous silicon hydride optical waveguide, an adhesive material for joining wafer, and a device substrate. The two-dimensional photonic crystal optical resonator has at least one reflecting surface, and the amorphous silicon hydride optical waveguide has at least one reflecting surface close to the two-dimensional photonic crystal optical resonator. The two-dimensional photonic crystal optical resonator and the amorphous silicon hydride optical waveguide are arranged, in such a manner that the mutual reflecting surfaces overlap. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、量子暗号通信等に利用される単一光子発生装置に係り、特に、2次元フォトニック結晶光共振器を用いた単一光子発生装置に関する。   The present invention relates to a single photon generator used for quantum cryptography communication and the like, and more particularly to a single photon generator using a two-dimensional photonic crystal optical resonator.

現在、安全な情報通信社会の実現のため、極めて高い安全性を誇る量子暗号通信の実現が期待されている。
量子暗号通信は、従来の計算量理論に基づく安全性保証ではなく、物理法則に基づく安全性保証を特徴とする。
Currently, in order to realize a safe information communication society, it is expected to realize quantum cryptography communication with extremely high security.
Quantum cryptographic communication is characterized by security guarantees based on physical laws, not security guarantees based on the conventional computational complexity theory.

特に、単一光子を用いた量子暗号通信は、有力な通信方式の一つとして注目されている。光子を一個ずつ送る場合、量子論に基づくと、痕跡を残すことなく盗聴することは不可能である。よって、単一光子を用いた量子暗号通信では、盗聴の有無を検知することが可能となる。
送信者、受信者は、盗聴の有無を検知することにより、盗聴されていないことが保証された情報を互いに共有することが可能となる。単一光子を用いた量子暗号通信は、第三者に知られてはならない情報の共有に適した通信方式である。
単一光子を用いた量子暗号通信は、共通鍵暗号方式における共通鍵の配送への応用が期待されている。
In particular, quantum cryptography communication using a single photon has attracted attention as one of the leading communication methods. When sending photons one by one, based on quantum theory, it is impossible to eavesdrop without leaving a trace. Therefore, in quantum cryptography communication using a single photon, it is possible to detect the presence or absence of eavesdropping.
By detecting the presence / absence of eavesdropping, the sender and the receiver can share information guaranteed not to be eavesdropped with each other. Quantum cryptographic communication using a single photon is a communication method suitable for sharing information that should not be known to a third party.
Quantum cryptographic communication using a single photon is expected to be applied to common key distribution in a common key cryptosystem.

単一光子を用いた量子暗号通信においては、単一光子を効率よく発生させるための装置が必要である。従来、1パルスあたりの平均光子数を0.1程度にまで減衰させた微弱レーザー光が用いられてきた。しかしながら、微弱レーザー光を利用する場合,光子数がポアソン分布に従うため、同時に2個以上の光子が発生する確率を十分小さくできないという問題点が指摘されている。   In quantum cryptography communication using a single photon, an apparatus for efficiently generating a single photon is required. Conventionally, weak laser light having an average number of photons per pulse attenuated to about 0.1 has been used. However, when a weak laser beam is used, the number of photons follows a Poisson distribution, so that the probability that two or more photons are generated at the same time cannot be sufficiently reduced.

近年、理想的な単一光子源を実現するための有力な方法の一つとして、微小光共振器を用いた方法が報告されている。特に、2次元フォトニック結晶(2−Dimensional Photonic Crystal:2DPC)を用いた光共振器は、超小型、高性能な光共振器の実現が可能であることから大きな注目を集めている。例えば、2DPC光共振器中に、量子ドット等の発光体を導入することにより、単一光子源の実現が可能であることが報告されている(図36、非特許文献1)。   In recent years, a method using a micro optical resonator has been reported as one of effective methods for realizing an ideal single photon source. In particular, an optical resonator using a two-dimensional photonic crystal (2-Dimensional Photonic Crystal: 2DPC) has attracted a great deal of attention because it can realize an ultra-small and high-performance optical resonator. For example, it has been reported that a single photon source can be realized by introducing a light emitter such as a quantum dot into a 2DPC optical resonator (FIG. 36, Non-Patent Document 1).

しかしながら、2DPC光共振器を用いた単一光子源には、以下の問題点が挙げられる。
第一の問題点として、2DPC光共振器は、上下対称構造を有するため、上下方向に対して対称に光を放射することが挙げられる(図37)。
単一光子の生成において、上面(、又は下面)に放射される確率は、50%となる。
よって、上面(、又は下面)に受光光学系を配置した場合、単一光子を受光できる確率は、最大で50%となる。
ここで、2DPC光共振器において、上下非対称構造を導入し、上下方向に対する光の放射を不均一とする対策が考えられるが、一般に、上下非対称構造を導入すると、TE(Transverse−Electric)−TM(Transverse−Magnetic)結合が生じ、光共振器としての特性が劣化することが知られている。
However, a single photon source using a 2DPC optical resonator has the following problems.
The first problem is that the 2DPC optical resonator has a vertically symmetric structure, and therefore emits light symmetrically with respect to the vertical direction (FIG. 37).
In the generation of a single photon, the probability of being emitted to the upper surface (or the lower surface) is 50%.
Therefore, when the light receiving optical system is arranged on the upper surface (or the lower surface), the probability that a single photon can be received is 50% at the maximum.
Here, in the 2DPC optical resonator, a countermeasure for introducing a vertical asymmetric structure and making the light emission non-uniform in the vertical direction can be considered. Generally, when a vertical asymmetric structure is introduced, TE (Transverse-Electric) -TM It is known that (Transverse-Magnetic) coupling occurs and the characteristics as an optical resonator deteriorate.

第二の問題点として、2DPC光共振器は、数μm程度の超小型な光共振器であるため、広い放射角に対して光を放射することが挙げられる。
通信のためには、光ファイバーを用いて単一光子を伝送させなければならない。しかしながら、放射パターンが広い放射角を有するため、光ファイバーとの効率の良い結合が非常に難しくなる。
As a second problem, the 2DPC optical resonator is an ultra-compact optical resonator having a size of about several μm, and thus emits light with respect to a wide radiation angle.
For communication, a single photon must be transmitted using an optical fiber. However, since the radiation pattern has a wide radiation angle, efficient coupling with the optical fiber becomes very difficult.

第一の問題点として挙げた50%の損失に加えて、第二の問題点として挙げた光ファイバーとの結合損失により、2DPC光共振器中で生成された単一光子の多くは、光ファイバーに伝送されることなく、損失として失われてしまう。
単一光子を用いた通信方式では、ある単一光子が損失により失われると、その単一光子がもつ情報は全く伝送されない事態となる。よって、光ファイバーに効率よく単一光子を伝送することが可能な単一光子発生装置の実現は、非常に重要である。
In addition to the 50% loss listed as the first problem, the coupling loss with the optical fiber listed as the second problem causes many of the single photons generated in the 2DPC optical resonator to be transmitted to the optical fiber. Without being lost as a loss.
In a communication system using a single photon, if a single photon is lost due to loss, information held by the single photon is not transmitted at all. Therefore, the realization of a single photon generator capable of efficiently transmitting a single photon to an optical fiber is very important.

さらに、実用化のためには、単一光子発生装置は、集積化に適した構造であることが求められる。集積化としては、単一光子源同士の高集積化に加え、他の光デバイスとの光・光集積化、他の電子デバイスとの光・電子集積化が挙げられる。   Furthermore, for practical use, the single photon generator is required to have a structure suitable for integration. Examples of integration include high integration of single photon sources, optical / optical integration with other optical devices, and optical / electronic integration with other electronic devices.

また、実用化のためには、単一光子発生装置は、発生させる単一光子の偏波方向を制御できることが望ましい。直交する2つの偏波方向に対して、信号の0、1を割り当てる量子暗号通信方式では、当然望ましい。また、πずれた2つの位相に対して、信号の0、1を割り当てる量子暗号通信方式においても、光学素子の偏波依存性を考慮すると、単一光子の偏波方向を所望の方向に制御できることが望まれる。   For practical use, it is desirable that the single photon generator can control the polarization direction of the generated single photon. Naturally, it is desirable in the quantum cryptography communication system in which signals 0 and 1 are assigned to two orthogonal polarization directions. Also, in the quantum cryptography communication system that assigns 0 and 1 of the signal to two phases shifted by π, the polarization direction of a single photon is controlled to a desired direction in consideration of the polarization dependence of the optical element It is hoped that it can be done.

Dirk Englund and et al、“Controlling the Spontaneous Emission Rate of Single Quantum Dots in a Two-Dimensional Photonic Crystal、” Physical Review Letters、vol.95、pp.013904-1-4 (2005)Dirk Englund and et al, “Controlling the Spontaneous Emission Rate of Single Quantum Dots in a Two-Dimensional Photonic Crystal,” Physical Review Letters, vol. 95, pp. 013904-1-4 (2005)

本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、2DPC光共振器を用いた単一光子発生装置に関して、高効率化、高集積化、高偏波制御化を、同時に実現する単一光子発生装置を提供することを課題とする。その詳細は、次のとおりである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and simultaneously achieves high efficiency, high integration, and high polarization control for a single photon generator using a 2DPC optical resonator. It is an object of the present invention to provide a single photon generating device. The details are as follows.

第一に、光ファイバーに効率よく単一光子を伝送することが可能な2DPC光共振器単一光子発生装置を提供すること。
第二に、集積化に適した2DPC光共振器単一光子発生装置を提供すること。
第三に、単一光子の偏波方向を制御可能な2DPC光共振器単一光子発生装置を提供すること。
First, a 2DPC optical resonator single photon generator capable of efficiently transmitting a single photon to an optical fiber is provided.
Second, to provide a 2DPC optical resonator single photon generator suitable for integration.
Third, to provide a 2DPC optical resonator single photon generator capable of controlling the polarization direction of a single photon.

上記課題は次のような手段により解決される。
(1)構成要素として、2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料と、2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料中に導入された発光体と、発光体が導入された2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料の上方に形成されており、光照射された励起光を透過させて発光体に照射させ、発光体より発生した単一光子を伝送する水素化アモルファスシリコン光導波路と、2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料の下方に配置されて2次元フォトニック結晶光共振器のクラッドとして機能する第1の低屈折率材料と、水素化アモルファスシリコン光導波路のクラッドとして機能する第2の低屈折率材料と、デバイス基板と、第1の低屈折率材料とデバイス基板との間のウエハ接合を行うウエハ接合用接着材料と、が積層された構造であり、
2次元フォトニック結晶光共振器が、少なくとも1つの鏡映面を有し、水素化アモルファスシリコン光導波路が、2次元フォトニック結晶光共振器近傍において、少なくとも1つの鏡映面を有するとともに、2次元フォトニック結晶光共振器と水素化アモルファスシリコン光導波路が、互いに共有することが可能な鏡映面を少なくとも一つ持つように配置されていることを特徴とする単一光子発生装置。
(2)上記2次元フォトニック結晶光共振器に用いられる2次元フォトニック結晶が、三角格子2次元フォトニック結晶、又は正方格子2次元フォトニック結晶であることを特徴とする(1)に記載の単一光子発生装置。
(3)上記2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料が、化合物半導体であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の単一光子発生装置。
(4)上記2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料中に導入された発光体が、量子ドットであることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の単一光子発生装置。
(5)上記水素化アモルファスシリコン光導波路が、細線光導波路構造、又はリブ型光導波路構造であることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の単一光子発生装置。
(6)上記第1の低屈折率材料が、SiOであることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれかに記載の単一光子発生装置。
(7)上記第2の低屈折率材料が、SiOであることを特徴とする(1)乃至(6)のいずれかに記載の単一光子発生装置。
(8)上記ウエハ接合用接着材料が、BCB樹脂、又はSOG(Spin On Glass)であることを特徴とする(1)乃至(7)のいずれかに記載の単一光子発生装置。
(9)上記デバイス基板が、Si基板、SOI(Silicon On Insulator)基板、又は石英基板であることを特徴とする(1)乃至(8)のいずれかに記載の単一光子発生装置。
(10)上記2次元フォトニック結晶光共振器と前記水素化アモルファスシリコン光導波路との間の、作製上生じる位置合わせ誤差による鏡映面の位置ずれ量が、100nm以下であることを特徴とする(1)乃至(9)のいずれかに記載の単一光子発生装置。
The above problem is solved by the following means.
(1) As a component, a material that becomes a core of a two-dimensional photonic crystal optical resonator, a light emitter introduced into a material that becomes a core of a two-dimensional photonic crystal optical resonator, and a light emitter are introduced Hydrogenation that is formed above the core material of the two-dimensional photonic crystal optical resonator, transmits the irradiated excitation light, irradiates the light emitter, and transmits single photons generated from the light emitter . an amorphous silicon emission optical waveguide, a first low refractive index material serving as a clad disposed below the the two-dimensional photonic crystal optical resonators of the core material 2-dimensional photonic crystal optical resonators, hydrogen A second low-refractive-index material that functions as a cladding of the amorphous silicon optical waveguide, a device substrate, and a wafer-bonding adhesive material that bonds the wafer between the first low-refractive-index material and the device substrate , Is a laminated structure,
The two-dimensional photonic crystal optical resonator has at least one mirror surface, and the hydrogenated amorphous silicon optical waveguide has at least one mirror surface in the vicinity of the two-dimensional photonic crystal optical resonator. dimension photonic crystal optical resonators and water hydride amorphous silicon optical waveguide, a single photon generating apparatus characterized by being arranged to have at least one reflection-surfaces that can be shared with each other.
(2) The two-dimensional photonic crystal used in the two-dimensional photonic crystal optical resonator is a triangular lattice two-dimensional photonic crystal or a square lattice two-dimensional photonic crystal. Single photon generator.
(3) The single-photon generator according to (1) or (2), wherein the material serving as the core of the two-dimensional photonic crystal optical resonator is a compound semiconductor.
(4) The single light emitting device according to any one of (1) to (3), wherein the light-emitting body introduced into the material serving as a core of the two-dimensional photonic crystal optical resonator is a quantum dot. Photon generator.
(5) The single photon generator according to any one of (1) to (4), wherein the hydrogenated amorphous silicon optical waveguide has a thin-line optical waveguide structure or a rib-type optical waveguide structure.
(6) The single photon generator according to any one of (1) to (5), wherein the first low refractive index material is SiO 2 .
(7) The single photon generator according to any one of (1) to (6), wherein the second low refractive index material is SiO 2 .
(8) The single photon generator according to any one of (1) to (7), wherein the wafer bonding adhesive material is BCB resin or SOG (Spin On Glass).
(9) The single photon generator according to any one of (1) to (8), wherein the device substrate is a Si substrate, an SOI (Silicon On Insulator) substrate, or a quartz substrate.
(10) The amount of misalignment of the mirror surface due to the alignment error that occurs during fabrication between the two-dimensional photonic crystal optical resonator and the hydrogenated amorphous silicon optical waveguide is 100 nm or less. (1) The single photon generator in any one of (9).

本発明では、2DPC光共振器を用いて生成した単一光子を、水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)光導波路を用いて取り出している。ここで、a−Si:H光導波路は、光ファイバーとの高効率な接続が可能である。よって、本発明は、第一に、光ファイバーに効率よく単一光子を伝送することが可能な2DPC光共振器単一光子発生装置を提供する。   In the present invention, single photons generated using a 2DPC optical resonator are extracted using a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) optical waveguide. Here, the a-Si: H optical waveguide can be connected to the optical fiber with high efficiency. Accordingly, the present invention firstly provides a 2DPC optical resonator single photon generator capable of efficiently transmitting a single photon to an optical fiber.

本発明では、ウエハ接合用接着材料によるウエハ接合を導入しており、他の光デバイスとの光・光集積化、他の電子デバイスとの光・電子集積化が実現可能である。また、単一光子をa−Si:H光導波路を用いて取り出していることから、任意の光学素子との光・光集積化が実現可能である。よって、本発明は、第二に、集積化に適した2DPC光共振器単一光子発生装置を提供するものである。   In the present invention, wafer bonding using an adhesive material for wafer bonding is introduced, and optical / optical integration with other optical devices and optical / electronic integration with other electronic devices can be realized. In addition, since single photons are extracted using an a-Si: H optical waveguide, it is possible to realize optical / optical integration with an arbitrary optical element. Therefore, secondly, the present invention provides a 2DPC optical resonator single photon generator suitable for integration.

本発明では、2次元フォトニック結晶光共振器、a−Si:H光導波路が、互いの鏡映面が重なり合うように配置されている。このように鏡映面を合わせて配置することで、単一光子の偏波方向を、TE偏波、又はTM偏波に制御して、光ファイバーへと出射することが可能となる。よって、本発明は、第三に、単一光子の偏波方向を制御可能な2DPC光共振器単一光子発生装置を提供するものである。   In the present invention, the two-dimensional photonic crystal optical resonator and the a-Si: H optical waveguide are arranged so that their mirror surfaces overlap each other. By arranging the mirrored surfaces in this way, it becomes possible to control the polarization direction of a single photon to TE polarization or TM polarization and emit it to an optical fiber. Therefore, thirdly, the present invention provides a 2DPC optical resonator single photon generator capable of controlling the polarization direction of a single photon.

単一光子発生装置の一例。An example of a single photon generator. 単一光子発生装置の構成要素である2DPC光共振器、a−Si:H光導波路の一例。An example of a 2DPC optical resonator and an a-Si: H optical waveguide that are components of a single photon generator. 単一光子発生装置の構成要素である2DPC光共振器の一例。An example of the 2DPC optical resonator which is a component of a single photon generator. 単一光子発生装置の構成要素であるa−Si:H光導波路の一例。An example of the a-Si: H optical waveguide which is a component of a single photon generator. 単一光子発生装置の構成要素である2DPC光共振器、a−Si:H光導波路の配置方法の一例。An example of an arrangement method of a 2DPC optical resonator and an a-Si: H optical waveguide, which are components of a single photon generator. 単一光子発生装置の構成要素であるa−Si:H光導波路の例。The example of the a-Si: H optical waveguide which is a component of a single photon generator. 作製上生じる2DPC光共振器、a−Si:H光導波路の位置合わせ誤差の説明図。Explanatory drawing of the alignment error of the 2DPC optical resonator and a-Si: H optical waveguide which arise on manufacture. 2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板とデバイス基板の一例。An example of the board | substrate which has the material used as the core of 2DPC optical resonator, and a device board | substrate. 2DPC光共振器のコアとなる材料上への低屈折率材料の導入例。An example of introducing a low refractive index material onto a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator. ウエハ接合界面へのウエハ接合用接着材料の導入例。An example of introducing an adhesive material for wafer bonding to the wafer bonding interface. ウエハ接合用接着材料を用いたウエハ接合の一例。An example of wafer bonding using an adhesive material for wafer bonding. 2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板に対して余分な部材の除去を実施した例。The example which removed the excess member with respect to the board | substrate which has the material used as the core of 2DPC optical resonator. 2DPC光共振器のコアとなる材料への2DPC光共振器構造の導入例。An example of introducing a 2DPC optical resonator structure into a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator. 2DPC光共振器のコアとなる材料上への低屈折率材料の導入例。An example of introducing a low refractive index material onto a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator. 低屈折率材料上へのa−Si:H光導波路の導入例。An example of introducing an a-Si: H optical waveguide onto a low refractive index material. a−Si:H光導波路上への低屈折率材料の導入例。An example of introducing a low refractive index material onto an a-Si: H optical waveguide. 2DPC光共振器のコアとなる材料への2DPC光共振器構造の導入例。An example of introducing a 2DPC optical resonator structure into a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator. 2DPC光共振器のコアとなる材料上への低屈折率材料の導入例。An example of introducing a low refractive index material onto a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator. 低屈折率材料上へのa−Si:H光導波路の導入例。An example of introducing an a-Si: H optical waveguide onto a low refractive index material. a−Si:H光導波路上への低屈折率材料の導入例。An example of introducing a low refractive index material onto an a-Si: H optical waveguide. ウエハ接合用接着材料を用いたウエハ接合の一例。An example of wafer bonding using an adhesive material for wafer bonding. 2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板に対して余分な部材の除去を実施した例。The example which removed the excess member with respect to the board | substrate which has the material used as the core of 2DPC optical resonator. 2DPC光共振器のコアとなる材料上への低屈折率材料の導入例。An example of introducing a low refractive index material onto a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator. 2DPCL7光共振器。2DPCL7 optical resonator. 2DPCL7光共振器の基底共振モードの電界分布(Ey)。Electric field distribution (Ey) of the fundamental resonance mode of the 2DPCL7 optical resonator. 2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の結合構造の説明図(俯瞰図)。Explanatory drawing (overhead view) of the coupling structure of 2DPCL7 optical resonator and a-Si: H optical waveguide. 2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の結合構造の説明図(断面図)。Explanatory drawing (sectional drawing) of the coupling structure of 2DPCL7 optical resonator and a-Si: H optical waveguide. 2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の結合構造における鏡映面上の電界分布(Ey)の一例。An example of electric field distribution (Ey) on the mirror surface in the coupling structure of 2DPCL7 optical resonator and a-Si: H optical waveguide. 2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の中心間距離を変化させた場合の光取り出し効率。Light extraction efficiency when the distance between centers of the 2DPCL7 optical resonator and the a-Si: H optical waveguide is changed. 2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の中心間距離を変化させた場合のQ値。Q value when the distance between the centers of the 2DPCL7 optical resonator and the a-Si: H optical waveguide is changed. 2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の結合構造の説明図。Explanatory drawing of the coupling structure of 2DPCL7 optical resonator and a-Si: H optical waveguide. a−Si:H光導波路の位置をx方向に変化させた場合の光取り出し効率。Light extraction efficiency when the position of the a-Si: H optical waveguide is changed in the x direction. a−Si:H光導波路の位置をx方向に変化させた場合のQ値。Q value when the position of the a-Si: H optical waveguide is changed in the x direction. 2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の結合構造の一例(x=−1765nm)。An example of a coupling structure of a 2DPCL7 optical resonator and an a-Si: H optical waveguide (x = −1765 nm). 2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の結合構造の一例。An example of the coupling structure of a 2DPCL7 optical resonator and an a-Si: H optical waveguide. 従来法による2DPC光共振器を用いた単一光子源の一例。An example of the single photon source using the 2DPC optical resonator by a conventional method. 上下対称構造を有する2DPC光共振器における放射光の説明図。Explanatory drawing of the emitted light in the 2DPC optical resonator which has a vertically symmetrical structure.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1に、本発明に係る単一光子発生装置の実施例を示す。
本単一光子発生装置は、第一の構成要素として、2DPC光共振器のコアとなる材料を含む。例えば、上記2DPC光共振器のコアとなる材料としては、GaAs、InP等の化合物半導体を用いればよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.
FIG. 1 shows an embodiment of a single photon generator according to the present invention.
The single photon generator includes a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator as a first component. For example, a compound semiconductor such as GaAs or InP may be used as a material for the core of the 2DPC optical resonator.

本単一光子発生装置は、第二の構成要素として、2DPC光共振器のコアとなる材料中に発光体を含む。例えば、上記発光体としては、InAs量子ドットを用いればよい。   This single photon generator includes a light emitter as a second component in a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator. For example, InAs quantum dots may be used as the light emitter.

本単一光子発生装置は、第三の構成要素として、a−Si:Hをコアとする光導波路を含む。a−Si:H光導波路は、第一に、2DPC光共振器内で生成された単一光子を効率よく取り出すために使用される(図2)。
a−Si:H光導波路は、第二に、単一光子を光ファイバーへと効率よく伝送するために使用される。例えば、a−Si:H光導波路、光ファイバー間に、スポットサイズコンバーター等を挿入することにより、単一光子を損失なく光ファイバーへと伝送することが可能となる。
The single photon generator includes an optical waveguide having a-Si: H as a core as a third component. The a-Si: H optical waveguide is first used to efficiently extract single photons generated in a 2DPC optical resonator (FIG. 2).
Second, a-Si: H optical waveguides are used to efficiently transmit a single photon into an optical fiber. For example, a single photon can be transmitted to the optical fiber without loss by inserting a spot size converter or the like between the a-Si: H optical waveguide and the optical fiber.

単一光子の生成には、2DPC光共振器中の発光体を励起する必要がある。ここで、一般的な光照射により励起を行う場合のa−Si:H光導波路の影響について考える。ここで、a−Si:H光導波路の厚さは、光の波長より小さいサイズである。
a−Si:Hの光学特性は、作製法、作製条件に依存するが、一般に、シリコンより大きな光学バンドギャップを有する。そのため、シリコンより広い波長帯域に対して、光を吸収なく透過させることが可能である。
Single photon generation requires excitation of the emitter in the 2DPC optical resonator. Here, the influence of the a-Si: H optical waveguide when excitation is performed by general light irradiation will be considered. Here, the thickness of the a-Si: H optical waveguide is smaller than the wavelength of light.
The optical characteristics of a-Si: H depend on the manufacturing method and manufacturing conditions, but generally have an optical band gap larger than that of silicon. Therefore, it is possible to transmit light without absorption over a wider wavelength band than silicon.

励起光の波長を、a−Si:Hの広い透過波長帯域に対応させた場合、a−Si:H光導波路は、励起光を吸収なく透過させることが可能となる。この場合、a−Si:H光導波路は、光照射による励起を全く邪魔しない。よって、a−Si:H光導波路は、自由な配置が許される。例えば、a−Si:H光導波路は、2DPC光共振器の直上に配置されていてもよいし、直下に配置されていてもよい。
a−Si:Hの広い透過波長帯域は、光照射による励起を行う際、大きな利点となる。
When the wavelength of the excitation light is made to correspond to a wide transmission wavelength band of a-Si: H, the a-Si: H optical waveguide can transmit the excitation light without absorption. In this case, the a-Si: H optical waveguide does not disturb excitation by light irradiation at all. Therefore, the a-Si: H optical waveguide is allowed to be freely arranged. For example, the a-Si: H optical waveguide may be disposed immediately above or below the 2DPC optical resonator.
The wide transmission wavelength band of a-Si: H is a great advantage when excitation by light irradiation is performed.

本単一光子発生装置は、第四の構成要素として、2DPC光共振器のクラッドとして機能する低屈折率材料を含む。例えば、上記低屈折率材料としては、SiOを用いればよい。ここで、SiOの屈折率は1.45程度である。 The single photon generator includes a low-refractive index material that functions as a cladding of a 2DPC optical resonator as a fourth component. For example, SiO 2 may be used as the low refractive index material. Here, the refractive index of SiO 2 is about 1.45.

本単一光子発生装置は、第五の構成要素として、a−Si:H光導波路のクラッドとして機能する低屈折率材料を含む。例えば、上記低屈折率材料としては、SiOを用いればよい。 This single photon generator includes, as a fifth component, a low refractive index material that functions as a cladding of an a-Si: H optical waveguide. For example, SiO 2 may be used as the low refractive index material.

本単一光子発生装置は、第六の構成要素として、ウエハ接合用接着材料を含む。例えば、上記ウエハ接合用接着材料としては、BCB樹脂を用いればよい。   This single photon generator includes a wafer bonding adhesive material as a sixth component. For example, BCB resin may be used as the wafer bonding adhesive material.

本単一光子発生装置は、第七の構成要素として、デバイス基板を含む。例えば、上記デバイス基板としては、Si基板を用いればよい。   The single photon generator includes a device substrate as a seventh component. For example, a Si substrate may be used as the device substrate.

上記一〜五の構成要素は、第六の構成要素であるウエハ接合用接着材料を用いて、第七の構成要素であるデバイス基板上に接合される。
ウエハ接合用接着材料を用いたウエハ接合は、第一に、単一光子発生装置の集積化の実現に使用される。例えば、ウエハ接合用接着材料を用いたウエハ接合の導入により、他の光デバイスとの光・光集積化、他の電子デバイスとの光・電子集積化が実現可能となる。
ウエハ接合用接着材料を用いたウエハ接合は、第二に、2DPC光共振器コアの周囲を低屈折材料で覆うために利用される。ウエハ接合工程を含むことで、2DPC光共振器コアの上下両面に低屈折率材料を導入することが可能となる。
The first to fifth components are bonded onto the device substrate, which is the seventh component, using the wafer bonding adhesive material, which is the sixth component.
Wafer bonding using a wafer bonding adhesive material is first used to realize integration of a single photon generator. For example, by introducing wafer bonding using an adhesive material for wafer bonding, optical / optical integration with other optical devices and optical / electronic integration with other electronic devices can be realized.
Wafer bonding using an adhesive material for wafer bonding is secondly used to cover the periphery of the 2DPC optical resonator core with a low refractive material. By including the wafer bonding step, it is possible to introduce a low refractive index material on both the upper and lower surfaces of the 2DPC optical resonator core.

ここで、ウエハ接合技術を用いないで、2DPC光共振器コアの上下両面に低屈折率材料を導入する方法も考えられる。例えば、低屈折率材料上に結晶成長技術を用いて2DPC光共振器のコアとなる材料を成長させ、2DPC光共振器の下面に低屈折率材料を導入する。その後、2DPC光共振器コアの上面に低屈折率材料を形成させる。このように、ウエハ接合技術を用いることなく、2DPC光共振器コアの上下両面に低屈折率材料を導入することも可能である。
しかしながら、格子定数の違い等の原因により、低屈折率材料上に高品質な化合物半導体を結晶成長させることは、一般に困難である。
Here, a method of introducing a low refractive index material on the upper and lower surfaces of the 2DPC optical resonator core without using the wafer bonding technique is also conceivable. For example, a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator is grown on the low refractive index material using a crystal growth technique, and the low refractive index material is introduced on the lower surface of the 2DPC optical resonator. Thereafter, a low refractive index material is formed on the upper surface of the 2DPC optical resonator core. Thus, it is also possible to introduce low refractive index materials on both the upper and lower surfaces of the 2DPC optical resonator core without using the wafer bonding technique.
However, it is generally difficult to grow a high-quality compound semiconductor on a low refractive index material due to a difference in lattice constant or the like.

よって、本発明に係る単一光子発生装置の作製では、ウエハ接合工程を通じて、2DPC光共振器コアの上下両面に低屈折率材料を導入する方法を採用する。
ウエハ接合用接着材料を用いたウエハ接合工程を含むことから、例えば、高品質な化合物半導体をコアとする2DPC光共振器の実現が容易となる。
また、ウエハ接合用接着材料を用いたウエハ接合は、ウエハ接合界面に凹凸が存在する場合にも、良好なウエハ接合が可能であるという利点がある。
Therefore, in the production of the single photon generator according to the present invention, a method of introducing a low refractive index material to both the upper and lower surfaces of the 2DPC optical resonator core is adopted through the wafer bonding process.
Since a wafer bonding step using a wafer bonding adhesive material is included, for example, it is easy to realize a 2DPC optical resonator having a high-quality compound semiconductor as a core.
In addition, wafer bonding using an adhesive material for wafer bonding has an advantage that good wafer bonding is possible even when there are irregularities at the wafer bonding interface.

本発明に係る単一光子発生装置は、単一光子の偏波方向の制御を実現するために、2DPC光共振器、a−Si:H光導波路に対して、以下の条件を満たす必要がある。
(1)本単一光子発生装置において、2DPC光共振器は、少なくとも一つの鏡映面を含む(図3)。a−Si:H光導波路は、2DPC光共振器近傍において、少なくとも一つの鏡映面を含む(図4)。
(2)2DPC光共振器、a−Si:H光導波路は、互いの鏡映面が重なり合うように配置される(図5)。
このように鏡映面を合わせて配置することで、単一光子の偏波方向を、TE偏波、又はTM偏波に制御して、光ファイバーへと出射することが可能となる。
The single photon generator according to the present invention must satisfy the following conditions for the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide in order to realize control of the polarization direction of the single photon. .
(1) In the single photon generator, the 2DPC optical resonator includes at least one mirror surface (FIG. 3). The a-Si: H optical waveguide includes at least one mirror surface in the vicinity of the 2DPC optical resonator (FIG. 4).
(2) The 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide are arranged so that their mirror surfaces overlap each other (FIG. 5).
By arranging the mirrored surfaces in this way, it becomes possible to control the polarization direction of a single photon to TE polarization or TM polarization and emit it to an optical fiber.

上記鏡映面に関する条件を考慮しないで2DPC光共振器、a−Si:H光導波路の配置を行った場合には、単一光子の偏波方向は、TE偏波、TM偏波のどちらにもなり得る状態となる。つまり、単一光子は、ある一定の確率に応じて、TE偏波、又はTM偏波となり、光ファイバーへと出射される。単一光子の偏波方向が曖昧な状態となるため、情報伝送の高効率化に支障が生じる。   When the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide are arranged without considering the conditions regarding the mirror surface, the polarization direction of the single photon is either TE polarization or TM polarization. It becomes a state that can be. That is, a single photon becomes TE polarization or TM polarization according to a certain probability, and is emitted to the optical fiber. Since the polarization direction of a single photon is ambiguous, there is a problem in improving the efficiency of information transmission.

上記実施例では、2DPCとして、三角格子2DPCを用いているが(図3)、本発明では、その他の2DPCを用いてもよい。例えば、正方格子2DPC等の利用が挙げられる。
また上記実施例では、2DPCの基本構造として、円孔を用いているが(図3)、本発明では、その他の基本構造を用いてもよい。例えば、楕円孔、三角孔等の利用が挙げられる。
In the above embodiment, a triangular lattice 2DPC is used as the 2DPC (FIG. 3), but other 2DPCs may be used in the present invention. For example, use of square lattice 2DPC and the like can be mentioned.
Moreover, in the said Example, although a circular hole is used as a basic structure of 2DPC (FIG. 3), you may use another basic structure in this invention. For example, utilization of an elliptical hole, a triangular hole, etc. is mentioned.

上記実施例では、2DPC光共振器として、円孔を複数埋め込んだ2DPC光共振器を用いているが(図3)、本発明では、その他の2DPC光共振器を用いてもよい。
例えば、2DPC光共振器の形成方法としては、円孔サイズを変える方法、円孔位置をシフトさせる方法、2DPC線欠陥導波路をヘテロ接続させる方法、2DPC線欠陥導波路の一部に変調構造を導入する方法等が挙げられる。
但し、本発明において、2DPC光共振器は、a−Si:H光導波路と共有することが可能な鏡映面を、少なくとも一つはもつ必要がある。
In the above embodiment, a 2DPC optical resonator in which a plurality of circular holes are embedded is used as the 2DPC optical resonator (FIG. 3). However, in the present invention, other 2DPC optical resonators may be used.
For example, as a method of forming a 2DPC optical resonator, a method of changing the hole size, a method of shifting the position of the hole, a method of hetero-connecting 2DPC line defect waveguides, and a modulation structure on a part of the 2DPC line defect waveguides The method to introduce etc. are mentioned.
However, in the present invention, the 2DPC optical resonator needs to have at least one mirror surface that can be shared with the a-Si: H optical waveguide.

ここで、2DPC光共振器の構造としては、2DPC光共振器中心から十分離れた領域、すなわち、2DPC光共振器の共振モードの電磁界が無視できる程減衰している領域の構造は考慮しなくてよい。実際に、2DPC光共振器の動作上、有効な範囲において、上記鏡映面の条件が満たされれば、問題ない。   Here, as the structure of the 2DPC optical resonator, the structure of a region sufficiently away from the center of the 2DPC optical resonator, that is, a region where the electromagnetic field in the resonance mode of the 2DPC optical resonator is attenuated to be negligible is not considered It's okay. Actually, there is no problem as long as the conditions of the mirror surface are satisfied in an effective range for the operation of the 2DPC optical resonator.

上記実施例では、a−Si:H光導波路として、直方体状の細線光導波路構造を用いているが(図1、2)、本発明では、その他の光導波路構造を用いてもよい。例えば、ハの字型細線光導波路構造、リブ型光導波路構造、細線光導波路構造においてコア、クラッド間に新たな材料(例えば、SiN等)を付加した光導波路構造等が挙げられる(図6)。   In the above embodiment, a rectangular parallelepiped thin wire optical waveguide structure is used as the a-Si: H optical waveguide (FIGS. 1 and 2), but other optical waveguide structures may be used in the present invention. For example, an optical waveguide structure in which a new material (for example, SiN) is added between the core and the clad in the C-shaped thin-line optical waveguide structure, the rib-type optical waveguide structure, and the thin-line optical waveguide structure (FIG. 6). .

また上記実施例では、a−Si:H光導波路として、先端部まで一様な光導波路構造を用いているが(図1、2)、本発明では、一様でない光導波路構造を用いてもよい。
例えば、先端部を細くした光導波路構造、先端部を太くした光導波路構造、導波路幅を任意に変調した光導波路構造等が挙げられる。
但し、本発明において、a−Si:H光導波路は、2DPC光共振器と共有することが可能な鏡映面を、少なくとも一つはもつ必要がある。
In the above embodiment, the a-Si: H optical waveguide has a uniform optical waveguide structure up to the tip (FIGS. 1 and 2). However, in the present invention, a non-uniform optical waveguide structure may be used. Good.
For example, an optical waveguide structure with a thin tip portion, an optical waveguide structure with a thick tip portion, an optical waveguide structure in which the waveguide width is arbitrarily modulated, and the like.
However, in the present invention, the a-Si: H optical waveguide needs to have at least one mirror surface that can be shared with the 2DPC optical resonator.

ここで、a−Si:H光導波路の鏡映面は、2DPC光共振器近傍でのみ存在が求められる。つまり、2DPC光共振器中心から十分離れた領域、すなわち、2DPC光共振器の共振モードの電磁界が無視できる程減衰している領域においては、鏡映面をもたない光導波路構造が許される。鏡映面をもたない光導波路構造としては、曲がり光導波路等が挙げられる。   Here, the mirror surface of the a-Si: H optical waveguide is required to exist only in the vicinity of the 2DPC optical resonator. That is, an optical waveguide structure having no mirror surface is allowed in a region sufficiently away from the center of the 2DPC optical resonator, that is, in a region where the electromagnetic field in the resonance mode of the 2DPC optical resonator is attenuated to a negligible level. . Examples of the optical waveguide structure having no mirror surface include a bent optical waveguide.

上記実施例では、2DPC光共振器、a−Si:H光導波路は、互いの鏡映面が重なり合うように配置されるとした(図5)。しかしながら、本単一光子発生装置を実際に作製する際には、作製上生じる位置合わせ誤差により、互いの鏡映面にわずかな位置ずれΔrが発生する(図7)。
本発明では、2つの鏡映面の位置ずれΔrが零であることが理想的であるが、Δrが零から外れたからといって、突然に動作不良に至るわけではない。Δrが十分小さな値であれば、正常な動作が保証される。これは、通常の光デバイスにおける作製誤差に関する議論と同様である。
In the above embodiment, the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide are arranged so that their mirror surfaces overlap each other (FIG. 5). However, when the single photon generator is actually manufactured, a slight misalignment Δr occurs between the mirror surfaces due to the alignment error that occurs during the manufacturing (FIG. 7).
In the present invention, it is ideal that the positional deviation Δr between the two mirror surfaces is zero, but even if Δr deviates from zero, it does not suddenly cause malfunction. If Δr is sufficiently small, normal operation is guaranteed. This is the same as the discussion on the manufacturing error in a normal optical device.

本発明において、2つの鏡映面の位置ずれΔrは、十分小さな値であることが望ましい。例えば、最新のフォトリソグラフィ技術を用いれば、位置ずれΔrを数十nm以下の十分小さな値に抑えることが可能となる。   In the present invention, it is desirable that the positional deviation Δr between the two mirror surfaces is a sufficiently small value. For example, if the latest photolithography technique is used, the positional deviation Δr can be suppressed to a sufficiently small value of several tens of nm or less.

上記実施例では、2DPC光共振器のコアとなる材料として、GaAs、InP等の化合物半導体を挙げたが、本発明では、その他の材料を用いてもよい。
上記実施例では、2DPC光共振器のコアとなる材料中に導入する発光体としてInAs量子ドットを挙げたが、本発明では、その他の発光体を用いてもよい。
In the above embodiment, a compound semiconductor such as GaAs or InP is used as the material for the core of the 2DPC optical resonator, but other materials may be used in the present invention.
In the above embodiment, InAs quantum dots are used as the light emitters to be introduced into the material that becomes the core of the 2DPC optical resonator, but other light emitters may be used in the present invention.

例えば、2DPC光共振器のコアとなる材料として化合物半導体を、2DPC光共振器のコアとなる材料中に導入する発光体として量子細線、量子井戸を用いる場合が挙げられる。
また、2DPC光共振器のコアとなる材料としてSiを、2DPC光共振器のコアとなる材料中に導入する発光体としてGe量子ドットを用いる場合が挙げられる。
For example, a case where a compound semiconductor is used as a material for a core of a 2DPC optical resonator and a quantum wire or quantum well is used as a light emitter to be introduced into the material for a core of a 2DPC optical resonator.
Further, there is a case where Si is used as the material for the core of the 2DPC optical resonator, and Ge quantum dots are used as the light emitter to be introduced into the material for the core of the 2DPC optical resonator.

上記実施例では、a−Si:H光導波路、光ファイバー間にスポットサイズコンバーター等を挿入することで、単一光子の高効率な伝送が可能となると述べた。ここで、本発明では、任意のスポットサイズコンバーターを用いてもよい。
また、本発明では、a−Si:H光導波路、光ファイバー間に、任意の光学素子を挿入してもよい。例えば、光変調器、方向性結合器、偏波回転素子、光スイッチ等の挿入が挙げられる。
ここで、本発明は、単一光子源同士の高集積化に適しているだけでなく、単一光子をa−Si:H光導波路を用いて取り出していることから、任意の光学素子との光・光集積化に適しているという大きな利点がある。
In the above embodiment, it has been described that single photons can be efficiently transmitted by inserting a spot size converter or the like between the a-Si: H optical waveguide and the optical fiber. Here, in the present invention, any spot size converter may be used.
In the present invention, any optical element may be inserted between the a-Si: H optical waveguide and the optical fiber. For example, insertion of an optical modulator, a directional coupler, a polarization rotation element, an optical switch, etc. can be mentioned.
Here, the present invention is not only suitable for high integration of single photon sources, but also because single photons are extracted using an a-Si: H optical waveguide. There is a great advantage that it is suitable for optical and optical integration.

上記実施例では、低屈折材料として、SiOを挙げたが、本発明では、その他の低屈折率材料を用いてもよい。また、複数の低屈折率材料を組み合わせて用いてもよい。例えば、SiOF、SiOCH、SiON、SOG(Spin On Glass)、SiN、有機ポリマー、樹脂等が挙げられる。 In the above embodiment, SiO 2 is exemplified as the low refractive material, but other low refractive index materials may be used in the present invention. A plurality of low refractive index materials may be used in combination. For example, SiOF, SiOCH, SiON, SOG (Spin On Glass), SiN, an organic polymer, resin, etc. are mentioned.

上記実施例では、ウエハ接合用接着材料として、BCB樹脂を挙げたが、本発明では、その他のウエハ接合用接着材料を用いてもよい。例えば、SOG、有機ポリマー、樹脂、金属材料等が挙げられる。   In the above embodiment, the BCB resin is used as the wafer bonding adhesive material. However, in the present invention, other wafer bonding adhesive materials may be used. For example, SOG, organic polymer, resin, metal material, etc. are mentioned.

上記実施例では、デバイス基板として、Si基板を挙げたが、本発明では、その他の基板を用いてもよい。また、デバイス基板上には、任意のデバイス(例えば、光デバイス、電子デバイス等)が作製されていてもよい。例えば、SOI(Silicon on Insulator)基板、石英基板、化合物半導体基板等が挙げられる。   In the above embodiment, the Si substrate is used as the device substrate. However, in the present invention, other substrates may be used. Moreover, arbitrary devices (for example, an optical device, an electronic device, etc.) may be produced on the device substrate. For example, an SOI (Silicon on Insulator) substrate, a quartz substrate, a compound semiconductor substrate, and the like can be given.

次に、本発明による単一光子発生装置の作製方法の一例を簡単に説明する。
第一に、2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板と、デバイス基板を用意する(図8)。例えば、2DPC光共振器のコアとなる材料としては、化合物半導体が挙げられる。例えば、デバイス基板としては、Si基板が挙げられる。
2DPC光共振器のコアとなる材料上に、2DPC光共振器のクラッドとなる低屈折率材料を形成する(図9)。例えば、低屈折率材料としては、SiOが挙げられる。
Next, an example of a method for manufacturing a single photon generator according to the present invention will be briefly described.
First, a substrate having a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator and a device substrate are prepared (FIG. 8). For example, a compound semiconductor is mentioned as a material used as the core of a 2DPC optical resonator. For example, the device substrate includes a Si substrate.
A low-refractive-index material that forms the cladding of the 2DPC optical resonator is formed on the material that forms the core of the 2DPC optical resonator (FIG. 9). For example, as the low refractive index material, SiO 2 and the like.

ウエハ接合用接着材料をウエハ接合界面に塗布する(図10)。例えば、ウエハ接合用接着材料としては、BCB樹脂が挙げられる。
ウエハ接合用接着材料を用いたウエハ接合を実施する(図11)。
2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板のうち、余分な部材を除去する(図12)。
A wafer bonding adhesive material is applied to the wafer bonding interface (FIG. 10). For example, BCB resin is mentioned as an adhesive material for wafer bonding.
Wafer bonding using an adhesive material for wafer bonding is performed (FIG. 11).
Excess members are removed from the substrate having the material that becomes the core of the 2DPC optical resonator (FIG. 12).

2DPC光共振器のコアとなる材料に、2DPC光共振器構造を作製する(図13)。
2DPC光共振器及びa−Si:H光導波路のクラッドとなる低屈折率材料を形成する(図14)。例えば、低屈折率材料としては、SiOが挙げられる。
A 2DPC optical resonator structure is fabricated in the material that becomes the core of the 2DPC optical resonator (FIG. 13).
A low-refractive-index material to be a cladding of the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide is formed (FIG. 14). For example, as the low refractive index material, SiO 2 and the like.

a−Si:H光導波路を形成する(図15)。
a−Si:H光導波路のクラッドとなる低屈折率材料を形成する(図16)。例えば、低屈折率材料としては、SiOが挙げられる。
以上の作製工程を用いることで、図1で示した本発明に係る単一光子発生装置を実際に作製することができる。
An a-Si: H optical waveguide is formed (FIG. 15).
A low-refractive-index material that forms the cladding of the a-Si: H optical waveguide is formed (FIG. 16). For example, as the low refractive index material, SiO 2 and the like.
By using the above manufacturing steps, the single photon generator according to the present invention shown in FIG. 1 can be actually manufactured.

本発明に係る単一光子発生装置の作製に当たって、次のような作製工程を用いてもよい。
上記実施例では、ウエハ接合後に、2DPC光共振器構造を作製したが(図13)、最初の段階で、2DPC光共振器のコアとなる材料に2DPC光共振器構造を作製してもよい。
上記実施例では、2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板上に、ウエハ接合用接着材料を塗布しているが(図10)、デバイス基板側にウエハ接合用接着材料を塗布してもよい。
上記実施例では、2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板における余分な部材を除去する際、犠牲層を用いるとしているが(図11、12)、その他の基板除去法を用いてもよい。例えば、エッチストップ層を用いる方法、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法、水素イオン注入を用いる方法等が挙げられる。
In manufacturing the single photon generator according to the present invention, the following manufacturing process may be used.
In the above embodiment, the 2DPC optical resonator structure is manufactured after wafer bonding (FIG. 13). However, the 2DPC optical resonator structure may be manufactured in the material that becomes the core of the 2DPC optical resonator in the first stage.
In the above embodiment, the wafer bonding adhesive material is applied on the substrate having the material that becomes the core of the 2DPC optical resonator (FIG. 10). However, even if the wafer bonding adhesive material is applied to the device substrate side, Good.
In the above-described embodiment, the sacrificial layer is used when removing the extra member on the substrate having the material that becomes the core of the 2DPC optical resonator (FIGS. 11 and 12), but other substrate removal methods may be used. . Examples thereof include a method using an etch stop layer, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, a method using hydrogen ion implantation, and the like.

上記実施例では、2DPC光共振器の直上にa−Si:H光導波路を形成しているが(図16)、2DPC光共振器の直下にa−Si:H光導波路を形成してもよい。
2DPC光共振器の直下にa−Si:H光導波路を形成する場合の作製工程としては、2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板上にa−Si:H光導波路を作製し、その後、ウエハ接合を用いてデバイス基板上に集積するという工程が挙げられる。
図17−23に、作製工程の説明図を示す。但し、本作製工程では、最初の段階で、2DPC光共振器のコアとなる材料に2DPC光共振器構造を作製するとした。
以下に、作製工程を簡単に説明する。
In the above embodiment, the a-Si: H optical waveguide is formed immediately above the 2DPC optical resonator (FIG. 16), but the a-Si: H optical waveguide may be formed immediately below the 2DPC optical resonator. .
As a manufacturing process in the case of forming an a-Si: H optical waveguide directly under a 2DPC optical resonator, an a-Si: H optical waveguide is manufactured on a substrate having a material to be a core of the 2DPC optical resonator, and thereafter And a step of integrating on a device substrate using wafer bonding.
FIG. 17-23 is an explanatory diagram of the manufacturing process. However, in this manufacturing process, it is assumed that the 2DPC optical resonator structure is manufactured in the material that becomes the core of the 2DPC optical resonator in the first stage.
The manufacturing process will be briefly described below.

第一に、2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板と、デバイス基板を用意する。2DPC光共振器のコアとなる材料としては、化合物半導体が挙げられる。また、デバイス基板としては、Si基板が挙げられる。
2DPC光共振器のコアとなる材料に、2DPC光共振器構造を作製する(図17)。
2DPC光共振器のコアとなる材料上に、2DPC光共振器及びa−Si:H光導波路のクラッドとなる低屈折率材料を形成する(図18)。例えば、低屈折率材料としては、SiOが挙げられる。
First, a substrate having a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator and a device substrate are prepared. A compound semiconductor is mentioned as a material used as the core of 2DPC optical resonator. An example of the device substrate is a Si substrate.
A 2DPC optical resonator structure is fabricated in the material that becomes the core of the 2DPC optical resonator (FIG. 17).
A low-refractive-index material that forms the cladding of the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide is formed on the material that becomes the core of the 2DPC optical resonator (FIG. 18). For example, as the low refractive index material, SiO 2 and the like.

a−Si:H光導波路を形成する(図19)。
a−Si:H光導波路のクラッドとなる低屈折率材料を形成する(図20)。例えば、低屈折率材料としては、SiOが挙げられる。
ウエハ接合用接着材料をウエハ接合界面に塗布する。例えば、ウエハ接合用接着材料としては、BCB樹脂が挙げられる。
ウエハ接合用接着材料を用いたウエハ接合を実施する(図21)。
2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板のうち、余分な部材を除去する(図22)。
2DPC光共振器のクラッドとなる低屈折率材料を形成する(図23)。例えば、低屈折率材料としては、SiOが挙げられる。
以上の作製工程を用いることで、2DPC光共振器の直下にa−Si:H光導波路を形成した、本発明による単一光子発生装置を実際に作製することができる。
An a-Si: H optical waveguide is formed (FIG. 19).
A low-refractive-index material that forms the cladding of the a-Si: H optical waveguide is formed (FIG. 20). For example, as the low refractive index material, SiO 2 and the like.
A wafer bonding adhesive material is applied to the wafer bonding interface. For example, BCB resin is mentioned as an adhesive material for wafer bonding.
Wafer bonding using an adhesive material for wafer bonding is performed (FIG. 21).
Excess members are removed from the substrate having the material that becomes the core of the 2DPC optical resonator (FIG. 22).
A low-refractive-index material that forms the cladding of the 2DPC optical resonator is formed (FIG. 23). For example, as the low refractive index material, SiO 2 and the like.
By using the above manufacturing steps, a single photon generator according to the present invention in which an a-Si: H optical waveguide is formed immediately below a 2DPC optical resonator can be actually manufactured.

また、2DPC光共振器の直下にa−Si:H光導波路を形成する場合の作製工程としては、上記作製工程の他に、例えば、デバイス基板上にa−Si:H光導波路を作製、その後、ウエハ接合を用いてデバイス基板上に2DPC光共振器のコアとなる材料を有する基板を集積するという作製工程も挙げられる。   In addition to the above-described manufacturing steps, for example, an a-Si: H optical waveguide is formed on a device substrate after the a-Si: H optical waveguide is formed immediately below the 2DPC optical resonator. There is also a manufacturing process in which a substrate having a material that becomes a core of a 2DPC optical resonator is integrated on a device substrate using wafer bonding.

本発明に係る単一光子発生装置の実施例について具体的な数値を挙げて説明する。以下では、光通信波長1.55μm、TE偏波の単一光子を光ファイバーへと出射する単一光子発生装置の実施例を例示する。   Examples of the single photon generator according to the present invention will be described with specific numerical values. In the following, an example of a single photon generator that emits a single photon with an optical communication wavelength of 1.55 μm and TE polarized light to an optical fiber will be described.

図24に、本実施例で使用する2DPC光共振器の構造を示す。本2DPC光共振器は、円孔を7個埋め込むことで形成されることから、一般に、2DPCL7光共振器と呼ばれる。
ここで、2DPC光共振器のコアの屈折率は、GaAs、InP等の化合物半導体を想定し、3.4とする。また、2DPC光共振器のクラッドの屈折率は、SiOを想定し、1.445とする。
このとき、2DPCのコアの厚さを275nm、円孔間隔を392nm、円孔半径を122nmとした場合、2DPCL7光共振器の基底共振モードの共振波長は1.55μmとなる。
ここで、2DPCL7光共振器の基底共振モードは、2万4300と十分大きなQ値を有する。
図25に、2DPCL7光共振器の基底共振モードの電界分布(Ey)を示す。
FIG. 24 shows the structure of the 2DPC optical resonator used in this embodiment. Since this 2DPC optical resonator is formed by embedding seven circular holes, it is generally called a 2DPCL7 optical resonator.
Here, the refractive index of the core of the 2DPC optical resonator is assumed to be 3.4 assuming a compound semiconductor such as GaAs or InP. The refractive index of the cladding of the 2DPC optical resonator is 1.445 assuming SiO 2 .
At this time, when the thickness of the core of 2DPC is 275 nm, the interval between the circular holes is 392 nm, and the radius of the circular holes is 122 nm, the resonance wavelength of the fundamental resonance mode of the 2DPCL7 optical resonator is 1.55 μm.
Here, the fundamental resonance mode of the 2DPCL7 optical resonator has a sufficiently high Q value of 24,300.
FIG. 25 shows the electric field distribution (Ey) of the fundamental resonance mode of the 2DPCL7 optical resonator.

図26に、2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路を結合させた場合の俯瞰図を示す。2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路は、両者の鏡映面が一致するように配置される。
図27に、2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路を結合させた場合の断面図を示す。
a−Si:H光導波路のコアの屈折率は、3.5とする。また、クラッドの屈折率は、SiOを想定し、1.445とする。a−Si:H光導波路の構造は、光通信波長1.55μm、TE偏波の単一光子の伝送を考慮し、横幅400nm、高さ200nmとした。
FIG. 26 shows an overhead view when a 2DPCL7 optical resonator and an a-Si: H optical waveguide are coupled. The 2DPCL7 optical resonator and the a-Si: H optical waveguide are arranged so that their mirror surfaces coincide with each other.
FIG. 27 shows a cross-sectional view when a 2DPCL7 optical resonator and an a-Si: H optical waveguide are coupled.
The refractive index of the core of the a-Si: H optical waveguide is 3.5. The refractive index of the clad is 1.445 assuming SiO 2 . The structure of the a-Si: H optical waveguide is set to a lateral width of 400 nm and a height of 200 nm in consideration of transmission of a single photon having an optical communication wavelength of 1.55 μm and TE polarization.

図28に、2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路を結合させた場合の数値解析結果を示す。図28では、鏡映面上における電界分布(Ey)を示している。
数値解析手法としては、一般的な3次元電磁界解析手法である3DFDTD(Finite−Difference Time−Domain)法を用いた。
FIG. 28 shows a numerical analysis result when a 2DPCL7 optical resonator and an a-Si: H optical waveguide are coupled. FIG. 28 shows the electric field distribution (Ey) on the mirror surface.
As a numerical analysis method, a 3DFDTD (Finite-Difference Time-Domain) method, which is a general three-dimensional electromagnetic field analysis method, was used.

図28より、2DPCL7光共振器からa−Si:H光導波路へと、良好に光が取り出されていることが分かる。
ここで、a−Si:H光導波路中を伝搬する光は、TE偏波のみである。これは、2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路が共有する鏡映面上において、2DPCL7光共振器の共振モードが、TE偏波であることに起因する。
偏波制御においては、2DPC光共振器、a−Si:H光導波路の鏡映面を一致させることが非常に重要である。
From FIG. 28, it can be seen that light is well extracted from the 2DPCL7 optical resonator to the a-Si: H optical waveguide.
Here, the light propagating in the a-Si: H optical waveguide is only TE polarized light. This is due to the fact that the resonance mode of the 2DPCL7 optical resonator is TE polarization on the mirror plane shared by the 2DPCL7 optical resonator and the a-Si: H optical waveguide.
In polarization control, it is very important to match the mirror planes of the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide.

次に、2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の中心間距離(図27)を変化させた場合の光取り出し効率、Q値を示す。ここで、a−Si:H光導波路の先端は、2DPCL7光共振器の中心の直上に配置されている。
図29に、2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の中心間距離を変化させた場合の光取り出し効率を示す。中心間距離310〜560nmにおいて、光取り出し効率50%以上が実現される。また、中心間距離365nmにおいて、光取り出し効率71%が実現される。
Next, the light extraction efficiency and the Q value when the distance between the centers of the 2DPCL7 optical resonator and the a-Si: H optical waveguide (FIG. 27) is changed are shown. Here, the tip of the a-Si: H optical waveguide is disposed immediately above the center of the 2DPCL7 optical resonator.
FIG. 29 shows the light extraction efficiency when the distance between the centers of the 2DPCL7 optical resonator and the a-Si: H optical waveguide is changed. A light extraction efficiency of 50% or more is realized at a center-to-center distance of 310 to 560 nm. In addition, a light extraction efficiency of 71% is realized at a center-to-center distance of 365 nm.

図30に、2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の中心間距離を変化させた場合のQ値を示す。中心間距離310〜560nmにおいて、Q値は140〜6200となる。
一般に、単一光子の生成には、比較的低いQ値が適することが知られている。例えば、Q値が大きすぎる場合、単一光子は、光共振器中に長時間蓄えられることになる。この場合、単一光子が、光共振器外部に放出されず、発光体によって吸収されてしまうという事態が生じる。そのため、単一光子の生成には、比較的低いQ値が望ましい。
よって、Q値140〜6200は、単一光子の生成を目的とした場合、妥当なQ値と言える。
FIG. 30 shows the Q value when the distance between the centers of the 2DPCL7 optical resonator and the a-Si: H optical waveguide is changed. When the center-to-center distance is 310 to 560 nm, the Q value is 140 to 6200.
In general, it is known that a relatively low Q value is suitable for generating a single photon. For example, if the Q value is too large, single photons will be stored in the optical resonator for a long time. In this case, a single photon is not emitted outside the optical resonator but is absorbed by the light emitter. Therefore, a relatively low Q value is desirable for single photon generation.
Therefore, Q values 140 to 6200 can be said to be reasonable Q values for the purpose of generating single photons.

次に、a−Si:H光導波路の位置をx方向に変化させた場合(図31)の光取り出し効率、Q値を示す。ここで、2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の中心間距離は、480nmとした。
ここで、a−Si:H光導波路の位置をx方向に変化させた場合、2DPC光共振器、a−Si:H光導波路の鏡映面の一致は崩れない。つまり、a−Si:H光導波路の位置をx方向に変化させた場合においても、上記と同様にTE偏波の単一光子の生成が実現される。
Next, the light extraction efficiency and the Q value when the position of the a-Si: H optical waveguide is changed in the x direction (FIG. 31) are shown. Here, the distance between the centers of the 2DPCL7 optical resonator and the a-Si: H optical waveguide was 480 nm.
Here, when the position of the a-Si: H optical waveguide is changed in the x direction, the coincidence of the mirror surfaces of the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide is not broken. That is, even when the position of the a-Si: H optical waveguide is changed in the x direction, generation of a TE-polarized single photon is realized as described above.

図32に、a−Si:H光導波路の位置をx方向に変化させた場合の光取り出し効率を示す。ここで、a−Si:H光導波路の先端が、2DPCL7光共振器の中心の直上となる位置をx=0とした。
a−Si:H光導波路の位置をx方向に変化させた場合においても、適切な位置を選ぶことで、50%以上の高い光取り出し効率が実現可能である。
FIG. 32 shows the light extraction efficiency when the position of the a-Si: H optical waveguide is changed in the x direction. Here, the position where the tip of the a-Si: H optical waveguide is directly above the center of the 2DPCL7 optical resonator is x = 0.
Even when the position of the a-Si: H optical waveguide is changed in the x direction, a high light extraction efficiency of 50% or more can be realized by selecting an appropriate position.

図33に、a−Si:H光導波路の位置をx方向に変化させた場合のQ値を示す。
ここで、a−Si:H光導波路の先端が、2DPCL7光共振器の直上にない場合でも、光取り出し効率50%以上が実現可能である点に注意する必要がある。例えば、x=−1765nm(図34)において、68%の高い光取り出し効率が実現可能である。
以上、光通信波長1.55μm、TE偏波の単一光子を光ファイバーへと出射する単一光子発生装置の具体的な実施例について説明を行った。
FIG. 33 shows the Q value when the position of the a-Si: H optical waveguide is changed in the x direction.
Here, it should be noted that a light extraction efficiency of 50% or more can be realized even when the tip of the a-Si: H optical waveguide is not directly above the 2DPCL7 optical resonator. For example, a high light extraction efficiency of 68% can be realized at x = −1765 nm (FIG. 34).
In the above, the specific Example of the single photon generator which emits the single photon of optical communication wavelength 1.55micrometer and TE polarization to an optical fiber was demonstrated.

上記実施例では、TE偏波の単一光子を光ファイバーへと出射する単一光子発生装置に関して説明を行ったが、本発明では、TM偏波の単一光子を光ファイバーへと出射する単一光子発生装置を実現することも可能である。   In the above embodiment, a single photon generator that emits a TE-polarized single photon to an optical fiber has been described. In the present invention, a single photon that emits a TM-polarized single photon to an optical fiber is described. It is also possible to realize a generator.

単一光子の偏波は、2DPC光共振器、a−Si:H光導波路が共有する鏡映面上における、2DPC光共振器の共振モードの偏波方向で決定される。
上記実施例のように、2DPC光共振器、a−Si:H光導波路が共有する鏡映面上において、2DPC光共振器の共振モードがTE偏波である場合、a−Si:H光導波路を伝搬する単一光子もTE偏波となる。
The polarization of a single photon is determined by the polarization direction of the resonance mode of the 2DPC optical resonator on the mirror plane shared by the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide.
When the resonance mode of the 2DPC optical resonator is TE polarization on the mirror surface shared by the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide as in the above embodiment, the a-Si: H optical waveguide A single photon propagating through the beam is also TE polarized.

一方、2DPC光共振器、a−Si:H光導波路が共有する鏡映面上において、2DPC光共振器の共振モードがTM偏波である場合、a−Si:H光導波路を伝搬する単一光子もTM偏波となる。
上記実施例では、2DPC光共振器、a−Si:H光導波路が共有する鏡映面上において、TE偏波となる基底共振モードを用いたが、共有する鏡映面上において、TM偏波となる高次共振モードに注目すれば、TM偏波の単一光子を光ファイバーへと出射する単一光子発生装置を実現できる。
On the other hand, when the resonance mode of the 2DPC optical resonator is TM polarization on the mirror plane shared by the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide, the single propagation through the a-Si: H optical waveguide is performed. The photon is also TM polarized.
In the above embodiment, the fundamental resonance mode that becomes TE polarization is used on the mirror plane shared by the 2DPC optical resonator and the a-Si: H optical waveguide. Focusing on the higher-order resonance mode, a single photon generator that emits a TM-polarized single photon to an optical fiber can be realized.

また、図35に示すように2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路を配置した場合、2DPCL7光共振器、a−Si:H光導波路の共有する鏡映面上において、基底共振モードはTM偏波となる。よって、この場合にも、TM偏波の単一光子を光ファイバーへと出射する単一光子発生装置を実現できる。
本発明は、2DPC光共振器を用いた単一光子発生装置に関して、高効率化、高集積化、高偏波制御化を、同時に実現する単一光子発生装置を提供するものである。
When the 2DPCL7 optical resonator and the a-Si: H optical waveguide are arranged as shown in FIG. 35, the fundamental resonance mode is on the mirror plane shared by the 2DPCL7 optical resonator and the a-Si: H optical waveguide. TM polarized wave. Therefore, also in this case, it is possible to realize a single photon generator that emits a TM polarized single photon to an optical fiber.
The present invention provides a single photon generator that simultaneously achieves high efficiency, high integration, and high polarization control with respect to a single photon generator using a 2DPC optical resonator.

以上で述べたように、本発明に係る単一光子発生装置は、第一に、単一光子発生装置の実現に最適であると考えられるが、その他の用途として、全く同一の構成で、多数光子を発生する装置として利用することも可能である。例えば、LED(Light Emitting Diode)光源装置、レーザー光源装置等への応用が挙げられる。   As described above, the single photon generator according to the present invention is considered to be most suitable for the realization of the single photon generator. It can also be used as a device for generating photons. For example, application to LED (Light Emitting Diode) light source device, laser light source device, etc. is mentioned.

Claims (10)

構成要素として、2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料と、前記2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料中に導入された発光体と、前記発光体が導入された前記2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料の上方に形成されており、光照射された励起光を透過させて前記発光体に照射させ、前記発光体より発生した単一光子を伝送する水素化アモルファスシリコン光導波路と、前記2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料の下方に配置されて前記2次元フォトニック結晶光共振器のクラッドとして機能する第1の低屈折率材料と、前記水素化アモルファスシリコン光導波路のクラッドとして機能する第2の低屈折率材料と、デバイス基板と、前記第1の低屈折率材料と前記デバイス基板との間のウエハ接合を行うウエハ接合用接着材料と、が積層された構造であり、
前記2次元フォトニック結晶光共振器が、少なくとも1つの鏡映面を有し、前記水素化アモルファスシリコン光導波路が、前記2次元フォトニック結晶光共振器近傍において、少なくとも1つの鏡映面を有するとともに、前記2次元フォトニック結晶光共振器と前記水素化アモルファスシリコン光導波路が、互いに共有することが可能な鏡映面を少なくとも一つ持つように配置されていることを特徴とする単一光子発生装置。
As a component, a material comprising a two-dimensional photonic crystal optical resonators core, a light emitting body that is introduced into the material to be the two-dimensional photonic crystal optical resonators of the core, the said light emitter is introduced Formed above the core material of the two-dimensional photonic crystal optical resonator, transmits the excitation light irradiated with light, irradiates the light emitter, and transmits a single photon generated from the light emitter first low refractive index to function as hydrogenated amorphous silicon emission optical waveguide, as cladding of the two-dimensional photonic crystal optical resonators are core material disposed below by the two-dimensional photonic crystal optical resonators weather between the material and the second low refractive index material serving as a cladding of the hydrogenated amorphous silicon optical waveguide, and the device substrate, and the first low refractive index material and the device substrate An adhesive material for a wafer bonding performing bonding a are stacked,
The two-dimensional photonic crystal optical resonators has at least one mirror Utsumen, the hydrogenated amorphous silicon optical waveguide, in the two-dimensional photonic crystal optical resonators vicinity, having at least one mirror Utsumen with, single photon said two-dimensional photonic said hydrogenated amorphous silicon optical waveguide and the crystal optical resonator, characterized in that it is arranged to have at least one reflection-surfaces that can be shared with each other Generator.
前記2次元フォトニック結晶光共振器に用いられる2次元フォトニック結晶が、三角格子2次元フォトニック結晶、又は正方格子2次元フォトニック結晶であることを特徴とする請求項1に記載の単一光子発生装置。 2. The single unit according to claim 1, wherein the two-dimensional photonic crystal used in the two-dimensional photonic crystal optical resonator is a triangular lattice two-dimensional photonic crystal or a square lattice two-dimensional photonic crystal. Photon generator. 前記2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料が、化合物半導体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の単一光子発生装置。 Wherein the two-dimensional photonic crystal optical resonators of the core material, single photon generating apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a compound semiconductor. 前記2次元フォトニック結晶光共振器のコアとなる材料中に導入された発光体が、量子ドットであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の単一光子発生装置。 4. The single photon generator according to claim 1, wherein the light-emitting body introduced into the material serving as a core of the two-dimensional photonic crystal optical resonator is a quantum dot. 5. . 前記水素化アモルファスシリコン光導波路が、細線光導波路構造、又はリブ型光導波路構造であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の単一光子発生装置。 The single-photon generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrogenated amorphous silicon optical waveguide has a thin-line optical waveguide structure or a rib-type optical waveguide structure. 前記第1の低屈折率材料が、SiOであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の単一光子発生装置。 The single-photon generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the first low-refractive-index material is SiO 2 . 前記第2の低屈折率材料が、SiOであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の単一光子発生装置。 The single photon generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the second low refractive index material is SiO 2 . 前記ウエハ接合用接着材料が、BCB樹脂、又はSOG(Spin On Glass)であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の単一光子発生装置。 The single photon generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the wafer bonding adhesive material is BCB resin or SOG (Spin On Glass). 前記デバイス基板が、Si基板、SOI(Silicon On Insulator)基板、又は石英基板であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の単一光子発生装置。 The single-photon generator according to any one of claims 1 to 8, wherein the device substrate is a Si substrate, an SOI (Silicon On Insulator) substrate, or a quartz substrate. 前記2次元フォトニック結晶光共振器と前記水素化アモルファスシリコン光導波路との間の、作製上生じる位置合わせ誤差による鏡映面の位置ずれ量が、100nm以下であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の単一光子発生装置。 Claim 1, wherein between the two-dimensional photonic crystal optical resonators and the hydrogenated amorphous silicon optical waveguide, the positional deviation amount of the mirror plane by the positioning error caused on producing, characterized in that at 100nm or less The single photon generator according to any one of claims 1 to 9.
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