JP2019039984A - Optical device and manufacturing method thereof - Google Patents

Optical device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2019039984A
JP2019039984A JP2017160437A JP2017160437A JP2019039984A JP 2019039984 A JP2019039984 A JP 2019039984A JP 2017160437 A JP2017160437 A JP 2017160437A JP 2017160437 A JP2017160437 A JP 2017160437A JP 2019039984 A JP2019039984 A JP 2019039984A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical waveguide
optical
light
polarization
light emitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017160437A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6901087B2 (en
Inventor
宮澤　俊之
Toshiyuki Miyazawa
俊之 宮澤
泰友 太田
Yasutomo Ota
泰友 太田
亮太 勝見
Ryota Katsumi
亮太 勝見
一矢 竹本
Kazuya Takemoto
一矢 竹本
▲高▼津　求
求 ▲高▼津
Motomu Takatsu
荒川　泰彦
Yasuhiko Arakawa
泰彦 荒川
岩本　敏
Satoshi Iwamoto
敏 岩本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
University of Tokyo NUC
Original Assignee
Fujitsu Ltd
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd, University of Tokyo NUC filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2017160437A priority Critical patent/JP6901087B2/en
Publication of JP2019039984A publication Critical patent/JP2019039984A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6901087B2 publication Critical patent/JP6901087B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

To provide an optical device capable of reliably generating a single photon having high unidentifiability using an optical coupling with an optical guide.SOLUTION: A photon generation device comprises on a substrate 10: a first optical guide 1 via a first dielectric layer 11; an optical microresonator 4 including light emitter 2 disposed on the first optical guide 1 being position-aligned with the first optical guide 1 via a second dielectric layer 12; a polarization control part 4 as a grating coupler which is position-aligned with the light emitter 2 via a third dielectric layer 14 above the light emitter 2; and a second optical guide for guiding excitation light to the polarization control part 4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光デバイス及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an optical device and a manufacturing method thereof.

従来の情報処理は、電圧や電荷等の観測できる物理量の値に数値を対応させることにより行われている。一方、量子情報処理においては、量子力学に基づく重ね合わせ状態に情報を載せる。これにより、盗聴不可能な情報通信（量子暗号）や桁外れた並列度をもつ計算機（量子コンピュータ）が可能になると考えられており、研究開発が進められている。   Conventional information processing is performed by associating numerical values with values of physical quantities that can be observed, such as voltages and charges. On the other hand, in quantum information processing, information is placed in a superposition state based on quantum mechanics. This is expected to enable information communications (quantum cryptography) that cannot be eavesdropped and computers (quantum computers) with an extraordinary degree of parallelism, and research and development are underway.

このような量子情報処理を行うための基本的な光デバイスとして、光子を一つずつ発生することができる単一光子発生装置が有力な候補となっている。この単一光子発生装置を通信の光源として用いることにより、盗聴不可能な通信が可能となる。更に、発生する光子の性質を揃えて互いに区別できない状態にすることにより、量子演算と呼ばれる量子力学的重ね合わせ状態に対する演算が可能となり、量子中継による長距離量子暗号通信、量子コンピュータ等、より高度な量子情報処理につながる技術となる。   As a basic optical device for performing such quantum information processing, a single photon generator capable of generating photons one by one is a promising candidate. By using this single photon generator as a light source for communication, communication that cannot be wiretapped is possible. Furthermore, by making the properties of the generated photons uniform and making them indistinguishable from each other, it is possible to perform operations on the quantum mechanical superposition state called quantum operation, and more advanced such as long-range quantum cryptography communication by quantum relay, quantum computer, etc. Technology that leads to efficient quantum information processing.

特開２０１０−５８９４１号公報JP 2010-58941 A 特開２０１５−５３８６２４号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-538624 特開２０１１−１９２８７６号公報JP 2011-192876 A 特開２０１５−５３３０２５号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-533025

N. Somaschi et al., Nature Photonics, 10, 340 (2016).N. Somaschi et al., Nature Photonics, 10, 340 (2016).

複数の単一光子発生装置から発生した単一光子の間の干渉を利用した量子演算に適用する場合には、取り出した光子間で干渉を生起させるため、発光体から発生した光子を光導波路等に導入することが望まれている。しかしながらこの場合、高い識別不可能性を有する光子を一つずつ確実に発生する技術は確立されておらず、模索されている現況にある。   When applied to quantum computation using interference between single photons generated from multiple single photon generators, photons generated from light emitters are used as optical waveguides to cause interference between the extracted photons. It is hoped that it will be introduced into However, in this case, a technique for reliably generating photons having high indistinguishability one by one has not been established and is currently being sought.

本発明は、光導波路への光結合を用いて、高い識別不可能性を有する単一の光子を確実に発生する信頼性の高い光デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a highly reliable optical device that reliably generates a single photon having high indistinguishability by using optical coupling to an optical waveguide, and a method for manufacturing the same.

一つの態様では、光デバイスは、第１光導波路と、前記第１光導波路と離間して前記第１光導波路に位置整合する発光体と、前記発光体と離間して前記発光体に位置整合する偏光制御部と、前記偏光制御部に励起光を導入する第２光導波路とを備えている。   In one aspect, the optical device includes a first optical waveguide, a light emitter that is spaced from the first optical waveguide and aligned with the first optical waveguide, and a light emitter that is spaced from the light emitter and aligned with the light emitter. And a second optical waveguide that introduces excitation light into the polarization controller.

一つの態様では、光デバイスの製造方法は、第１光導波路を配置する工程と、前記第１光導波路と離間して前記第１光導波路に位置整合するように発光体を配置する工程と、前記発光体と離間して前記発光体に位置整合する偏光制御部と、前記偏光制御部に励起光を導入する第２光導波路とを配置する工程とを備えている。   In one aspect, an optical device manufacturing method includes a step of disposing a first optical waveguide, a step of disposing a light emitter so as to be spaced from the first optical waveguide and aligned with the first optical waveguide, And a step of disposing a polarization controller that is spaced from the light emitter and aligns with the light emitter, and a second optical waveguide that introduces excitation light into the polarization controller.

一つの側面では、光導波路への光結合を用いて、高い識別不可能性を有する単一の光子を確実に発生する信頼性の高い光デバイスが実現する。   In one aspect, a reliable optical device is realized that reliably generates a single photon with high indistinguishability using optical coupling to an optical waveguide.

第１の実施形態による光子発生装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the photon generator by 1st Embodiment. 第１の実施形態による光子発生装置の構成図である。It is a block diagram of the photon generator by 1st Embodiment. 第１の実施形態による光子発生装置の光微小共振器を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the optical microresonator of the photon generator by 1st Embodiment. 第１の実施形態による光子発生装置の光微小共振器に設けられた量子ドットを示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the quantum dot provided in the optical microresonator of the photon generator by 1st Embodiment. 第１の実施形態による光子発生装置の第１光導波路及びナノビーム共振器の作製工程を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the manufacturing process of the 1st optical waveguide and nanobeam resonator of the photon generator by 1st Embodiment. 第２の実施形態による光子発生装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the photon generator by 2nd Embodiment. 第３の実施形態による光子発生装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the photon generator by 3rd Embodiment. 第４の実施形態による光子発生装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the photon generator by 4th Embodiment.

以下、光デバイスとして、光子発生装置の諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, various embodiments of a photon generator as an optical device will be described in detail with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による光子発生装置の概略構成を示す模式図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が（ａ）のｙｚ面による断面図である。図２は、第１の実施形態による光子発生装置の構成図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the photon generator according to the first embodiment, in which (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view taken along the yz plane of (a). FIG. 2 is a configuration diagram of the photon generator according to the first embodiment.

この光子発生装置は、基板、例えばＳｉ基板１０の上方に形成されている。光子発生装置は、第１光導波路１と、第１光導波路１と離間して第１光導波路１に位置整合する発光体２を有する光微小共振器３と、光微小共振器３と離間して発光体２に位置整合する偏光制御部４と、偏光制御部４に共鳴励起光を導入する第２光導波路５とを備えている。   This photon generator is formed above a substrate, for example, a Si substrate 10. The photon generator includes an optical microresonator 3 having a first optical waveguide 1, a light emitter 2 that is spaced from the first optical waveguide 1 and aligned with the first optical waveguide 1, and is separated from the optical microresonator 3. A polarization controller 4 that aligns with the light emitter 2 and a second optical waveguide 5 that introduces resonance excitation light into the polarization controller 4.

第１光導波路１は、Ｓｉ基板１０上に、ＳｉＯ2等の誘電体層１１を介してＧａＡｓ、Ｓｉ、又はＳｉＮ等により細線状に形成され、ここではｘ方向に延在している。第１光導波路１を覆うように、ＳｉＯ2等の誘電体層１２が形成されている。 The first optical waveguide 1 is formed on a Si substrate 10 in a thin line shape by GaAs, Si, SiN or the like via a dielectric layer 11 such as SiO 2 and extends in the x direction here. A dielectric layer 12 such as SiO 2 is formed so as to cover the first optical waveguide 1.

光微小共振器３は、誘電体、例えばＧａＡｓ等からなるナノスケールのビーム（梁）構造とされたナノビーム共振器であり、図３に示すように、長手方向に沿って等間隔に複数の孔１３が形成されている。孔１３と孔１３との間に、例えばＩｎＡｓからなる複数の量子ドットが形成されており、これらのうちから所期の量子ドットが発光体２として用いられる。光微小共振器３は、誘電体層１２上に、長手方向が第１光導波路１の長手方向と平行となるように位置整合して配置されている。光微小共振器３では、孔１３の径及びピッチ（周期）と、発光体２と第１光導波路１との離間距離、即ち誘電体層１２の第１光導波路１上の厚みとを適宜設計することにより、発光体２の発光を第１光導波路１に光結合することができる。誘電体層１２の第１光導波路１上の厚みは、発光体２の発光と第１光導波路１とがエバネッセント結合する程度の厚み、例えば５０ｎｍ程度〜５００ｎｍ程度の範囲内の値とされている。   The optical microresonator 3 is a nanobeam resonator having a nanoscale beam (beam) structure made of a dielectric material, for example, GaAs or the like. As shown in FIG. 3, a plurality of holes are equally spaced along the longitudinal direction. 13 is formed. A plurality of quantum dots made of, for example, InAs are formed between the hole 13 and the hole 13, and an intended quantum dot is used as the light emitter 2 among these. The optical microresonator 3 is disposed on the dielectric layer 12 so as to be aligned so that the longitudinal direction is parallel to the longitudinal direction of the first optical waveguide 1. In the optical microresonator 3, the diameter and pitch (period) of the holes 13 and the separation distance between the light emitter 2 and the first optical waveguide 1, that is, the thickness of the dielectric layer 12 on the first optical waveguide 1 are appropriately designed. By doing so, the light emission of the light emitter 2 can be optically coupled to the first optical waveguide 1. The thickness of the dielectric layer 12 on the first optical waveguide 1 is set to a thickness at which the light emission of the light emitter 2 and the first optical waveguide 1 are evanescently coupled, for example, a value within a range of about 50 nm to 500 nm. .

なお、量子ドットが設けられた光微小共振器３の代わりに、フォトニック結晶等の光微小共振器を用いるようにしても良い。   Instead of the optical microresonator 3 provided with quantum dots, an optical microresonator such as a photonic crystal may be used.

偏光制御部４は、例えばグレーティングカプラであり、光微小共振器３を覆うＳｉＯ2等の誘電体層１４を介して配置されている。誘電体層１４は、５０００ｎｍ程度以上の厚みに形成されている。偏光制御部４は、発光体２への共鳴励起光の照射を行う際に共鳴励起光の偏光方向及び照射方向の制御を行うものであり、第２光導波路５から導入された共鳴励起光の偏光を制御することができる。グレーティングカプラのＴＥ，ＴＭの偏光特性の差を用いて、ＴＥ又はＴＭのいずれか一つの成分の偏光が第２光導波路５から取り出され、発光体２に照射される。ここでは、ＴＥ成分が取り出される。偏光制御部４の配置箇所は、偏光制御部４から出射される共鳴励起光の偏光が第１光導波路１に対して非結合となる位置、ここでは偏光制御部４から出射される共鳴励起光の偏光の方向が第１光導波路１の光伝播方向（ｘ方向）と一致する位置とされる。 The polarization controller 4 is, for example, a grating coupler, and is disposed via a dielectric layer 14 such as SiO 2 that covers the optical microresonator 3. The dielectric layer 14 is formed to a thickness of about 5000 nm or more. The polarization controller 4 controls the polarization direction and the irradiation direction of the resonance excitation light when the light emitting body 2 is irradiated with the resonance excitation light. The polarization controller 4 controls the resonance excitation light introduced from the second optical waveguide 5. Polarization can be controlled. Using the difference in polarization characteristics between the TE and TM of the grating coupler, polarized light of any one component of TE or TM is taken out from the second optical waveguide 5 and irradiated onto the light emitter 2. Here, the TE component is extracted. The arrangement position of the polarization control unit 4 is a position where the polarization of the resonance excitation light emitted from the polarization control unit 4 becomes uncoupled with respect to the first optical waveguide 1, here the resonance excitation light emitted from the polarization control unit 4. The polarization direction of the first optical waveguide 1 coincides with the light propagation direction (x direction) of the first optical waveguide 1.

第２光導波路５は、例えばＳｉＮからなり、偏光制御部４に共鳴励起光を導入するものであり、誘電体層１４上で偏光制御部４の近傍に配置されている。なお、誘電体層１３は必須の部材ではなく、偏光制御部４から出射された共鳴励起光を透過することができる部材であれば良い。例えば、適切な梁構造で偏光制御部４及び第２光導波路５が固定されるのであれば、空気や真空層等でも良い。   The second optical waveguide 5 is made of, for example, SiN, and introduces resonance excitation light into the polarization controller 4, and is disposed in the vicinity of the polarization controller 4 on the dielectric layer 14. The dielectric layer 13 is not an essential member, and may be any member that can transmit the resonance excitation light emitted from the polarization controller 4. For example, air or a vacuum layer may be used as long as the polarization controller 4 and the second optical waveguide 5 are fixed with an appropriate beam structure.

この光子発生装置では、第２光導波路５から出射された共鳴励起光が偏光制御部４に導入され、偏光制御部４から共鳴励起光の偏光が光微小共振器３に供給される。これにより、発光体２の量子ドットが発光し、当該発光とエバネッセント結合する第１光導波路１を導波して単一の光子ごとに出射される。   In this photon generator, the resonance excitation light emitted from the second optical waveguide 5 is introduced into the polarization controller 4, and the polarization of the resonance excitation light is supplied from the polarization controller 4 to the optical microresonator 3. As a result, the quantum dots of the illuminant 2 emit light, and the light is emitted for each single photon after being guided through the first optical waveguide 1 that is evanescently coupled with the light emission.

偏光制御部４は、偏光制御部４から出射される共鳴励起光の偏光の方向が第１光導波路１の光伝播方向（ｘ方向）と一致する位置に配置されている。これにより、共鳴励起光が第１光導波路１に光結合することなく、共鳴励起光に起因した第１光導波路３へのバックグラウンド光の発生が抑制される。   The polarization controller 4 is disposed at a position where the polarization direction of the resonance excitation light emitted from the polarization controller 4 coincides with the light propagation direction (x direction) of the first optical waveguide 1. Thereby, the resonance excitation light is not optically coupled to the first optical waveguide 1, and the generation of background light to the first optical waveguide 3 due to the resonance excitation light is suppressed.

量子ドットである発光体２は、図４に示すように、光微小共振器３において、双極子の方向が第１光導波路１の光伝播方向と非直交、例えば光伝播方向と４５°程度となるように配置されている。ここで、発光体２の配置状況として、上記の４５°からの若干のずれがあっても問題はない。その許容範囲として、例えば光伝播方向と４０°程度〜５０°程度の範囲内であれば良い。上記のように、偏光制御部４から出射される共鳴励起光の偏光の方向は、第１光導波路１の光伝播方向（ｘ方向）と平行とされている。そのため、発光体２の双極子は、共鳴励起光の偏光及び第１光導波路１の伝播光の双方と光結合される。その結果、励起光として共鳴励起光が発光体２に照射された状態で、第１光導波路１を介して発光体２から放出された単一の光子を一つずつ取り出すことができる。   As shown in FIG. 4, in the optical microresonator 3, the light emitter 2 that is a quantum dot has a dipole direction that is not orthogonal to the light propagation direction of the first optical waveguide 1, for example, about 45 ° with respect to the light propagation direction. It is arranged to be. Here, there is no problem even if there is a slight deviation from the above 45 ° as the arrangement state of the light emitters 2. The allowable range may be, for example, within the range of about 40 ° to 50 ° with respect to the light propagation direction. As described above, the polarization direction of the resonance excitation light emitted from the polarization controller 4 is parallel to the light propagation direction (x direction) of the first optical waveguide 1. Therefore, the dipole of the light emitter 2 is optically coupled with both the polarization of the resonance excitation light and the propagation light of the first optical waveguide 1. As a result, single photons emitted from the light emitter 2 via the first optical waveguide 1 can be taken out one by one in a state where the resonance light is irradiated as the excitation light.

本実施形態による光子発生装置の一実施例について説明する。
ＧａＡｓの第１光導波路は、ＩｎＡｓの量子ドットである発光体の一般的な発光波長である９４０ｎｍ帯の発光を単一モードで伝送可能とするサイズ、例えば幅：５００ｎｍ程度×高さ：２５０ｎｍ程度のサイズとされている。 An example of the photon generator according to this embodiment will be described.
The first optical waveguide of GaAs has a size capable of transmitting light in the 940 nm band, which is a general emission wavelength of a light emitter that is a quantum dot of InAs, in a single mode, for example, width: about 500 nm × height: about 250 nm. It is said that the size.

ナノビーム共振器である光微小共振器は、例えば、短手方向の幅が３７０ｎｍ程度、厚みが１３０ｎｍ程度、孔径が１３４ｎｍ程度、孔の周期が２６０ｎｍ程度、及び発光体と第１光導波路との離間距離が２００ｎｍ程度〜６００ｎｍ程度されている。この場合、発光体と第１光導波路との間で誘電体層に染み出たエバネッセント光による光結合が生じ、発光体の発光を第１光導波路から９０％を超える結合効率で取り出すことができる。   An optical microresonator that is a nanobeam resonator has, for example, a width in the short direction of about 370 nm, a thickness of about 130 nm, a hole diameter of about 134 nm, a hole period of about 260 nm, and a distance between the light emitter and the first optical waveguide. The distance is about 200 nm to about 600 nm. In this case, optical coupling due to the evanescent light that leaks into the dielectric layer occurs between the light emitter and the first optical waveguide, and light emission of the light emitter can be extracted from the first optical waveguide with a coupling efficiency exceeding 90%. .

以下、本実施形態による光子発生装置の製造方法について、図１及び図５を用いて説明する。図５は、本実施形態による光子発生装置の第１光導波路及びナノビーム共振器の作製工程を示す概略斜視図である。   Hereinafter, the manufacturing method of the photon generator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic perspective view showing a manufacturing process of the first optical waveguide and the nanobeam resonator of the photon generator according to the present embodiment.

先ず、Ｓｉ基板１０上にＳｉＯ2等の誘電体層１１を形成する。
図５（ａ）に示すように、ＳｉＮ層をリソグラフィー及びエッチングで加工し、細線状の第１光導波路１を有するスラブ構造２１を形成する。 First, a dielectric layer 11 such as SiO 2 is formed on the Si substrate 10.
As shown in FIG. 5A, the SiN layer is processed by lithography and etching to form a slab structure 21 having a thin first optical waveguide 1.

続いて、図５（ｂ）に示すように、スラブ構造２１を転写プリント法により誘電体層１１上に貼付する。
続いて、図５（ｃ）に示すように、スラブ構造２１をＳＯＧ（spin on glass）等で埋め込み、誘電体層１２を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 5B, the slab structure 21 is stuck on the dielectric layer 11 by a transfer printing method.
Subsequently, as shown in FIG. 5C, the slab structure 21 is embedded with SOG (spin on glass) or the like to form the dielectric layer 12.

図５（ｄ）に示すように、発光体である量子ドットを有するナノビーム共振器である微小共振器構造３を作製する。発光体となる量子ドットを形成するには、その結晶方位を考慮した作製プロセスを行う必要がある。ＧａＡｓ中にＩｎＡｓの量子ドットを結晶成長する際には、結晶軸の方向に起因した形状の非対称性が発現し、結晶軸に対応して菱形にて模式的に表すような構造となる。ナノビーム構造において、発光体である量子ドットと第１光導波路１とを高効率に光結合させるには、第１光導波路１の長手方向とナノビーム共振器の長手方向とを平行に揃える必要がある。そのため、ナノビーム共振器の作製時には、量子ドットの長手方向がナノビーム共振器の長手方向に例えば４５°傾くように、適宜レジストパターンを形成することを要する。   As shown in FIG. 5D, a microresonator structure 3 that is a nanobeam resonator having quantum dots that are light emitters is fabricated. In order to form a quantum dot to be a light emitter, it is necessary to perform a manufacturing process in consideration of the crystal orientation. When an InAs quantum dot is grown in GaAs, a shape asymmetry due to the direction of the crystal axis appears, resulting in a structure schematically represented by a rhombus corresponding to the crystal axis. In the nanobeam structure, in order to optically couple the quantum dots as the light emitter and the first optical waveguide 1 with high efficiency, it is necessary to align the longitudinal direction of the first optical waveguide 1 and the longitudinal direction of the nanobeam resonator in parallel. . Therefore, when fabricating the nanobeam resonator, it is necessary to appropriately form a resist pattern so that the longitudinal direction of the quantum dots is inclined by, for example, 45 ° with respect to the longitudinal direction of the nanobeam resonator.

続いて、図５（ｅ）に示すように、第１光導波路１の上方で第１光導波路１と長手方向が平行に位置整合するように位置合わせを行い、微小共振器構造３を転写プリント法により誘電体層１２上に貼付する。
続いて、微小共振器構造３を覆うようにＳｉＯ2等の誘電体層１４を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 5E, alignment is performed so that the longitudinal direction of the first optical waveguide 1 is aligned parallel to the first optical waveguide 1, and the microresonator structure 3 is transferred and printed. It sticks on the dielectric material layer 12 by the method.
Subsequently, a dielectric layer 14 such as SiO 2 is formed so as to cover the microresonator structure 3.

続いて、偏光制御部４であるグレーティングカプラ及び偏光制御部４に共鳴励起光を導入する第２光導波路５を形成する。偏光制御部４及び第２光導波路５を、微小共振器構造３に位置整合するように位置合わせを行い、転写プリント法により誘電体層１４上に貼付する。偏光制御部４の配置箇所は、光制御部４から出射される共鳴励起光の偏光の方向が第１光導波路１の光伝播方向と一致する位置とされる。
以上により、本実施形態による光子発生装置が作製される。 Subsequently, the second optical waveguide 5 that introduces resonance excitation light into the grating coupler and the polarization controller 4 which are the polarization controller 4 is formed. The polarization control unit 4 and the second optical waveguide 5 are aligned so as to be aligned with the microresonator structure 3 and pasted on the dielectric layer 14 by a transfer printing method. The arrangement position of the polarization control unit 4 is a position where the polarization direction of the resonance excitation light emitted from the light control unit 4 matches the light propagation direction of the first optical waveguide 1.
As described above, the photon generator according to the present embodiment is manufactured.

以上説明したように、本実施形態によれば、第１光導波路１への光結合を用いて、高い識別不可能性を有する単一の光子を確実に発生する信頼性の高い光子発生装置が実現する。   As described above, according to this embodiment, a highly reliable photon generator that reliably generates a single photon having high indistinguishability using optical coupling to the first optical waveguide 1 is provided. Realize.

（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、光デバイスとして光子発生装置を開示するが、第１光導波路の下方に光吸収層を備えている点で第１の実施形態と相違する。図６は、第２の実施形態による光子発生装置の概略構成を示す断面図であり、第１の実施形態の図１（ｂ）に対応している。第１の実施形態による光子発生装置と同様の構成部材については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, a photon generator is disclosed as an optical device as in the first embodiment, but is different from the first embodiment in that a light absorption layer is provided below the first optical waveguide. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the photon generator according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 1B of the first embodiment. Constituent members similar to those of the photon generator according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この光子発生装置は、第１光導波路１、第１光導波路１と離間して第１光導波路１に位置整合する発光体２を有する光微小共振器３、光微小共振器３と離間して発光体２に位置整合する偏光制御部４、及び偏光制御部４に励起光を導入する第２光導波路５を備えている。   The photon generator includes an optical microresonator 3 having a light emitter 2 that is spaced apart from the first optical waveguide 1 and the first optical waveguide 1 and aligned with the first optical waveguide 1, and is separated from the optical microresonator 3. A polarization controller 4 that aligns with the light emitter 2 and a second optical waveguide 5 that introduces excitation light into the polarization controller 4 are provided.

本実施形態では、Ｓｉ基板１０と誘電体層１１との間に光吸収層２２が設けられている。光吸収層２２は、ＩｎＧａＡｓ，Ｇｅ，ＳｉＧｅから選ばれた１種等を材料として形成されており、誘電体層１１を形成する前に、Ｓｉ基板１０上に張り合わせ等の手法により形成される。光吸収層２２を設けることにより、第１光導波路１を透過した共鳴励起光のＳｉ基板１０における反射が抑制される。   In the present embodiment, a light absorption layer 22 is provided between the Si substrate 10 and the dielectric layer 11. The light absorption layer 22 is formed using one type selected from InGaAs, Ge, and SiGe as a material, and is formed on the Si substrate 10 by a technique such as bonding before forming the dielectric layer 11. By providing the light absorption layer 22, reflection of the resonance excitation light transmitted through the first optical waveguide 1 on the Si substrate 10 is suppressed.

本実施形態によれば、第１光導波路１への光結合を用いて、高い識別不可能性を有する単一の光子を確実に発生する信頼性の高い光子発生装置が実現する。   According to this embodiment, a highly reliable photon generator that reliably generates a single photon having high indistinguishability using optical coupling to the first optical waveguide 1 is realized.

第３の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、光デバイスとして光子発生装置を開示するが、第１光導波路の下方に反射防止層を備えている点で第１の実施形態と相違する。図７は、第３の実施形態による光子発生装置の概略構成を示す断面図であり、第１の実施形態の図１（ｂ）に対応している。第１の実施形態による光子発生装置と同様の構成部材については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。 Third embodiment)
In the present embodiment, a photon generator is disclosed as an optical device as in the first embodiment, but differs from the first embodiment in that an antireflection layer is provided below the first optical waveguide. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the photon generator according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 1B of the first embodiment. Constituent members similar to those of the photon generator according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この光子発生装置は、第１光導波路１、第１光導波路１と離間して第１光導波路１に位置整合する発光体２を有する光微小共振器３、光微小共振器３と離間して発光体２に位置整合する偏光制御部４、及び偏光制御部４に励起光を導入する第２光導波路５を備えている。   The photon generator includes an optical microresonator 3 having a light emitter 2 that is spaced apart from the first optical waveguide 1 and the first optical waveguide 1 and aligned with the first optical waveguide 1, and is separated from the optical microresonator 3. A polarization controller 4 that aligns with the light emitter 2 and a second optical waveguide 5 that introduces excitation light into the polarization controller 4 are provided.

本実施形態では、Ｓｉ基板１０と誘電体層１１との間に反射防止層２３が設けられている。反射防止層２３は、誘電体の積層構造、例えばＩｎＧａＡｓ及びＧａＡｓ又はＳｉ及びＳｉＯ2が交互に積層された構造に形成されており、誘電体層１１を形成する前に、Ｓｉ基板１０上に張り合わせ等の手法により形成される。反射防止層２３を設けることにより、第１光導波路１を透過した共鳴励起光のＳｉ基板１０における反射が抑制される。 In the present embodiment, an antireflection layer 23 is provided between the Si substrate 10 and the dielectric layer 11. The antireflection layer 23 is formed in a dielectric laminated structure, for example, a structure in which InGaAs and GaAs or Si and SiO 2 are alternately laminated, and is laminated on the Si substrate 10 before the dielectric layer 11 is formed. And the like. By providing the antireflection layer 23, reflection of resonance excitation light transmitted through the first optical waveguide 1 on the Si substrate 10 is suppressed.

本実施形態によれば、第１光導波路１への光結合を用いて、高い識別不可能性を有する単一の光子を確実に発生する信頼性の高い光子発生装置が実現する。   According to this embodiment, a highly reliable photon generator that reliably generates a single photon having high indistinguishability using optical coupling to the first optical waveguide 1 is realized.

（第４の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、光デバイスとして光子発生装置を開示するが、偏光制御部が４５°ミラーを有する構成とされている点で第１の実施形態と相違する。図８は、第４の実施形態による光子発生装置の概略構成を示す模式図であり、（ａ）が断面図、（ｂ）が平面図である。第１の実施形態による光子発生装置と同様の構成部材については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。 (Fourth embodiment)
In the present embodiment, as in the first embodiment, a photon generator is disclosed as an optical device, but is different from the first embodiment in that the polarization control unit has a 45 ° mirror. FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the photon generator according to the fourth embodiment, in which (a) is a cross-sectional view and (b) is a plan view. Constituent members similar to those of the photon generator according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この光子発生装置は、第１光導波路１、光微小共振器３、偏光制御部３１、第２光導波路５、第３光導波路３２、及び４５°ミラー３３を備えている。
光微小共振器３は、第１光導波路１と離間して第１光導波路１に位置整合する発光体２を有している。第２光導波路５は、偏光制御部４に共鳴励起光を導入するための光導波路である。第３光導波路３２は、屈曲部分を有する曲がり導波路であり、当該屈曲部分で第２光導波路５に近接して第２光導波路５と光結合している。４５°ミラー３３は、第２光導波路５の先端部分に設けられており、発光体２への共鳴励起光の照射方向を制御する。 The photon generator includes a first optical waveguide 1, an optical microresonator 3, a polarization controller 31, a second optical waveguide 5, a third optical waveguide 32, and a 45 ° mirror 33.
The optical microresonator 3 includes a light emitter 2 that is spaced apart from the first optical waveguide 1 and aligned with the first optical waveguide 1. The second optical waveguide 5 is an optical waveguide for introducing resonance excitation light into the polarization controller 4. The third optical waveguide 32 is a bent waveguide having a bent portion, and is optically coupled to the second optical waveguide 5 in the vicinity of the second optical waveguide 5 at the bent portion. The 45 ° mirror 33 is provided at the distal end portion of the second optical waveguide 5 and controls the irradiation direction of the resonance excitation light to the light emitter 2.

偏光制御部３１は、図８の破線枠内に示すように、第２光導波路５と第３光導波路３２とが近接して光結合する部分に相当する。本実施形態では、ＴＥ成分の共鳴励起光、又はＴＥ成分にＴＭ成分が混在した共鳴励起光が第２光導波路５に入射した場合、例えばＴＭ成分が第３光導波路３２のみを導波し、ＴＥ成分が第２光導波路５のみを導波する。即ち、曲がり導波路３２により、第２光導波路５から共鳴励起光のＴＥ成分のみが４５°ミラー３３に導入され、４５°ミラー３３から光微小共振器３の発光体２に共鳴励起光が照射される。即ち偏光制御部３１は、発光体２への共鳴励起光の照射を行う際に共鳴励起光の偏光方向及び照射方向の制御を行うものであり、第２光導波路５から導入された共鳴励起光の偏光を制御することができる。   The polarization controller 31 corresponds to a portion where the second optical waveguide 5 and the third optical waveguide 32 are close to each other and optically coupled as shown in a broken line frame in FIG. In this embodiment, when the resonance excitation light of the TE component or the resonance excitation light in which the TM component is mixed into the TE component is incident on the second optical waveguide 5, for example, the TM component is guided only in the third optical waveguide 32, The TE component is guided only through the second optical waveguide 5. That is, only the TE component of the resonance excitation light is introduced from the second optical waveguide 5 to the 45 ° mirror 33 by the bent waveguide 32, and the resonance excitation light is irradiated from the 45 ° mirror 33 to the light emitter 2 of the optical microresonator 3. Is done. That is, the polarization controller 31 controls the polarization direction and the irradiation direction of the resonance excitation light when the light emitting body 2 is irradiated with the resonance excitation light, and the resonance excitation light introduced from the second optical waveguide 5. The polarization of the light can be controlled.

本実施形態では、偏光制御部３１及び４５°ミラー３３により、４５°ミラー３３で反射して出射される共鳴励起光の偏光の方向が第１光導波路１の光伝播方向（ｘ方向）と一致する。これにより、共鳴励起光が第１光導波路１に光結合することなく、共鳴励起光に起因した第１光導波路３へのバックグラウンド光の発生が抑制される。   In the present embodiment, the polarization control unit 31 and the 45 ° mirror 33 cause the polarization direction of the resonance excitation light reflected and emitted by the 45 ° mirror 33 to coincide with the light propagation direction (x direction) of the first optical waveguide 1. To do. Thereby, the resonance excitation light is not optically coupled to the first optical waveguide 1, and the generation of background light to the first optical waveguide 3 due to the resonance excitation light is suppressed.

量子ドットである発光体２は、光微小共振器３において、双極子の方向が第１光導波路１の光伝播方向と非直交、例えば光伝播方向と４５°程度（許容範囲を含めて例えば４０°程度〜５０°程度）となるように配置されている。発光体２の双極子は、共鳴励起光の偏光及び第１光導波路３の伝播光の双方と光結合される。その結果、励起光として共鳴励起光が発光体２に照射された状態で、第１光導波路１を介して発光体２から放出された単一の光子を一つずつ取り出すことができる。   The light emitter 2 which is a quantum dot has a dipole direction in the optical microresonator 3 that is not orthogonal to the light propagation direction of the first optical waveguide 1, for example, about 45 ° with the light propagation direction (for example, 40 degrees including the allowable range). (Degrees to about 50 degrees). The dipole of the light emitter 2 is optically coupled to both the polarization of the resonance excitation light and the propagation light of the first optical waveguide 3. As a result, single photons emitted from the light emitter 2 via the first optical waveguide 1 can be taken out one by one in a state where the resonance light is irradiated as the excitation light.

本実施形態によれば、第１光導波路１への光結合を用いて、高い識別不可能性を有する単一の光子を確実に発生する信頼性の高い光子発生装置が実現する。   According to this embodiment, a highly reliable photon generator that reliably generates a single photon having high indistinguishability using optical coupling to the first optical waveguide 1 is realized.

なお、第１〜第４の実施形態では特に説明していないが、これら実施形態における光子発生装置には、所期の共鳴励起光を発生する光源、及び光子発生装置から発生した単一光子を取り出して検出する検出光学系等が設けられ、光子発生システム等が構成される。   Although not specifically described in the first to fourth embodiments, the photon generator in these embodiments includes a light source that generates the desired resonance excitation light, and a single photon generated from the photon generator. A detection optical system for taking out and detecting the photon generation system and the like are provided.

以下、光子発生装置及びその製造方法の諸態様を付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the photon generator and its manufacturing method will be collectively described as supplementary notes.

（付記１）第１光導波路と、
前記第１光導波路と離間して前記第１光導波路に位置整合する発光体と、
前記発光体と離間して前記発光体に位置整合する偏光制御部と、
前記偏光制御部に励起光を導入する第２光導波路と
を備えたことを特徴とする光デバイス。 (Appendix 1) a first optical waveguide;
A light emitter spaced apart from the first optical waveguide and aligned with the first optical waveguide;
A polarization controller that is spaced apart from the light emitter and aligned with the light emitter;
An optical device comprising: a second optical waveguide that introduces excitation light into the polarization controller.

（付記２）前記偏光制御部は、前記偏光制御部から出射される前記励起光の偏光が前記第１光導波路に対して非結合となるように配置されることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。   (Additional remark 2) The said polarization control part is arrange | positioned so that the polarization | polarized-light of the said excitation light radiate | emitted from the said polarization control part may become a non-coupling | bonding with respect to a said 1st optical waveguide. Optical devices.

（付記３）前記偏光制御部は、前記偏光制御部から出射される前記励起光の偏光の方向が前記第１光導波路の光伝播方向と一致するように配置されることを特徴とする付記２に記載の光デバイス。   (Additional remark 3) The said polarization control part is arrange | positioned so that the direction of the polarization of the said excitation light radiate | emitted from the said polarization control part may correspond with the light propagation direction of the said 1st optical waveguide. The optical device according to.

（付記４）前記発光体は、双極子の方向が前記第１光導波路の光伝播方向と非直交となるように配置されることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の光デバイス。   (Additional remark 4) The said light-emitting body is arrange | positioned so that the direction of a dipole may become non-orthogonal with the light propagation direction of a said 1st optical waveguide, Any one of Additional remark 1-3 characterized by the above-mentioned. Optical device.

（付記５）前記第１光導波路と前記発光体との間に配された第１誘電体層を備えたことを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の光デバイス。   (Additional remark 5) The optical device of any one of Additional remarks 1-4 provided with the 1st dielectric material layer distribute | arranged between the said 1st optical waveguide and the said light-emitting body.

（付記６）前記発光体と前記偏光制御部との間に配された第２誘電体層を備えたことを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の光デバイス。   (Supplementary note 6) The optical device according to any one of supplementary notes 1 to 5, further comprising a second dielectric layer disposed between the light emitter and the polarization controller.

（付記７）前記偏光制御部は、グレーティングカプラであることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の光デバイス。   (Additional remark 7) The said polarization control part is a grating coupler, The optical device of any one of additional marks 1-6 characterized by the above-mentioned.

（付記８）前記第２光導波路と光結合する第３光導波路を備えており、
前記偏光制御部は、前記第２光導波路と前記第３光導波路との光結合部分で構成されていることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の光デバイス。 (Supplementary Note 8) A third optical waveguide that is optically coupled to the second optical waveguide is provided.
The optical device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the polarization control unit is configured by an optical coupling portion between the second optical waveguide and the third optical waveguide.

（付記９）前記発光体は、光共振器に形成された量子ドットであることを特徴とする付記１〜８のいずれか１項に記載の光デバイス。   (Supplementary note 9) The optical device according to any one of supplementary notes 1 to 8, wherein the luminous body is a quantum dot formed in an optical resonator.

（付記１０）前記第１光導波路を透過した励起光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする付記１〜９のいずれか１項に記載の光デバイス。   (Additional remark 10) The optical device of any one of additional marks 1-9 provided with the absorption layer which absorbs the excitation light which permeate | transmitted the said 1st optical waveguide.

（付記１１）前記第１光導波路を透過した励起光の反射を防止する反射防止膜を備えたことを特徴とする付記１〜９のいずれか１項に記載の光デバイス。   (Supplementary note 11) The optical device according to any one of supplementary notes 1 to 9, further comprising an antireflection film that prevents reflection of excitation light transmitted through the first optical waveguide.

（付記１２）第１光導波路を配置する工程と、
前記第１光導波路と離間して前記第１光導波路に位置整合するように発光体を配置する工程と、
前記発光体と離間して前記発光体に位置整合する偏光制御部と、前記偏光制御部に励起光を導入する第２光導波路とを配置する工程と
を備えたことを特徴とする光デバイスの製造方法。 (Supplementary Note 12) A step of arranging the first optical waveguide;
Disposing a light emitter so as to be spaced apart from the first optical waveguide and aligned with the first optical waveguide;
An optical device comprising: a polarization controller that is spaced apart from the light emitter and is aligned with the light emitter; and a second optical waveguide that introduces excitation light into the polarization controller. Production method.

（付記１３）前記偏光制御部を、前記偏光制御部から出射される前記励起光の偏光が前記第１光導波路に対して非結合となるように配置することを特徴とする付記１２に記載の光デバイスの製造方法。   (Additional remark 13) The said polarization control part is arrange | positioned so that the polarization | polarized-light of the said excitation light radiate | emitted from the said polarization control part may become non-coupled with respect to the said 1st optical waveguide, The additional remark 12 characterized by the above-mentioned. Manufacturing method of optical device.

（付記１４）前記偏光制御部を、前記偏光制御部から出射される前記励起光の偏光の方向が前記第１光導波路の光伝播方向と一致するように配置することを特徴とする付記１３に記載の光デバイスの製造方法。   (Supplementary note 14) The supplementary note 13 is characterized in that the polarization control unit is arranged so that a polarization direction of the excitation light emitted from the polarization control unit coincides with a light propagation direction of the first optical waveguide. The manufacturing method of the optical device of description.

（付記１５）前記発光体を、双極子の方向が前記第１光導波路の光伝播方向と非直交となるように配置することを特徴とする付記１２〜１４のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。   (Supplementary note 15) The light according to any one of Supplementary notes 12 to 14, wherein the light emitter is disposed such that a dipole direction is non-orthogonal to a light propagation direction of the first optical waveguide. Device manufacturing method.

（付記１６）前記第１光導波路と前記発光体との間に、第１誘電体層を形成する工程を備えたことを特徴とする付記１２〜１５のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。   (Supplementary note 16) The optical device according to any one of Supplementary notes 12 to 15, further comprising a step of forming a first dielectric layer between the first optical waveguide and the light emitter. Production method.

（付記１７）前記発光体と前記偏光制御部との間に、第２誘電体層を形成する工程を備えたことを特徴とする付記１２〜１６のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。   (Additional remark 17) The process of forming a 2nd dielectric material layer between the said light-emitting body and the said polarization | polarized-light control part was provided, The manufacture of the optical device of any one of Additional remarks 12-16 characterized by the above-mentioned. Method.

（付記１８）前記偏光制御部は、グレーティングカプラであることを特徴とする付記１２〜１７のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。   (Additional remark 18) The said polarization control part is a grating coupler, The manufacturing method of the optical device of any one of additional marks 12-17 characterized by the above-mentioned.

（付記１９）前記第２光導波路と光結合する第３光導波路を配置し、
前記偏光制御部は、前記第２光導波路と前記第３光導波路との光結合部分で構成されることを特徴とする付記１２〜１７のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。 (Supplementary note 19) A third optical waveguide that is optically coupled to the second optical waveguide is disposed.
18. The method of manufacturing an optical device according to any one of appendices 12 to 17, wherein the polarization control unit includes an optical coupling portion between the second optical waveguide and the third optical waveguide.

（付記２０）前記発光体は、ナノビーム共振器に形成された量子ドットであることを特徴とする付記１２〜１９のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。   (Additional remark 20) The said light-emitting body is a quantum dot formed in the nano beam resonator, The manufacturing method of the optical device of any one of additional marks 12-19 characterized by the above-mentioned.

（付記２１）前記第１光導波路を透過した励起光を吸収する吸収層を形成することを特徴とする付記１２〜２０のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。   (Additional remark 21) The manufacturing method of the optical device of any one of Additional remarks 12-20 characterized by forming the absorption layer which absorbs the excitation light which permeate | transmitted the said 1st optical waveguide.

（付記２２）前記第１光導波路を透過した励起光の反射を防止する反射防止膜を形成することを特徴とする付記１２〜２０のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。   (Additional remark 22) The antireflection film which prevents reflection of the excitation light which permeate | transmitted the said 1st optical waveguide is formed, The manufacturing method of the optical device of any one of Additional remark 12-20 characterized by the above-mentioned.

１ 第１光導波路
２ 発光体
３ 光微小共振器
４，３１ 偏光制御部
５ 第２光導波路
１０ Ｓｉ基板
１１，１２，１４ 誘電体層
１３ 孔
２１ スラブ構造
２２ 光吸収層
２３ 反射防止層
３２ 第３光導波路
３３ ４５°ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st optical waveguide 2 Light emitter 3 Optical microresonator 4,31 Polarization control part 5 2nd optical waveguide 10 Si substrate 11, 12, 14 Dielectric layer 13 Hole 21 Slab structure 22 Light absorption layer 23 Antireflection layer 32 1st 3 Optical waveguide 33 45 ° mirror

Claims (15)

第１光導波路と、
前記第１光導波路と離間して前記第１光導波路に位置整合する発光体と、
前記発光体と離間して前記発光体に位置整合する偏光制御部と、
前記偏光制御部に励起光を導入する第２光導波路と
を備えたことを特徴とする光デバイス。 A first optical waveguide;
A light emitter spaced apart from the first optical waveguide and aligned with the first optical waveguide;
A polarization controller that is spaced apart from the light emitter and aligned with the light emitter;
An optical device comprising: a second optical waveguide that introduces excitation light into the polarization controller. 前記偏光制御部は、前記偏光制御部から出射される前記励起光の偏光が前記第１光導波路に対して非結合となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。   2. The optical device according to claim 1, wherein the polarization controller is arranged so that the polarization of the excitation light emitted from the polarization controller is uncoupled from the first optical waveguide. . 前記偏光制御部は、前記偏光制御部から出射される前記励起光の偏光の方向が前記第１光導波路の光伝播方向と一致するように配置されることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。   3. The polarization control unit according to claim 2, wherein the polarization control unit is disposed so that a polarization direction of the excitation light emitted from the polarization control unit coincides with a light propagation direction of the first optical waveguide. Optical device. 前記発光体は、双極子の方向が前記第１光導波路の光伝播方向と非直交となるように配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光デバイス。   4. The optical device according to claim 1, wherein the light emitter is disposed such that a dipole direction is not orthogonal to a light propagation direction of the first optical waveguide. 5. 前記第１光導波路と前記発光体との間に配された第１誘電体層を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光デバイス。   The optical device according to claim 1, further comprising a first dielectric layer disposed between the first optical waveguide and the light emitter. 前記発光体と前記偏光制御部との間に配された第２誘電体層を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光デバイス。   The optical device according to claim 1, further comprising a second dielectric layer disposed between the light emitter and the polarization controller. 前記偏光制御部は、グレーティングカプラであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein the polarization controller is a grating coupler. 前記第２光導波路と光結合する第３光導波路を備えており、
前記偏光制御部は、前記第２光導波路と前記第３光導波路との光結合部分で構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光デバイス。 A third optical waveguide optically coupled to the second optical waveguide;
The optical device according to claim 1, wherein the polarization control unit is configured by an optical coupling portion between the second optical waveguide and the third optical waveguide. 前記発光体は、光共振器に形成された量子ドットであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein the light emitter is a quantum dot formed in an optical resonator. 前記第１光導波路を透過した励起光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光デバイス。   The optical device according to claim 1, further comprising an absorption layer that absorbs excitation light transmitted through the first optical waveguide. 前記第１光導波路を透過した励起光の反射を防止する反射防止膜を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光デバイス。   The optical device according to any one of claims 1 to 9, further comprising an antireflection film that prevents reflection of excitation light transmitted through the first optical waveguide. 第１光導波路を配置する工程と、
前記第１光導波路と離間して前記第１光導波路に位置整合するように発光体を配置する工程と、
前記発光体と離間して前記発光体に位置整合する偏光制御部と、前記偏光制御部に励起光を導入する第２光導波路とを配置する工程と
を備えたことを特徴とする光デバイスの製造方法。 Arranging the first optical waveguide;
Disposing a light emitter so as to be spaced apart from the first optical waveguide and aligned with the first optical waveguide;
An optical device comprising: a polarization controller that is spaced apart from the light emitter and is aligned with the light emitter; and a second optical waveguide that introduces excitation light into the polarization controller. Production method. 前記偏光制御部を、前記偏光制御部から出射される前記励起光の偏光が前記第１光導波路に対して非結合となるように配置することを特徴とする請求項１２に記載の光デバイスの製造方法。   13. The optical device according to claim 12, wherein the polarization controller is arranged so that the polarization of the excitation light emitted from the polarization controller is uncoupled from the first optical waveguide. Production method. 前記偏光制御部を、前記偏光制御部から出射される前記励起光の偏光の方向が前記第１光導波路の光伝播方向と一致するように配置することを特徴とする請求項１３に記載の光デバイスの製造方法。   The light according to claim 13, wherein the polarization controller is arranged so that a direction of polarization of the excitation light emitted from the polarization controller matches a light propagation direction of the first optical waveguide. Device manufacturing method. 前記発光体を、双極子の方向が前記第１光導波路の光伝播方向と非直交となるように配置することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。   The optical device according to any one of claims 12 to 14, wherein the light emitter is disposed so that a dipole direction thereof is non-orthogonal with a light propagation direction of the first optical waveguide. Method.
JP2017160437A 2017-08-23 2017-08-23 Optical device and its manufacturing method Active JP6901087B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017160437A JP6901087B2 (en) 2017-08-23 2017-08-23 Optical device and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017160437A JP6901087B2 (en) 2017-08-23 2017-08-23 Optical device and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019039984A true JP2019039984A (en) 2019-03-14
JP6901087B2 JP6901087B2 (en) 2021-07-14

Family

ID=65727152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017160437A Active JP6901087B2 (en) 2017-08-23 2017-08-23 Optical device and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6901087B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021048560A1 (en) * 2019-09-13 2021-03-18 The University Of Sheffield Single photon sources
WO2022210855A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide element, and optical modulation device and optical transmission device which use same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040175087A1 (en) * 2002-12-04 2004-09-09 Marin Soljacic Using electro-magnetically induced transparency in photonic crystal cavities to obtain large non-linear effects
JP2011054777A (en) * 2009-09-02 2011-03-17 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Single-photon generator
JP2016004147A (en) * 2014-06-17 2016-01-12 日本電信電話株式会社 Optical circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040175087A1 (en) * 2002-12-04 2004-09-09 Marin Soljacic Using electro-magnetically induced transparency in photonic crystal cavities to obtain large non-linear effects
JP2011054777A (en) * 2009-09-02 2011-03-17 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Single-photon generator
JP2016004147A (en) * 2014-06-17 2016-01-12 日本電信電話株式会社 Optical circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
勝見亮太他: "転写プリント法による量子ドット−ナノ共振器−細線導波路結合系の作成とその評価", 第６４回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集, vol. １５ａ−Ｅ２０５−１２, JPN6021007938, 14 March 2017 (2017-03-14), JP, ISSN: 0004460384 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021048560A1 (en) * 2019-09-13 2021-03-18 The University Of Sheffield Single photon sources
EP4028807A1 (en) * 2019-09-13 2022-07-20 The University of Sheffield Single photon sources
WO2022210855A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide element, and optical modulation device and optical transmission device which use same

Also Published As

Publication number Publication date
JP6901087B2 (en) 2021-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rickert et al. Optimized designs for telecom-wavelength quantum light sources based on hybrid circular Bragg gratings
US6785454B2 (en) Optical waveguide and optical circuit base component
JP6365855B2 (en) Apparatus and method for a waveguide polarizer with a series of bends
US9128240B2 (en) Spot-size converter, manufacturing method thereof, and integrated optical circuit device
CA2822685C (en) Low loss directional coupling between highly dissimilar optical waveguides for high refractive index integrated photonic circuits
US20090140275A1 (en) Nanoparticle coupled to waveguide
US7515790B2 (en) Two-dimensional planar photonic crystal superprism device and method of manufacturing the same
US20140153600A1 (en) Optical Light Source
Olivier et al. Improved 60 degree bend transmission of submicron-width waveguides defined in two-dimensional photonic crystals
JPS60502021A (en) Optical fiber beam splitter/coupler for intrawave guide
JP5317122B2 (en) Single photon generator
JP2018189875A (en) Optical connection structure and forming method thereof
JP2019039984A (en) Optical device and manufacturing method thereof
JP2011192876A (en) Photonic crystal light source device
EP3338331B1 (en) On-chip broadband light source
US9057828B2 (en) Multi-port light sources of photonic integrated circuits
JP6279983B2 (en) Optical circuit
KR102294478B1 (en) Quantum light source manufacturing method and quantum light transmission appratus using quantum light source
JP6601662B2 (en) Single photon generator
US8019186B2 (en) Photonic crystal circuit comprising a guided mode adapter and optical system including said circuit coupled with an optical fiber
WO2023058217A1 (en) Nanowire laser and manufacturing method therefor
Yamada et al. Micro-lightwave circuits based on photonic crystal
Keeler Wavelength division multiplexed optical interconnects using short pulses
Zhong et al. Quantum Interconnect Technologies based on Epitaxial Rare-earth Doped Materials
Burakowski et al. Heterogeneous integration of single InAs/InP quantum dots with the SOI chip using direct bonding

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170922

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200501

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210309

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210426

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210525

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210608

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6901087

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150