An excited emitter go to the ground state after a while. People had thought this spontaneous emission ratio was inherent value from matter to matter and couldn’t be changed artificially. But E. M. Purcell predict that by putting the emitter in a microcavity resonant with transition frequency of it, it is possible to enhance the spontaneous emission [1]. To apply enhanced spontaneous emission to optical quantum information devices, there are three key requirements for a microcavity : an ultra-small mode volume, a wide tuning range of the resonance frequency, and lossless coupling of photons to optical fibers. Although there are a variety of the microcavities, conventional microcavities don’t meet these three requirement. In my study, I succeeded in fabricating the cavity to meet these three requirement, tuning the range of the cavity resonance frequency, coupling an emitter with the cavity and observing enhanced spontaneous emission from the cavity-emitter hybrid system.
励起状態の発光体はやがて自然放出を起こして基底状態に遷移する。この自然放出レートは物質に固有な量で、人為的に操作できないと考えられてきた。しかし1946年にE. M. Purclellは、遷移周波数に共鳴する共振器の中に励起状態の発光体を置くと、その自然放出レートは増大すると予想した [1] 。 自然放出レートの増強を光量子デバイスへ応用するためには、小さなモード体積、十分な共鳴波長可変幅、ファイバへの高結合効率をもつ微小共振器が必要となる。これまでにさまざまな微小共振器が開発されているが、この3点すべてを満たす共振器は存在しなかった。 本研究では、3点すべてを満たすナノファイバブラッグ共振器を作成し、共鳴波長の制御に成功した。さらに、共振器と発光体の結合を実現し、自然放出の増強と思われる現象を観測した。