(57)【要約】【課題】  光子検出器への入射光子数が未知であっても、更に、伝搬損失が避けられないような状況下でも、二台の光子検出器の量子効率を同時に、正確に測定するために必要な量子効率測定装置を提供すること。【解決手段】  光ファイバを切り替えて接続した状態で相関光子対発生装置１で発生したシグナル光子とアイドラ光子をそれぞれの光子検出器９、１１で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器１３、１４により計数して単計数率を求め、両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器１５により計数して同時計数率を求めて、それぞれの単計数率と同時計数率との関係からシグナル光子とアイドラ光子を検出するそれぞれの光子検出器における量子効率を求める。【選択図】  図５
2008268029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相関光子対を発生するための非線形導波路とその両側に配置した一対の光ファイバからなる相関光子対発生装置と、前記非線形導波路を励起する励起光源と、前記相関光子対をシグナル光子とアイドラ光子に分離し、それぞれ異なる光子検出器に入射させる無偏光ビームスプリッタと、前記シグナル光子とアイドラ光子をそれぞれ個別に検出する２つの光子検出器と、前記それぞれの光子検出器の検出出力を個別に計数する２つの計数器と、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器とを有する装置において、
前記励起光源と前記非線形導波路の間および前記非線形導波路と前記無偏光ビームスプリッタの間を着脱自在に光ファイバで接続すると共に、前記無偏光ビームスプリッタの前記それぞれの光子の出力側をそれぞれ前記光子検出器に接続し、前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求め、前記励起光源と前記相関光子対発生装置の間および前記相関光子対発生装置と前記無偏光ビームスプリッタ間に対して、前記光ファイバを切り替えて接続した状態で前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求めて、前記それぞれの単計数率と前記同時計数率との関係から前記シグナル光子とアイドラ光子を検出する前記それぞれの光子検出器の量子効率を求めることを特徴とする量子効率測定方法。
【請求項２】
前記非線形導波路とその両側に配置した前記一対の光ファイバのそれぞれとの間の透過率ｐ、ｑがｐ≠１、ｑ≠１であることを特徴とする請求項１記載の量子効率測定方法。
【請求項３】
上記光子検出器では開ゲート時のみ光子検出を行い、光子検出と同期して電圧パルスを発生し、上記二台の計数器は単位ゲート当たりの単計数率をそれぞれ独立に測定し、上記同時計数器により同時刻に発生した前記電圧パルスに対して、単位ゲート当たりの同時計数率を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の量子効率測定方法。
【請求項４】
無偏光ビームスプリッタを透過した光子をシグナル光子、反射した光子をアイドラ光子としたとき、上記相関光子対発生装置で発生した光子対に対して、分岐比５０％の無偏光ビームスプリッタが上記光子対出射側に設置され、確率５０％で、光子対が、シグナル・アイドラ光子に分離されるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の量子効率測定方法。
【請求項５】
シグナル光子用の光子検出器の量子効率をα、アイドラ光子用の単一光子検出器の量子効率をβとし、相関光子対発生装置の光子対発生率をμとし、上記励起光源と無偏光ビームスプリッタに対して相関光子対発生装置を一定の接続状態としたとき、前記無偏光ビームスプリッタにより分離される光子対に対して、光子対発生率をμＢとし、各単計数率を、それぞれＳＡ＝ｐαμＢ、ＩＡ＝ｐβμＢで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＡ＝０．５ｐ２αβμＢで与え、ｐを非線形導波路と前記一定の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与え、前記一定の接続状態と逆の接続状態にしたとき、無偏光ビームスプリッタにより分離された光子対に対して、光子対発生率をμＡとし、各単計数率を、それぞれＳＢ＝ｑαμＡ、ＩＢ＝ｑβμＡで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＢ＝０．５ｑ２αβμＡで与え、ｑを非線形導波路と前記一定の接続状態と逆の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与えるとき、同時計数率ＣＡとＣＢの積が、
ＣＡ・ＣＢ＝０．２５ｐ２ｑ２α２β２μＡμＢ
で与えられ、Ｚ＝ｐｑとすれば
ＪＣ≡ＣＡ・ＣＢ＝０．２５Ｚ２α２β２μＡμＢ
となり、単計数率ＳＡとＳＢの積が、
ＪＳ≡ＳＡ・ＳＢ＝ｐｑα２μＡμＢ＝Ｚα２μＡμＢ
となり、ＪＣとＪＳの比が
ＪＣ／ＪＳ＝０．２５Ｚβ２
となり、光子検出器の量子効率βが
β＝２√（ＪＣ／ＪＳ／Ｚ）
で求められることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の量子効率測定方法。
【請求項６】
シグナル光子用の光子検出器の量子効率をα、アイドラ光子用の単一光子検出器の量子効率をβとし、相関光子対発生装置の光子対発生率をμとし、両側の励起光源と無偏光ビームスプリッタに対して相関光子対発生装置を一定の接続状態としたとき、前記無偏光ビームスプリッタにより分離される光子対に対して、光子対発生率をμＢとし、各単計数率を、それぞれＳＡ＝ｐαμＢ、ＩＡ＝ｐβμＢで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＡ＝０．５ｐ２αβμＢで与え、ｐを非線形導波路と前記一定の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与え、前記一定の接続状態と逆の接続状態にしたとき、無偏光ビームスプリッタにより分離された光子対に対して、光子対発生率をμＡとし、各単計数率を、それぞれＳＢ＝ｑαμＡ、ＩＢ＝ｑβμＡで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＢ＝０．５ｑ２αβμＡで与え、ｑを非線形導波路と前記一定の接続状態と逆の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与えるとき、
同時計数率ＣＡとＣＢの積が、
ＣＡ・ＣＢ＝０．２５ｐ２ｑ２α２β２μＡμＢ
で与えられ、Ｚ＝ｐｑとすれば
ＪＣ≡ＣＡ・ＣＢ＝０．２５Ｚ２α２β２μＡμＢ
となり、単計数率ＩＡとＩＢの積が、
ＪＩ≡ＩＡ・ＩＢ＝ｐｑβ２μＡμＢ＝Ｚβ２μＡμＢ
となり、ＪＣとＪＩの比が
ＪＣ／ＪＩ＝０．２５Ｚα２
となり、光子検出器の量子効率αが
α＝２√（ＪＣ／ＪＩ／Ｚ）
で求められることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の量子効率測定方法。
【請求項７】
参照光源の光強度を単位ゲート当たりの光子数νで表すとき、前記相関光子対と同じ波長を持つ参照光源と前記二台の光子検出器の一方を接続し、単計数率Ｘ＝ανを測定し、参照光源と前記光子検出器の間に前記相関光子対発生装置を設置して、導波路透過後の単計数率Ｙ＝ｐｑανを測定し、前記相関光子対発生装置の透過率Ｚ＝ｐｑを求めることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の量子効率測定方法。
【請求項８】
前記単計数率を、Ｘ＜＜１、及び、Ｙ＜＜１となるように請求項７記載の参照光源の光強度を調整することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の量子効率測定方法。
【請求項９】
相関光子対を発生するための非線形導波路とその両側に配置した一対の光ファイバからなる相関光子対発生装置と、前記非線形導波路を励起する励起光源と、前記相関光子対をシグナル光子とアイドラ光子に分離し、それぞれ異なる光子検出器に入射させる無偏光ビームスプリッタと、前記シグナル光子とアイドラ光子をそれぞれ個別に検出する２つの光子検出器と、前記それぞれの光子検出器の検出出力を個別に計数する２つの計数器と、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器を有する装置において、
前記励起光源と前記非線形導波路の間および前記非線形導波路と前記無偏光ビームスプリッタの間を着脱自在に光ファイバで接続すると共に、前記無偏光ビームスプリッタの前記それぞれの光子の出力側をそれぞれ前記光子検出器に接続し、前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求め、前記励起光源と前記相関光子対発生装置の間および前記相関光子対発生装置と前記無偏光ビームスプリッタ間に対して、前記光ファイバを切り替えて接続した状態で前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求めて、前記それぞれの単計数率と前記同時計数率との関係から前記シグナル光子とアイドラ光子を検出する前記それぞれの光子検出器における量子効率を求めることを特徴とする量子効率測定装置。
【請求項１０】
前記非線形導波路とその両側に配置した前記一対の光ファイバのそれぞれとの間の透過率ｐ、ｑがｐ≠１、ｑ≠１であることを特徴とする請求項９記載の量子効率測定装置。
【請求項１１】
上記光子検出器では開ゲート時のみ光子検出を行い、光子検出と同期して電圧パルスを発生し、上記二台の計数器は単位ゲート当たりの単計数率をそれぞれ独立に測定し、上記同時計数器により同時刻に発生した前記電圧パルスに対して、単位ゲート当たりの同時計数率を求めることを特徴とする請求項９又は１０記載の量子効率測定装置。
【請求項１２】
無偏光ビームスプリッタを透過した光子をシグナル光子、反射した光子をアイドラ光子としたとき、上記相関光子対発生装置で発生した光子対に対して、分岐比５０％の無偏光ビームスプリッタが上記光子対出射側に設置され、確率５０％で、光子対が、シグナル・アイドラ光子に分離されるようにしたことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項記載の量子効率測定装置。
【請求項１３】
シグナル光子用の光子検出器の量子効率をα、アイドラ光子用の単一光子検出器の量子効率をβとし、相関光子対発生装置の光子対発生率をμとし、上記励起光源と無偏光ビームスプリッタに対して相関光子対発生装置を一定の接続状態としたとき、前記無偏光ビームスプリッタにより分離される光子対に対して、光子対発生率をμＢとし、各単計数率を、それぞれＳＡ＝ｐαμＢ、ＩＡ＝ｐβμＢで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＡ＝０．５ｐ２αβμＢで与え、ｐを非線形導波路と前記一定の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与え、前記一定の接続状態と逆の接続状態にしたとき、無偏光ビームスプリッタにより分離された光子対に対して、光子対発生率をμＡとし、各単計数率を、それぞれＳＢ＝ｑαμＡ、ＩＢ＝ｑβμＡで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＢ＝０．５ｑ２αβμＡで与え、ｑを非線形導波路と前記一定の接続状態と逆の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与えるとき、同時計数率ＣＡとＣＢの積が、
ＣＡ・ＣＢ＝０．２５ｐ２ｑ２α２β２μＡμＢ
で与えられ、Ｚ＝ｐｑとすれば
ＪＣ≡ＣＡ・ＣＢ＝０．２５Ｚ２α２β２μＡμＢ
となり、単計数率ＳＡとＳＢの積が、
ＪＳ≡ＳＡ・ＳＢ＝ｐｑα２μＡμＢ＝Ｚα２μＡμＢ
となり、ＪＣとＪＳの比が
ＪＣ／ＪＳ＝０．２５Ｚβ２
となり、光子検出器の量子効率βが
β＝２√（ＪＣ／ＪＳ／Ｚ）
で求められることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項記載の量子効率測定装置。
【請求項１４】
シグナル光子用の光子検出器の量子効率をα、アイドラ光子用の単一光子検出器の量子効率をβとし、相関光子対発生装置の光子対発生率をμとし、
両側の励起光源と無偏光ビームスプリッタに対して相関光子対発生装置を一定の接続状態としたとき、前記無偏光ビームスプリッタにより分離される光子対に対して、光子対発生率をμＢとし、各単計数率を、それぞれＳＡ＝ｐαμＢ、ＩＡ＝ｐβμＢで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＡ＝０．５ｐ２αβμＢで与え、ｐを非線形導波路と前記一定の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与え、
前記一定の接続状態と逆の接続状態にしたとき、無偏光ビームスプリッタにより分離された光子対に対して、光子対発生率をμＡとし、各単計数率を、それぞれＳＢ＝ｑαμＡ、ＩＢ＝ｑβμＡで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＢ＝０．５ｑ２αβμＡで与え、ｑを非線形導波路と前記一定の接続状態と逆の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与えるとき、
同時計数率ＣＡとＣＢの積が、
ＣＡ・ＣＢ＝０．２５ｐ２ｑ２α２β２μＡμＢ
で与えられ、Ｚ＝ｐｑから
ＪＣ≡ＣＡ・ＣＢ＝０．２５Ｚ２α２β２μＡμＢ
となり、単計数率ＩＡとＩＢの積が、
ＪＩ≡ＩＡ・ＩＢ＝ｐｑβ２μＡμＢ＝Ｚβ２μＡμＢ
となり、ＪＣとＪＩの比が
ＪＣ／ＪＩ＝０．２５Ｚα２
となり、光子検出器の量子効率αが
α＝２√（ＪＣ／ＪＩ／Ｚ）
で求められることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項記載の量子効率測定装置。
【請求項１５】
参照光源の光強度を単位ゲート当たりの光子数νで表すとき、前記相関光子対と同じ波長を持つ参照光源と前記二台の光子検出器の一方を接続し、単計数率Ｘ＝ανを測定し、参照光源と前記光子検出器の間に前記相関光子対発生装置を設置して、導波路透過後の単計数率Ｙ＝ｐｑανを測定し、前記相関光子対発生装置の透過率Ｚ＝ｐｑを求めることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項記載の量子効率測定装置。
【請求項１６】
前記単計数率を、Ｘ＜＜１、及び、Ｙ＜＜１となるように請求項１５記載の参照光源の光強度を調整することを特徴とする請求項８乃至１５のいずれか１項記載の量子効率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光子検出器を必要とする光通信・情報処理分野（量子暗号等）、レーザーライダー等の極微弱光検出を必要とする光応用計測分野、等で必要となる正確な光子検出を行うための量子効率測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、極微弱な光子を正確に検出するために以下のような量子効率測定方法が提案されている。
特許文献１では、極微弱コヒーレント光を光子検出器に入射して得られる光子検出時刻の時間間隔分析から量子効率を求めている。
非特許文献１では、極微弱コヒーレント光を光子検出器に入射して求められる単独検出事象発生率（「単計数率」という）の入射光子依存性から量子効率を測定している。
【０００３】
非特許文献２では、相関光子対を利用して二台の光子検出器の量子効率を測定している。図１は非特許文献２の量子効率測定法の説明図である。図１では、光子対発生用非線形結晶（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｃｒｙｓｔａｌ）に入射した周波数ωｐの一つの光子は、周波数ω１とω２のそれぞれ１つの光子（周波数ω１のシグナル光子、周波数ω２のアイドラ光子）として出力される。つまり、短い波長の１つの光子を入射すると、かならず波長の長い２つの光子を同時に出射する。周波数ω１のシグナル光子は光子検出器（ＤＵＴ）で検出され、計数器（Ｃｏｕｎｔｅｒ）により、単計数率（ＳＡ、ＩＡ）が測定される。周波数ω２のアイドラ光子は光子検出器（Ｔｒｉｇｇｅｒ）で検出され、計数器（Ｃｏｕｎｔｅｒ）により、単計数率（ＳＡ、ＩＡ）が測定される。両計数器（Ｃｏｕｎｔｅｒ）のカウント値に基づき同時計数器（Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ  Ｃｏｕｎｔｅｒ）により、同時検出事象発生率（以下、「同時計数率」という）（ＣＡ）が測定される。透過率が、ｆ＝ｇ＝１であれば、η１＝ＣＡ／ＩＡ、η２＝ＣＡ／ＳＡとなり、量子効率を求めることができる。
【０００４】
非特許文献２は、相関光子対を利用して二台の光子検出器の量子効率を測定している。但し、光子対発生用非線形結晶（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｃｒｙｓｔａｌ）に対して励起光源は片側にのみ設置され、計数器（Ｃｏｕｎｔｅｒ）により、単計数率（ＳＡ、ＩＡ）が測定され、同時計数器（Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ  Ｃｏｕｎｔｅｒ）により、同時計数率（ＣＡ）が測定される。このとき、シグナル光子を検出する光子検出器（ＤＵＴ）の量子効率をη１、アイドラ光子を検出する光子検出器（Ｔｒｉｇｇｅｒ）の量子効率をη２とし、光子対発生率をμと記述すれば、単計数率は、ＳＡ＝ｆ・η１・μ、ＩＡ＝ｇ・η２・μで与えられ、同時計数率は、ＣＡ＝ｆｇ・η１・η２・μとなる。但し、非線形結晶と光子検出器（ＤＵＴ）との間で発生する透過率、及び、非線形結晶と光子検出器（Ｔｒｉｇｇｅｒ）との間で発生する透過率を、それぞれ、ｆ、ｇで示す。透過率が、ｆ＝ｇ＝１であれば、η１＝ＣＡ／ＩＡ、η２＝ＣＡ／ＳＡとなり、量子効率を求めることができる。尚、図中のω１、ω２は、それぞれ、シグナル光子、アイドラ光子の周波数、ωｐは励起光源の周波数である。
【特許文献１】特許第３７７４７６５号公報
【非特許文献１】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌｕｍｅ２０，Ｎｕｍｂｅｒ１４，ｐ．５９６（発行年１９８４）
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｖｏｌｕｍｅ５１，Ｎｕｍｂｅｒ９−１０，ｐ．１５４９（発行年２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、極微弱コヒーレント光を光子検出器に入射して得られる光子検出時刻の時間間隔分析から量子効率を求めているが、入射光子数が既知でなければ量子効率を求めることができない。
非特許文献１では、極微弱コヒーレント光を光子検出器に入射して求められる単計数率の入射光子依存性から量子効率を測定しているが、特許文献１同様、入射光子数が既知でなければ量子効率を求めることができない。
非特許文献２は、透過率が、ｆ＝ｇ＝１であれば、η１＝ＣＡ／ＩＡ、η２＝ＣＡ／ＳＡとなり、量子効率を求めることができるが、一般には、非線形結晶から各光子検出器までの間で発生する伝搬損失は避けられない。このため、伝搬損失に基づいて透過率がｆ≠１、損失ｇ≠１となり、量子効率の測定も不正確になる。また、透過率ｆ、透過率ｇを正確に測定する手段も提供されていない。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来例の問題点に鑑み、光子検出器への入射光子数が未知であっても、更に、伝搬損失が避けられないような状況下でも、二台の光子検出器の量子効率を同時に、正確に測定するために必要な量子効率測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の解決手段を採用する。
（１）量子効率測定方法は、相関光子対を発生するための非線形導波路とその両側に配置した一対の光ファイバからなる相関光子対発生装置と、前記非線形導波路を励起する励起光源と、前記相関光子対をシグナル光子とアイドラ光子に分離し、それぞれ異なる光子検出器に入射させる無偏光ビームスプリッタと、前記シグナル光子とアイドラ光子をそれぞれ個別に検出する２つの光子検出器と、前記それぞれの光子検出器の検出出力を個別に計数する２つの計数器と、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器とを有する装置において、前記励起光源と前記非線形導波路の間および前記非線形導波路と前記無偏光ビームスプリッタの間を着脱自在に光ファイバで接続すると共に、前記無偏光ビームスプリッタの前記それぞれの光子の出力側をそれぞれ前記光子検出器に接続し、前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求め、前記励起光源と前記相関光子対発生装置の間および前記相関光子対発生装置と前記無偏光ビームスプリッタ間に対して、前記光ファイバを切り替えて接続した状態で前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求めて、前記それぞれの単計数率と前記同時計数率との関係から前記シグナル光子とアイドラ光子を検出する前記それぞれの光子検出器における量子効率を求めることを特徴とする。
【０００８】
（２）上記（１）記載の量子効率測定方法は、前記非線形導波路とその両側に配置した前記一対の光ファイバのそれぞれとの間の透過率ｐ、ｑがｐ≠１、ｑ≠１であることを特徴とする。
（３）上記（１）又は（２）記載の量子効率測定方法は、上記光子検出器が開ゲート時のみ光子検出を行い、光子検出と同期して電圧パルスを発生し、上記二台の計数器は単位ゲート当たりの単計数率をそれぞれ独立に測定し、上記同時計数器により同時刻に発生した前記電圧パルスに対して、単位ゲート当たりの同時計数率を求めることを特徴とする。
（４）上記（１）乃至（３）のいずれか１項記載の量子効率測定方法は、無偏光ビームスプリッタを透過した光子をシグナル光子、反射した光子をアイドラ光子としたとき、上記相関光子対発生装置で発生した光子対に対して、分岐比５０％の無偏光ビームスプリッタが上記光子対出射側に設置され、確率５０％で、光子対が、シグナル・アイドラ光子に分離されるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれか１項記載の量子効率測定方法は、シグナル光子用の光子検出器の量子効率をα、アイドラ光子用の単一光子検出器の量子効率をβとし、相関光子対発生装置の光子対発生率をμとし、上記記載の励起光源と無偏光ビームスプリッタに対して相関光子対発生装置を一定の接続状態としたとき、前記無偏光ビームスプリッタにより分離される光子対に対して、光子対発生率をμＢとし、各単計数率を、それぞれＳＡ＝ｐαμＢ、ＩＡ＝ｐβμＢで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＡ＝０．５ｐ２αβμＢで与え、ｐを非線形導波路と前記一定の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与え、前記一定の接続状態と逆の接続状態にしたとき、無偏光ビームスプリッタにより分離された光子対に対して、光子対発生率をμＡとし、各単計数率を、それぞれＳＢ＝ｑαμＡ、ＩＢ＝ｑβμＡで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＢ＝０．５ｑ２αβμＡで与え、ｑを非線形導波路と前記一定の接続状態と逆の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与えるとき、同時計数率ＣＡとＣＢの積が、
ＣＡ・ＣＢ＝０．２５ｐ２ｑ２α２β２μＡμＢ
で与えられ、Ｚ＝ｐｑとすれば
ＪＣ≡ＣＡ・ＣＢ＝０．２５Ｚ２α２β２μＡμＢ
となり、単計数率ＳＡとＳＢの積が、
ＪＳ≡ＳＡ・ＳＢ＝ｐｑα２μＡμＢ＝Ｚα２μＡμＢ
となり、ＪＣとＪＳの比が
ＪＣ／ＪＳ＝０．２５Ｚβ２
となり、光子検出器の量子効率βが
β＝２√（ＪＣ／ＪＳ／Ｚ）
で求められることを特徴とする。
【００１０】
（６）上記（１）乃至（５）のいずれか１項記載の量子効率測定方法は、シグナル光子用の光子検出器の量子効率をα、アイドラ光子用の単一光子検出器の量子効率をβとし、相関光子対発生装置の光子対発生率をμとし、
両側の励起光源と無偏光ビームスプリッタに対して相関光子対発生装置を一定の接続状態としたとき、前記無偏光ビームスプリッタにより分離される光子対に対して、光子対発生率をμＢとし、各単計数率を、それぞれＳＡ＝ｐαμＢ、ＩＡ＝ｐβμＢで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＡ＝０．５ｐ２αβμＢで与え、ｐを非線形導波路と前記一定の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与え、
前記一定の接続状態と逆の接続状態にしたとき、無偏光ビームスプリッタにより分離された光子対に対して、光子対発生率をμＡとし、各単計数率を、それぞれＳＢ＝ｑαμＡ、ＩＢ＝ｑβμＡで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＢ＝０．５ｑ２αβμＡで与え、ｑを非線形導波路と前記一定の接続状態と逆の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与えるとき、
同時計数率ＣＡとＣＢの積が、
ＣＡ・ＣＢ＝０．２５ｐ２ｑ２α２β２μＡμＢ
で与えられ、Ｚ＝ｐｑから
ＪＣ≡ＣＡ・ＣＢ＝０．２５Ｚ２α２β２μＡμＢ
となり、単計数率ＩＡとＩＢの積が、
ＪＩ≡ＩＡ・ＩＢ＝ｐｑβ２μＡμＢ＝Ｚβ２μＡμＢ
となり、ＪＣとＪＩの比が
ＪＣ／ＪＩ＝０．２５Ｚα２
となり、光子検出器の量子効率αが
α＝２√（ＪＣ／ＪＩ／Ｚ）
で求められることを特徴とする。
【００１１】
（７）上記（１）乃至（６）のいずれか１項記載の量子効率測定方法は、参照光源の光強度を単位ゲート当たりの光子数νで表すとき、前記相関光子対と同じ波長を持つ参照光源と前記二台の光子検出器の一方を接続し、単計数率Ｘ＝ανを測定し、参照光源と前記光子検出器の間に前記相関光子対発生装置を設置して、導波路透過後の単計数率Ｙ＝ｐｑανを測定し、前記相関光子対発生装置の透過率Ｚ＝ｐｑを求めることを特徴とする。
（８）上記（１）乃至（７）のいずれか１項記載の量子効率測定方法は、前記単計数率を、Ｘ＜＜１、及び、Ｙ＜＜１となるように前記参照光源の光強度を調整することを特徴とする。
【００１２】
（９）量子効率測定装置は、相関光子対を発生するための非線形導波路とその両側に配置した一対の光ファイバからなる相関光子対発生装置と、前記非線形導波路を励起する励起光源と、前記相関光子対をシグナル光子とアイドラ光子に分離し、それぞれ異なる光子検出器に入射させる無偏光ビームスプリッタと、前記シグナル光子とアイドラ光子をそれぞれ個別に検出する２つの光子検出器と、前記それぞれの光子検出器の検出出力を個別に計数する２つの計数器と、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器とを有する装置において、前記励起光源と前記非線形導波路の間および前記非線形導波路と前記無偏光ビームスプリッタの間を着脱自在に光ファイバで接続すると共に、前記無偏光ビームスプリッタの前記それぞれの光子の出力側をそれぞれ前記光子検出器に接続し、前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求め、前記励起光源と前記相関光子対発生装置の間および前記相関光子対発生装置と前記無偏光ビームスプリッタ間に対して、前記光ファイバを切り替えて接続した状態で前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求めて、前記それぞれの単計数率と前記同時計数率との関係から前記シグナル光子とアイドラ光子を検出する前記それぞれの光子検出器における量子効率を求めることを特徴とする。
【００１３】
（１０）上記（９）記載の量子効率測定装置は、前記非線形導波路とその両側に配置した前記一対の光ファイバのそれぞれとの間の透過率ｐ、ｑがｐ≠１、ｑ≠１であることを特徴とする。
（１１）上記（９）又は（１０）記載の量子効率測定装置は、上記光子検出器が開ゲート時のみ光子検出を行い、光子検出と同期して電圧パルスを発生し、上記二台の計数器は単位ゲート当たりの単計数率をそれぞれ独立に測定し、上記同時計数器により同時刻に発生した前記電圧パルスに対して、単位ゲート当たりの同時計数率を求めることを特徴とする。
（１２）上記（９）乃至（１１）のいずれか１項記載の量子効率測定装置は、無偏光ビームスプリッタを透過した光子をシグナル光子、反射した光子をアイドラ光子としたとき、上記相関光子対発生装置で発生した光子対に対して、分岐比５０％の無偏光ビームスプリッタが上記光子対出射側に設置され、確率５０％で、光子対が、シグナル・アイドラ光子に分離されるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
（１３）上記（９）乃至（１２）のいずれか１項記載の量子効率測定装置は、シグナル光子用の光子検出器の量子効率をα、アイドラ光子用の単一光子検出器の量子効率をβとし、相関光子対発生装置の光子対発生率をμとし、上記記載の励起光源と無偏光ビームスプリッタに対して相関光子対発生装置を一定の接続状態としたとき、前記無偏光ビームスプリッタにより分離される光子対に対して、光子対発生率をμＢとし、各単計数率を、それぞれＳＡ＝ｐαμＢ、ＩＡ＝ｐβμＢで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＡ＝０．５ｐ２αβμＢで与え、ｐを非線形導波路と前記一定の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与え、前記一定の接続状態と逆の接続状態にしたとき、無偏光ビームスプリッタにより分離された光子対に対して、光子対発生率をμＡとし、各単計数率を、それぞれＳＢ＝ｑαμＡ、ＩＢ＝ｑβμＡで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＢ＝０．５ｑ２αβμＡで与え、ｑを非線形導波路と前記一定の接続状態と逆の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与えるとき、同時計数率ＣＡとＣＢの積が、
ＣＡ・ＣＢ＝０．２５ｐ２ｑ２α２β２μＡμＢ
で与えられ、Ｚ＝ｐｑとすれば
ＪＣ≡ＣＡ・ＣＢ＝０．２５Ｚ２α２β２μＡμＢ
となり、単計数率ＳＡとＳＢの積が、
ＪＳ≡ＳＡ・ＳＢ＝ｐｑα２μＡμＢ＝Ｚα２μＡμＢ
となり、ＪＣとＪＳの比が
ＪＣ／ＪＳ＝０．２５Ｚβ２
となり、光子検出器の量子効率βが
β＝２√（ＪＣ／ＪＳ／Ｚ）
で求められることを特徴とする。
【００１５】
（１４）上記（８）乃至（１３）のいずれか１項記載の量子効率測定装置は、シグナル光子用の光子検出器の量子効率をα、アイドラ光子用の単一光子検出器の量子効率をβとし、相関光子対発生装置の光子対発生率をμとし、両側の励起光源と無偏光ビームスプリッタに対して相関光子対発生装置を一定の接続状態としたとき、前記無偏光ビームスプリッタにより分離される光子対に対して、光子対発生率をμＢとし、各単計数率を、それぞれＳＡ＝ｐαμＢ、ＩＡ＝ｐβμＢで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＡ＝０．５ｐ２αβμＢで与え、ｐを非線形導波路と前記一定の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与え、前記一定の接続状態と逆の接続状態にしたとき、無偏光ビームスプリッタにより分離された光子対に対して、光子対発生率をμＡとし、各単計数率を、それぞれＳＢ＝ｑαμＡ、ＩＢ＝ｑβμＡで与え、分離成功確率を５０％とし、同時計数率をＣＢ＝０．５ｑ２αβμＡで与え、ｑを非線形導波路と前記一定の接続状態と逆の接続状態で接続している光ファイバに関する透過率で与えるとき、同時計数率ＣＡとＣＢの積が、
ＣＡ・ＣＢ＝０．２５ｐ２ｑ２α２β２μＡμＢ
で与えられ、Ｚ＝ｐｑから
ＪＣ≡ＣＡ・ＣＢ＝０．２５Ｚ２α２β２μＡμＢ
となり、単計数率ＩＡとＩＢの積が、
ＪＩ≡ＩＡ・ＩＢ＝ｐｑβ２μＡμＢ＝Ｚβ２μＡμＢ
となり、ＪＣとＪＩの比が
ＪＣ／ＪＩ＝０．２５Ｚα２
となり、光子検出器の量子効率αが
α＝２√（ＪＣ／ＪＩ／Ｚ）
で求められることを特徴とする。
（１５）上記（８）乃至（１４）のいずれか１項記載の量子効率測定装置は、参照光源の光強度を単位ゲート当たりの光子数νで表すとき、前記相関光子対と同じ波長を持つ参照光源と前記二台の光子検出器の一方を接続し、単計数率Ｘ＝ανを測定し、参照光源と前記光子検出器の間に前記相関光子対発生装置を設置して、導波路透過後の単計数率Ｙ＝ｐｑανを測定し、前記相関光子対発生装置の透過率Ｚ＝ｐｑを求めることを特徴とする。
（１６）上記（８）乃至（１５）のいずれか１項記載の量子効率測定装置は、前記単計数率を、Ｘ＜＜１、及び、Ｙ＜＜１となるように前記参照光源の光強度を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の量子効率測定装置は、光子検出器への入射光子数が未知であっても、更に、伝搬損失が避けられないような状況下でも、非線形導波路からなる相関光子対発生装置の透過率や二台の光子検出器の量子効率を同時に、正確に測定することができる。
非特許文献２は、透過率が、ｆ＝ｇ＝１であれば、η１＝ＣＡ／ＩＡ、η２＝ＣＡ／ＳＡとなり、量子効率を求めることができるが、一般には、非線形結晶から各光子検出器までの間で発生する伝搬損失は避けられない。このため、伝搬損失に基づいて透過率がｆ≠１、損失ｇ≠１となり、量子効率の測定も不正確になる。また、透過率ｆ、透過率ｇを正確に測定する手段も提供されていない。しかし、本発明は、伝搬損失を考慮した正確な量子効率の測定ができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の基本的な実施の形態について以下詳細に説明する。
量子効率測定方法および装置は、相関光子対を発生するための非線形導波路とその両側に配置した一対の光ファイバからなる相関光子対発生装置と、前記非線形導波路を励起する励起光源と、前記相関光子対をシグナル光子とアイドラ光子に分離し、それぞれ異なる光子検出器に入射させる無偏光ビームスプリッタと、前記シグナル光子とアイドラ光子をそれぞれ個別に検出する２つの光子検出器と、前記それぞれの光子検出器の検出出力を個別に計数する２つの計数器と、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器とを有する装置において、前記励起光源と前記非線形導波路の間および前記非線形導波路と前記無偏光ビームスプリッタの間を着脱自在に光ファイバで接続すると共に、前記無偏光ビームスプリッタの前記それぞれの光子の出力側をそれぞれ前記光子検出器に接続し、前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求め、前記励起光源と前記相関光子対発生装置の間および前記相関光子対発生装置と前記無偏光ビームスプリッタ間に対して、前記光ファイバを切り替えて接続した状態で前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求めて、前記それぞれの単計数率と前記同時計数率との関係から前記シグナル光子とアイドラ光子を検出する前記それぞれの光子検出器における量子効率を求めることを特徴とする。また、上記（１）記載の量子効率測定方法及び上記（８）記載の量子効率測定装置は、前記非線形導波路とその両側に配置した前記一対の光ファイバのそれぞれとの間の透過率ｐ、ｑをｐ≠１、ｑ≠１であることを特徴とする。
【００１８】
具体的には、本発明の量子効率測定装置は、以下のような量子効率測定方法を含んで説明する。量子効率測定装置は、相関光子対を発生するための非線形導波路とその両側に配置した一対の光ファイバからなる相関光子対発生装置と、前記非線形導波路を励起する励起光源と、前記相関光子対をシグナル光子とアイドラ光子に分離し、それぞれ異なる光子検出器に入射させる無偏光ビームスプリッタと、前記シグナル光子とアイドラ光子をそれぞれ個別に検出する２つの光子検出器と、前記それぞれの光子検出器の検出出力を個別に計数する２つの計数器と、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器とを有する装置において、前記励起光源と前記非線形導波路の間および前記非線形導波路と前記無偏光ビームスプリッタの間を着脱自在に光ファイバで接続すると共に、前記無偏光ビームスプリッタの前記それぞれの光子の出力側をそれぞれ前記光子検出器に接続し、前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求め、前記励起光源と前記相関光子対発生装置の間および前記相関光子対発生装置と前記無偏光ビームスプリッタ間に対して、前記光ファイバを切り替えて接続した状態で前記相関光子対発生装置で発生した前記シグナル光子とアイドラ光子を前記それぞれの光子検出器で検出し、その検出したデータをそれぞれの光子検出器に個別に接続した計数器により計数して単計数率を求め、前記両計数器の同時に出力される出力信号を取り込んで所定の処理を行う同時計数器により計数して同時計数率を求めて、前記それぞれの単計数率と前記同時計数率との関係から前記シグナル光子とアイドラ光子を検出する前記それぞれの光子検出器における量子効率を求める。
（実施例）
【００１９】
図２は本発明の量子効率測定装置を構成する相関光子対発生装置１の構成図であり、相関光子対を発生する非線形導波路２と、光ファイバ３，４と、必要に応じてレンズ５，６から構成されている。結合効率を高めるために、レンズ５，６を挿入する。また、以下の説明の便宜上、図に示す通り、光ファイバ３側をＡ側（左側）、光ファイバ４側をＢ側（右側）とする。また、非線形導波路２と光ファイバ３，４との結合効率は、Ａ側でＬＡ、Ｂ側でＬＢとする。仮に、ＬＡ＝ＬＢ＝１なら、結合最大となり、ＬＡ＝ＬＢ＝０のとき無結合となる。一般には、０＜ＬＡ＜１、０＜ＬＢ＜１となるが、このとき、ＬＡ＝ＬＢであるとは限らない。また、光ファイバ３の透過率をＴＡ，光ファイバ４の透過率をＴＢとする。非線形導波路２を中心として、相関光子対発生装置１のＡ側からみた透過率は、ｐ≡ＬＡＴＡで与えられ、相関光子対発生装置１のＢ側からみた透過率はｑ≡ＬＢＴＢで与えられる。
ここで、非線形導波路２は、図１における従来の光子対発生用非線形結晶（Ｎｏｎｌｉｎｅｏｒ  Ｃｒｙｓｔａｌ）のように、短い波長の１つの光子を入射すると、かならず波長の長い２つの光子を同時に出射する。
但し、非線形導波路２では、波長の長い２つの光子は同方向に出射される。
【００２０】
この図２の場合では、例えば、光ファイバ３に短い波長の１つのフォトンが入射されると、非線形導波路２に短い波長の１つの光子が入射され、その結果、非線形導波路２から光ファイバ４中へ前記入射した光子より長い波長の２つの光子が同方向に出射される。同方向のため、光ファイバ４内に収まる。
【００２１】
図３は、光減衰器８通過後の参照光源７の光強度を求めるための回路図である。
図３の構成は、光減衰器８通過後の参照光源７の光強度を求めるための回路図であり、参照光源７と、光減衰器８と、光子検出器９を直列に光ファイバで接続して構成する。参照光源７の光強度は光減衰器８を介して光子検出器９で単計数率（Ｘ）として評価される。これにより、単位ゲート当たりの単計数率Ｘを求めることができる。
【００２２】
図４は本発明の相関光子対発生装置１における非線形導波路とその両側の光ファイバとの間の光透過率を求めるための回路図である。
図４の回路は、参照光源７、光減衰器８、相関光子対発生装置１と、光子検出器９を直列に光ファイバで連結して構成されている。相関光子対発生装置１は、図２に示すとおりの、非線形導波路２、光ファイバ３，４、必要に応じてレンズ５，６で構成されている。
図３の回路では、相関光子対発生装置１を備えない回路における光子検出器９の検出出力を単位ゲート当たりの単計数率Ｘとして求めたが、図４の回路では、相関光子対発生装置１を備える回路における光子検出器９の検出出力を単位ゲート当たりの単計数率Ｙとして求める。
【００２３】
これにより、単位ゲート当たりの単計数率Ｙを求めることができる。単計数率が、Ｘ＜＜１、及び、Ｙ＜＜１となるように、参照光源７の光強度を光減衰器８で調整し、光子検出器９の飽和を避ける。但し、図３、図４間で光減衰器８の減衰率は変更しない。このとき、両者の比から図２のＡ端からＢ端までの透過率（Ｚ＝Ｙ／Ｘ）を求めることができる。相関光子対発生装置１の透過率は、Ａ側（非線形導波路２と光ファイバ３の組み合わせ構成）でｐ≡ＬＡＴＡ、Ｂ側（非線形導波路２と光ファイバ４の組み合わせ構成）でｑ≡ＬＢＴＢであるから、非線形導波路２が薄く、その内部損失が無視できる場合、Ｚ＝ｐ×ｑを得る。
【００２４】
図５は本発明の測定手段を備えた量子効率測定装置の構成図である。
図５の装置は、励起光源１０と、相関光子対発生装置１と、相関光子対発生装置１で発生した相関光子対（アイドラ光子とシグナル光子）を分離し、それぞれ個別の光子検出器９，１１に入射させる無偏光ビームスプリッタ１２と、アイドラ光子又はシグナル光子を検出する光子検出器９、１１と、それぞれの光子検出器９、１１の光子検出出力をカウント（計数）し、そのカウントデータより単計数率を求める二台の計数器１３、１４と、計数器１３、１４のカウントデータに基づき同時計数率を求める同時計数器１５より構成されている。両計数器１３、１４の単計数率と、同時計数器１５の同時計数率から光子検出器９、１１の量子効率を求める。
【００２５】
光子検出器９は図３、図４で使用した光子検出器９と同じもので構わない。光子検出器９、１１は、開ゲート時のみ光子検出を行い、光子検出と同期した電圧パルスを発生する。ここで、上記ゲートは、光子検出器９、１１の動作・非動作を切り替えるスイッチ機能素子をいう。二台の計数器１３，１４により、単計数率が、それぞれ、独立に求められ、同時刻に発生した（同期した）電圧パルスに対しては、同時計数器１５により同時検出率が求められる。
同時計数器１５は、両計数器１３、１４の計数値に基づき同時計数率を求めると共に、それぞれの単計数率と同時計数率との関係からシグナル光子とアイドラ光子における量子効率を求める。同時計数器１５は、ＣＰＵやメモリ、出力手段を備えて、必要な演算処理を行うことができる。励起光源１０から光子検出器９，１１までの接続には、無偏光ビームスプリッタ１２を除いて光ファイバを用いる。図５では、相関光子対発生装置１の右側（Ｂ側）に励起光源１０を設置し、左側（Ａ側）に設置された無偏光ビームスプリッタ１２により分離された光子対に対して、二台の光子検出器９，１１で、単計数率（ＳＡ、ＩＡ）と同時計数率（ＣＡ）が測定される。
光子検出器の量子効率を求めるために、測定時、図５の回路構成において、所定の測定データを求めた後、相関光子対発生装置１の励起光源１０への接続点と、相関光子対発生装置１の無偏光ビームスプリッタ１２への接続点を、相関光子対発生装置１の接続の向きを図６のように逆に変えて繋ぎ直し、同じように、所定の測定データを求める。
【００２６】
図６は、図５の相関光子対発生装置において、測定手段を切り替えた量子効率測定装置の構成図である。
図６では、図５の相関光子対発生装置１のＡ側とＢ側に、Ａ側とＢ側のそれぞれに接続されている構成を逆に接続する。このように、相関光子対発生装置１、すなわち、非線形導波路２を固定配置し、この相関光子対発生装置１、すなわち、非線形導波路２のＡ側とＢ側に接続される回路構成を逆にして接続し、相関光子対発生装置１をブラックボックスとした場合のＡ側からの入出力特性と、Ｂ側からの入出力特性を求めて、ブラックボックスとしての相関光子対発生装置１、すなわち、非線形導波路２の特性を求める。この場合の接続の切換は、スイッチやコネクタ等で光ファイバの接続を切り替えるようにして行うことができる。
【００２７】
図５と図６の逆接続構成における測定結果から、それぞれの単計数率（ＳＡ、ＩＡ、ＳＢ、ＩＢ）と同時計数率（ＣＡ、ＣＢ）を求めることができる。
すなわち、図５を参照すると、相関光子対発生装置１の右側（Ｂ側）に励起光源１０があり、左側（Ａ側）に無偏光ビームスプリッタ１２があり、更に、二台の光子検出器９，１１もＡ側に移動し、無偏光ビームスプリッタ１２で分離された光子対に対して、単計数率（ＳＡ、ＩＡ）と同時計数率（ＣＡ）を測定する。一方、図６を参照すると、相関光子対発生装置１の左側（Ａ側）に励起光源１０があり、右側（Ｂ側）に無偏光ビームスプリッタ１２があり、更に、二台の光子検出器９，１１もＢ側に移動し、無偏光ビームスプリッタ１２で分離された光子対に対して、単計数率（ＳＢ、ＩＢ）と同時計数率（ＣＢ）を測定する。但し、シグナル光子（透過側）の測定に対しては、光子検出器９がＡ側に設置される場合であっても、Ｂ側に設置される場合であっても、光子検出器９が用いられ、アイドラ光子（反射側）の検出では、光子検出器１１が、Ａ側に設置される場合であっても、Ｂ側に設置される場合であっても、シグナル光子の検出と異なる光子検出器１１が用いられる。便宜上、無偏光ビームスプリッタ１２を透過した光子をシグナル光子、反射した光子をアイドラ光子と記述する。
【００２８】
（量子効率計算方法）
以下に、シグナル光子とアイドラ光子の測定値である単計数率（ＳＡ、ＩＡ）と同時計数率（ＣＡ）、単計数率（ＳＢ、ＩＢ）と同時計数率（ＣＢ）、及び、相関光子対発生装置１のＡ端からＢ端までの透過率（Ｚ＝ｐｑ）を用いて光子検出器９，１１の量子効率（α、β）を求めるための計算方法を示す。但し、シグナル光子用（無偏光ビームスプリッタ１２に対して透過側）の光子検出器９の量子効率をα、アイドラ光子用（無偏光ビームスプリッタ１２に対して反射側）の光子検出器１１の量子効率をβとし、相関光子対発生装置１の光子対発生率をμと記述する。
右側（Ｂ側）に励起光源１０を設置し、左側（Ａ側）に設置された無偏光ビームスプリッタ１２により分離される光子対に対して、単計数率が、ＳＡ＝ｐαμＢ、ＩＡ＝ｐβμＢで与えられ、同時計数率が、ＣＡ＝０．５ｐ２αβμＢで与えられ、ｐは非線形導波路２とＡ側で接続している光ファイバ３に関する透過率である（図２参照）。但し、Ｓはシグナル光子、Ｉはアイドラ光子を意味する。また、右側（Ｂ側）に励起光源１０を設置した場合に得られる相関光子対発生装置１の光子対発生率をμＢと記述する。また、同じ経路なので同時計数率ＣＡはｐ×ｐに比例する。尚、係数０．５は無偏光ビームスプリッタによる光子対の分離成功確率が５０％であることを示す。
左側（Ａ側）に励起光源１０を移動し、右側（Ｂ側）に移動した無偏光ビームスプリッタ１２により分離された光子対に対して、単計数率が、それぞれ、ＳＢ＝ｑαμＡ、ＩＢ＝ｑβμＡで与えられ、同時計数率が、ＣＢ＝０．５ｑ２αβμＡで与えられ、ｑは非線形導波路２と右側（Ｂ側）で接続している光ファイバ４に関する透過率である。但し、Ａ側に励起光源１０を設置した場合に得られる光子対発生率をμＡと記述する。また、同じ経路なので同時計数率ＣＡはｑ×ｑに比例する。尚、係数０．５は無偏光ビームスプリッタによる光子対の分離成功確率が５０％であることを示す。
【００２９】
以上より、同時計数率ＣＡとＣＢの積が、
ＣＡ・ＣＢ＝０．２５ｐ２ｑ２α２β２μＡμＢ
で与えられ、Ｚ＝ｐｑから
ＪＣ≡ＣＡ・ＣＢ＝０．２５Ｚ２α２β２μＡμＢ
となり、単計数率ＳＡとＳＢの積が、
ＪＳ≡ＳＡ・ＳＢ＝ｐｑα２μＡμＢ＝Ｚα２μＡμＢ
となり、ＪＣとＪＳの比が
ＪＣ／ＪＳ＝０．２５Ｚβ２
となり、光子検出器１１の量子効率βが
β＝２√（ＪＣ／ＪＳ／Ｚ）
で求められる。
【００３０】
また、同時計数率ＣＡとＣＢの積が、
ＣＡ・ＣＢ＝０．２５ｐ２ｑ２α２β２μＡμＢ
で与えられ、Ｚ＝ｐｑから
ＪＣ≡ＣＡ・ＣＢ＝０．２５Ｚ２α２β２μＡμＢ
となり、単計数率ＩＡとＩＢの積が、
ＪＩ≡ＩＡ・ＩＢ＝ｐｑβ２μＡμＢ＝Ｚβ２μＡμＢ
となり、ＪＣとＪＩの比が
ＪＣ／ＪＩ＝０．２５Ｚα２
となり、光子検出器９の量子効率αが
α＝２√（ＪＣ／ＪＩ／Ｚ）
で求められる。
【００３１】
以上より、光子検出器９、１１の量子効率を知ることができる。
以上のとおりであるから、特許文献１、非特許文献１ともに極微弱コヒーレント光を量子効率測定に使用しているが、本発明では、相関光子対を量子効率測定に使用するため、測定原理が全く異なる。
非特許文献２は、後記する本発明と同様に相関光子対を利用して二台の光子検出器の量子効率を測定している。しかし、本発明は、非線形結晶から各光子検出器までの間で発生する伝搬損失を考慮しているので、従来のものではできない正確な測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】非特許文献２の量子効率測定法の説明図である。
【図２】本発明の量子効率測定装置を構成する相関光子対発生装置１の構成図である。
【図３】光減衰器８通過後の参照光源７の光強度を求めるための回路図である。
【図４】本発明の相関光子対発生装置１における非線形導波路とその両側の光ファイバとの間の光透過率を求めるための回路図である。
【図５】本発明の測定手段を備えた量子効率測定装置の構成図である。
【図６】図５において相関光子対発生装置を固定して、他の構成を逆に接続した量子効率測定装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    相関光子対発生装置
２    非線形導波路
３    光ファイバ（Ａ側、左側）
４    光ファイバ（Ｂ側、右側）
５    レンズ（Ａ側、左側）
６    レンズ（Ｂ側、右側）
７    参照光源
８    光減衰器
９    光子検出器
１０  励起光源
１１  光子検出器
１２  無偏光ビームスプリッタ
１３  計数器
１４  計数器
１５  同時計数器
【図２】
2008268029.tif 000003
【図３】
2008268029.tif 000004
【図４】
2008268029.tif 000005
【図５】
2008268029.tif 000006
【図６】
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【図１】
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