Nayak Kali Prasanna
| 基盤理工学専攻 | 准教授 |
| Ⅲ類（理工系） | 准教授 |
研究者情報
研究活動情報
論文
- Slot waveguide enhanced asymmetric photonic crystal nanofiber cavity for fiber-coupled single photons
Subrat Sahu; Kali P. Nayak; Kodanda R. Mangipudi; Rajan Jha
Applied Physics Letters, AIP Publishing, 124巻, 3号, 掲載ページ 034002, 出版日 2024年01月15日, 査読付, We report a slot waveguide-enhanced asymmetric photonic crystal optical nanofiber (ONF) cavity to realize cavity quantum electrodynamics. We show that the device can strongly enhance the spontaneous emission of a single quantum emitter leading to a Purcell factor as high as 106 and enables single-photon coupling efficiency as high as 86% into fiber-guided modes. The introduction of the slot enhances the Purcell factor by six times as compared to the ONF cavity structure without slot, and the asymmetric cavity design enables unidirectional coupling of single photons. The cavity is designed to minimize the losses leading to a scattering-limited Q-factor and one-pass loss estimated to be 6388 and 1.2%, respectively. This fiber-coupled single-photon device may open advanced possibilities and applications for quantum information processing.
研究論文（学術雑誌） - Single-sided cavity quantum electrodynamics effects on an optical nanofiber
Ramachandrarao Yalla; K. Muhammed Shafi; Kali P Nayak
Frontiers in Optics + Laser Science 2023 (FiO, LS), Optica Publishing Group, 出版日 2023年10月, 査読付, We present the single-sided cavity-QED effects for single quantum emitters by combining an asymmetric defect mode grating with an optical nanofiber (ONF). We demonstrate significantly enhanced spontaneous emission into one side of the ONF.
研究論文（国際会議プロシーディングス） - Plasmon Enhanced Polarized Single Photon Emission into Optical Fiber
K. Muhammed Shafi; Ramachandrarao Yalla; Kali P. Nayak
Optica Quantum 2.0 Conference and Exhibition, Optica Publishing Group, 出版日 2023年06月, 査読付, We demonstrate a bright and strongly polarized single-photon source directly coupled into an optical fiber. The system is realized by combining single quantum dots and gold nanorods on optical nanofiber.
研究論文（国際会議プロシーディングス） - Silicon-vacancy nanodiamonds on an optical nanofiber for quantum technologies
Ramachandrarao Yalla; Y. Kojima; Y. Fukumoto; H. Suzuki; O. Ariyada; K. M. Shafi; K. P. Nayak
Optica Quantum 2.0 Conference and Exhibition, Optica Publishing Group, 出版日 2023年06月, 査読付, We demonstrate a fiber-based hybrid nanophotonic device by combining an optical nanofiber and nanodiamonds with silicon-vacancy centers. The current work will lead to intriguing research and applications in quantum technologies.
研究論文（国際会議プロシーディングス） - Bright and Polarized Fiber In-Line Single-Photon Source Based on Plasmon-Enhanced Emission into Nanofiber Guided Modes
K. Muhammed Shafi, Ramachandrarao Yalla, and Kali P. Nayak
責任著者, Phys. Rev. Applied, American Physical Society (APS), 19巻, 3号, 掲載ページ 034008-1-034008-9, 出版日 2023年03月02日, 査読付, 国際誌
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Optimization of nanofiber gratings for efficient single-photon collection
S. Sahu; K. P. Nayak; R. Jha
Journal of Optics, IOP Science, 24巻, 11号, 掲載ページ 115401-1-115401-7, 出版日 2022年10月13日, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Plasmon Enhanced Polarized Single Photon Emission Into Fiber Guided Modes
K. P. Nayak; K. M. Shafi; R. Yalla
筆頭著者, Frontiers in Optics + Laser Science 2022 (FIO, LS), Optica Publishing Group, 掲載ページ JTu5B.26, 出版日 2022年10月, 査読付, We demonstrate that emission properties of single quantum dots can be strongly enhanced in presence of single gold nanorods leading to a bright and strongly polarized single photon emission into an optical nanofiber.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Tunable coupling of a single quantum emitter to a composite nanofiber cavity
R. Yalla; K. M. Shafi; K. P. Nayak; K. Hakuta
Conference on Lasers and Electro-Optics/Pacific Rim, 掲載ページ CTuP7C_08, 出版日 2022年08月, 査読付
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Integration of silicon-vacancy centers in nanodiamonds with an optical nanofiber
R. Yalla; Y. Kojima; Y. Fukumoto; H. Suzuki; O. Ariyada; K. M. Shafi; K. P. Nayak; K. Hakuta
Applied Physics Letters, American Institute of Physics (AIP), 120巻, 掲載ページ 241102-1-241102-7, 出版日 2022年06月13日, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語 - One-sided cavity on an optical nanofiber using a composite technique
R. Yalla; K. M. Shafi; K. P. Nayak; K. Hakuta
Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2022), Technical Digest Series, Optica Publishing Group, JW3B.139巻, 出版日 2022年05月15日, 査読付
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - One-sided composite cavity on an optical nanofiber for cavity QED
R. Yalla; K. M. Shafi; K. P. Nayak; K. Hakuta
Applied Physics Letters, American Institute of Physics (AIP), 120巻, 掲載ページ 071108-1-071108-6, 出版日 2022年02月16日, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Manipulation of Laser-cooled Atoms Using an Optical Nanofiber
K. P. Nayak
Vacuum and Surface Science, Vol. 63巻, No. 10号, 掲載ページ 530-535, 出版日 2020年, 査読付, 招待
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Efficient fiber in-line single photon source based on colloidal single quantum dots on an optical nanofiber
K. M. Shafi, K. P. Nayak, A. Miyanaga, and K. Hakuta
責任著者, Applied Physics B, 126巻, 掲載ページ 58, 出版日 2020年, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Coherent interaction of orthogonal polarization modes in a photonic crystal nanofiber cavity
J. Keloth; K. P. Nayak; J. Wang; M. Morinaga; K. Hakuta
Optics Express, Vol. 27巻, 掲載ページ 1453-1466, 出版日 2019年01月16日, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Real-time observation of single atoms trapped and interfaced to a nanofiber cavity
K. P. Nayak, J. Wang, and J. Keloth
筆頭著者, Physical Review Letters, 123巻, 掲載ページ 213602, 出版日 2019年, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Photothermal tuning and stabilization of a photonic crystal nanofiber cavity
J. Wang, K. P. Nayak, and J. Keloth
筆頭著者, Optics Letters, 44巻, 掲載ページ 3996, 出版日 2019年, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Two-mode interference in a photonic crystal nanofiber cavity
J. Keloth; K. P. Nayak; J. Wang; M. Morinaga; K. Hakuta
European Optical Society Biennial Meeting, 掲載ページ 1, 出版日 2018年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Fabrication of a centimeter-long cavity on nanofiber for strong-coupling regime of cavity QED
Jameesh Keloth; K P Nayak; Jie Wang; K Hakuta
Photonics Conference (IPC), 2017 IEEE, 掲載ページ 465-466, 出版日 2017年10月
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Composite device for interfacing an array of atoms with a single nanophotonic cavity mode
Mark Sadgrove; Kali P. Nayak
NEW JOURNAL OF PHYSICS, IOP PUBLISHING LTD, 19巻, 掲載ページ 063003, 出版日 2017年06月, 査読付, We propose a method of trapping atoms in arrays near to the surface of a composite nanophotonic device with optimal coupling to a single cavity mode. The device, comprised of a nanofiber mounted on a grating, allows the formation of periodic optical trapping potentials near to the nanofiber surface along with a high cooperativity nanofiber cavity. We model the device analytically and find good agreement with numerical simulations. Wenumerically demonstrate that for an experimentally realistic device, an array of traps can be formed whose centers coincide with the antinodes of a single cavity mode, guaranteeing optimal coupling to the cavity. Additionally, we simulate a trap suitable for a single atom within 100 nm of the fiber surface, potentially allowing larger coupling to the nanofiber than found using typical guided mode trapping techniques.
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Fabrication of a centimeter-long cavity on a nanofiber for cavity quantum electrodynamics
Jameesh Keloth; K. P. Nayak; K. Hakuta
OPTICS LETTERS, OPTICAL SOC AMER, 42巻, 5号, 掲載ページ 1003-1006, 出版日 2017年03月, 査読付, We report the fabrication of a 1.2 cm long cavity directly on a nanofiber using femtosecond laser ablation. The cavity modes with finesse values in the range of 200-400 can enable the " strong-coupling" regime of cavity QED, with high cooperativity of 10-20, for a single atom trapped 200 nm away from the fiber surface [Phys. Rev. A 80, 053826 (2009)]. Such cavity modes can still maintain the transmission between 40%-60%, suggesting a one-pass intracavity transmission of 99.53%. Other cavity modes, which can enable cooperativity in the range of 3-10, show transmission over 60%-85% and are suitable for fiber-based singlephoton sources and quantum nonlinear optics in the " Purcell" regime. (C) 2017 Optical Society of America
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation
Kali Prasanna Nayak; Jameesh Keloth; Kohzo Hakuta
JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS, JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS, Vol. 120巻, 120号, 掲載ページ e55136, 出版日 2017年02月, 査読付, We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Optical Nanofiber Cavity For Quantum Photonics
K. P. Nayak; J. Keloth; J. Wang; K. Hakuta
The 24th Congress of the International Commission for Optics, 掲載ページ F1H-03, 出版日 2017年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Efficient fiber-optical interface for nanophotonic devices
T. G. Tiecke; K. P. Nayak; J. D. Thompson; T. Peyronel; N. P. de Leon; V. Vuletic; M. D. Lukin
OPTICA, OPTICAL SOC AMER, 2巻, 2号, 掲載ページ 70-75, 出版日 2015年02月, 査読付, We demonstrate a method for efficient coupling of guided light from a single-mode optical fiber to nanophotonic devices. Our approach makes use of single-sided conical tapered optical fibers that are evanescently coupled over the last similar to 10 mu m to a nanophotonic waveguide. By means of adiabatic mode transfer using a properly chosen taper, single-mode fiber-waveguide coupling efficiencies as high as 97 (1)% are achieved. Efficient coupling is obtained for a wide range of device geometries, which are either singly clamped on a chip or attached to the fiber, demonstrating a promising approach for integrated nanophotonic circuits, and quantum optical and nanoscale sensing applications. (C) 2015 Optical Society of America
研究論文（学術雑誌）, 英語 - 24pAN-2 外部グレーティングを用いたフォトニック結晶ナノ光ファイバーの実現 : 最適なデザイン及び制御に向けて
Sadgrove M.; Yalla R.; Nayak K. P.; Hakuta K.
日本物理学会講演概要集, 一般社団法人日本物理学会, 70巻, 掲載ページ 782-782, 出版日 2015年
日本語 - Cavity Quantum Electrodynamics on a Nanofiber Using a Composite Photonic Crystal Cavity
Ramachandrarao Yalla; Mark Sadgrove; Kali P. Nayak; Kohzo Hakuta
PHYSICAL REVIEW LETTERS, AMER PHYSICAL SOC, 113巻, 14号, 掲載ページ 143601, 出版日 2014年09月, 査読付, We demonstrate cavity QED conditions in the Purcell regime for single quantum emitters on the surface of an optical nanofiber. The cavity is formed by combining an optical nanofiber and a nanofabricated grating to create a composite photonic crystal cavity. By using this technique, significant enhancement of the spontaneous emission rate into the nanofiber guided modes is observed for single quantum dots. Our results pave the way for enhanced on-fiber light-matter interfaces with clear applications to quantum networks.
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Composite Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber
Mark Sadgrove; Ramachandrarao Yalla; Kali P. Nayak; Kohzo Hakuta
2014 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO), IEEE, 出版日 2014年, 査読付, We realize a photonic crystal cavity by mounting an optical nanofiber on a nanostructured grating which includes a designed defect. The device has a Q -factor 1000 and excellent coupling to the nanofiber fundamental mode. (C) 2014 Optical Society of America
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Optical nanofiber-based photonic crystal cavity
K. P. Nayak; Pengfei Zhang; K. Hakuta
OPTICS LETTERS, OPTICAL SOC AMER, 39巻, 2号, 掲載ページ 232-235, 出版日 2014年01月, 査読付, We demonstrate the fabrication of photonic crystal (PhC) cavities on optical nanofibers using femtosecond laser ablation. PhC cavities with cavity lengths varying from 0.54 to 3.43 mm are fabricated by controlling the profile of the nanocrater array formed on the nanofiber. Such PhC cavities show high transmission of 87% for a finesse of 39. For higher finesse values from 150 to 500, the transmission can still be maintained at 20%-25%. Due to the strong confinement of the field and the efficient coupling to single-mode optical fibers, such nanofiber-based PhC cavities may become an interface between quantum and classical networks. (C) 2014 Optical Society of America
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Photoabsorption of Few Atoms Using Photonic Crystal Cavity Based on Nanofiber
Pengfei Zhang; Jameesh Keloth; Kali Nayak; Kohzo Hakuta
Asia Communications and Photonics Conference, 掲載ページ ATh3A. 103, 出版日 2014年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Photonic crystal nanofiber using an external grating
Mark Sadgrove; Ramachandrarao Yalla; Kali P. Nayak; Kohzo Hakuta
Optics Letters, 38巻, 14号, 掲載ページ 2542-2545, 出版日 2013年07月15日, 査読付, We implemented a photonic crystal nanofiber device by reversibly combining an optical nanofiber and a nanofabricated grating. Using the finite-difference time-domain method, we designed the system for minimal optical loss while tailoring the resonant wavelength and bandwidth of the device. Experimentally, we demonstrated that the combined system shows a strong photonic stop band in good agreement with numerical predictions. The resulting device may be used to realize strong light-matter coupling near the nanofiber surface. © 2013 Optical Society of America.
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique
K. P. Nayak; K. Hakuta
OPTICS EXPRESS, OPTICAL SOC AMER, 21巻, 2号, 掲載ページ 2480-2490, 出版日 2013年01月, 査読付, We demonstrate that thousands of periodic nano-craters are fabricated on a subwavelength-diameter tapered optical fiber, an optical nanofiber, by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. A key aspect of the fabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. We also demonstrate that the periodic nano-crater array on the nanofiber shows polarization dependent fiber Bragg grating (FBG) characteristics. Such FBG structures on the nanofiber may act as a 1-D photonic crystal due to the strong transverse and longitudinal confinement of the field. (C) 2013 Optical Society of America
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Photonic Crystal Formation On Tapered Optical Nanofibers Using Femtosecond Laser Ablation Technique
K. P. Nayak; K. Hakuta
2013 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO), IEEE, 掲載ページ QTu2B.2, 出版日 2013年, We demonstrate that thousands of periodic nano-craters are fabricated on a tapered optical nanofiber, by irradiating just a single femtosecond laser pulse. Such periodic nano-craters on the nanofiber, act as a 1-D photonic crystal.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Fabrication of Photonic Crystal on Tapered Nanofibers Using a Femtosecond Laser
K. P. Nayak; K. Hakuta
2013 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS PACIFIC RIM (CLEO-PR), IEEE, 掲載ページ ThI3-4, 出版日 2013年, We demonstrate that thousands of periodic nano-craters are fabricated on a tapered optical nanofiber, by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. The periodic nano-craters on the nanofiber, act as a 1-D photonic crystal.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Spectroscopy of near-surface atoms using an optical nanofiber
K. P. Nayak; Manoj Das; Fam Le Kien; K. Hakuta
OPTICS COMMUNICATIONS, ELSEVIER SCIENCE BV, 285巻, 23号, 掲載ページ 4698-4704, 出版日 2012年10月, 査読付, We investigate the laser induced fluorescence spectra of laser-cooled Cesium atoms in the vicinity of a silica nanofiber by observing the fluorescence photons through the guided-modes. The observed excitation spectra of such near-surface atoms reveal drastic difference from free-space atom and show signatures of atom-surface bound states. We experimentally demonstrate that the spectrum lineshape and hence the loading into such surface bound states can be controlled by changing the surface conditions. The measured emission spectra, under the controlled surface conditions, further clarify the behavior of free- and bound-atoms. We discuss the possible roles of adsorption and desorption of atoms in controlling the surface conditions. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Nanofibers with Bragg gratings from equidistant holes
Fam Le Kien; K. P. Nayak; K. Hakuta
JOURNAL OF MODERN OPTICS, TAYLOR & FRANCIS LTD, 59巻, 3号, 掲載ページ 274-286, 出版日 2012年, 査読付, We study nanofibers with Bragg gratings from equidistant holes. We calculate analytically and numerically the reflection and transmission coefficients for a single grating and also for a cavity formed by two gratings. We show that the reflection and transmission coefficients of the gratings substantially depend on the number of holes, the hole length, the hole depth, the grating period, and the light wavelength. We find that the reflection and transmission coefficients of the gratings depend on the orientation of the polarization vector of light with respect to the holes. Such a dependence is a result of the fact that the cross-section of the gratings is not cylindrically symmetric.
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Fluorescence photon measurements from single quantum dots on an optical nanofiber
Ramachandrarao Yalla; K. P. Nayak; K. Hakuta
OPTICS EXPRESS, OPTICAL SOC AMER, 20巻, 3号, 掲載ページ 2932-2941, 出版日 2012年01月, 査読付, We experimentally investigate the fluorescence photon emission characteristics for single q-dots by using optical nanofibers. We demonstrate that single q-dots can be deposited along an optical nanofiber systematically and reproducibly with a precision of 5 mu m. For single q-dots on an optical nanofiber, we measure the fluorescence photon numbers coupled into the nanofiber and the normalized photon correlations, by varying the excitation laser intensity. We estimate the fluorescence photon coupling efficiency into the nanofiber guided modes. (C) 2012 Optical Society of America
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Fabrication of Optical Nanofiber Cavity Using Focused Ion Beam Milling
K. P. Nayak; Y. Kawai; F. L. Kien; K. Nakajima; H. Miyazaki; Y. Sugimoto; K. Hakuta
Quantum Information and Measurement in Proceedings Research in Optical Sciences, 掲載ページ QW4B. 4, 出版日 2012年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Cavity formation on an optical nanofiber using focused ion beam milling technique
K. P. Nayak; Fam Le Kien; Y. Kawai; K. Hakuta; K. Nakajima; H. T. Miyazaki; Y. Sugimoto
OPTICS EXPRESS, OPTICAL SOC AMER, 19巻, 15号, 掲載ページ 14040-14050, 出版日 2011年07月, 査読付, We present the experimental realization of nanofiber Bragg grating (NFBG) by drilling periodic nano-grooves on a subwavelength-diameter silica fiber using focused ion beam milling technique. Using such NFBG structures we have realized nanofiber cavity systems. The typical finesse of such nanofiber cavity is F similar to 20 - 120 and the on-resonance transmission is similar to 30 - 80%. Moreover the structural symmetry of such NFBGs results in polarization-selective modes in the nanofiber cavity. Due to the strong confinement of the field in the guided mode, such a nanofiber cavity can become a promising workbench for cavity QED. (C) 2011 Optical Society of America
研究論文（学術雑誌）, 英語 - FBG-Nano-Cavity on an Optical Nanofiber
K. P. Nayak; K. Nakajima; F. L. Kien; H. Miyazaki; Y. Sugimoto; K. Hakuta
SPIE Photonics West, 7913-44巻, 出版日 2011年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Nano-Structured Optical Nanofibers For Cavity-QED
K. P. Nayak; Fam Le Kien; K. Nakajima; H. T. Miyazaki; Y. Sugimoto; K. Hakuta
2011 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO), IEEE, 掲載ページ QFC-2, 出版日 2011年, We show that optical nanofiber cavity can be realized by drilling periodic nano-grooves on a sub-wavelength diameter silica fiber using focused ion beam milling. Due to both transverse and longitudinal confinement of the field, such a nanofiber cavity can become a promising workbench for cavity-QED.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Nano-Structured Optical Nanofibers For Cavity-QED
K. P. Nayak; Fam Le Kien; K. Nakajima; H. T. Miyazaki; Y. Sugimoto; K. Hakuta
2011 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO), IEEE, 掲載ページ B-9-O24-021, 出版日 2011年, We show that optical nanofiber cavity can be realized by drilling periodic nano-grooves on a sub-wavelength diameter silica fiber using focused ion beam milling. Due to both transverse and longitudinal confinement of the field, such a nanofiber cavity can become a promising workbench for cavity-QED.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Optical Nanofiber Cavity: A Novel Workbench For Cavity-QED
K. P. Nayak; K. Nakajima; Fam Le Kien; H. T. Miyazaki; Y. Sugimoto; K. Hakuta
Frontiers in Optics/Laser Science (FIO/LS), 1巻, 出版日 2010年10月, 査読付
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Measurement of fluorescence emission spectrum of few strongly driven atoms using an optical nanofiber
Manoj Das; A. Shirasaki; K. P. Nayak; M. Morinaga; Fam Le Kien; K. Hakuta
OPTICS EXPRESS, OPTICAL SOC AMER, 18巻, 16号, 掲載ページ 17154-17164, 出版日 2010年08月, 査読付, We show that the fluorescence emission spectrum of few atoms can be measured by using an optical nanofiber combined with the optical heterodyne and photon correlation spectroscopy. The observed fluorescence spectrum of the atoms near the nanofiber shows negligible effects of the atom-surface interaction and agrees well with the Mollow triplet spectrum of free-space atoms at high excitation intensity. (C) 2010 Optical Society of America
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Optical Nanofibers for Manipulating Atoms and Photons
K. P. Nayak; Manoj Das; Fam Le Kien; K. Hakuta
19th International Conference on Laser Spectroscopy, 1巻, 出版日 2009年06月, 査読付
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Antibunching and bunching of photons in resonance fluorescence from a few atoms into guided modes of an optical nanofiber
K. P. Nayak; Fam Le Kien; M. Morinaga; K. Hakuta
Physical Review A, Vol. 79巻, 掲載ページ 021801(R), 出版日 2009年, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Single atoms on an optical nanofibre
K. P. Nayak; K. Hakuta
NEW JOURNAL OF PHYSICS, IOP PUBLISHING LTD, 10巻, 掲載ページ 053003( 9), 出版日 2008年05月, 査読付, We show that single atoms can be detected using a sub-wavelength-diameter silica-fibre, an optical nanofibre, and the fact that single photons spontaneously emitted from the atoms can be readily guided into a single-mode optical fibre. Moreover, we find that single atoms around the nanofibre reveal a very prominent spectral feature, that is, the excitation spectrum splits into two peaks with a very small separation, smaller than the natural linewidth.
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Single atoms on an Optical Nanofiber
K. P. Nayak; Fam Le Kien; K. Hakuta
International Symposium on Quantum-Atom Optics, 掲載ページ 1, 出版日 2007年12月, 査読付
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Optical nanofiber as an efficient tool for manipulating and probing atomic fluorescence
K. P. Nayak; P. N. Melentiev; M. Morinaga; Fam Le Kien; V. I. Balykin; K. Hakuta
OPTICS EXPRESS, OPTICAL SOC AMER, 15巻, 9号, 掲載ページ 5431-5438, 出版日 2007年04月, 査読付, We experimentally demonstrate efficient coupling of atomic fluorescence to the guided mode of a subwavelength-diameter silica fiber, an optical nanofiber. We show that fluorescence of a very small number of atoms, around the nanofiber can be readily observed through a single-mode optical fiber. We also show that such a technique enables us to probe the van der Waals interaction between atoms and surface with high precision by observing the fluorescence excitation spectrum through the nanofiber. (C) 2007 Optical Society of America.
研究論文（学術雑誌）, 英語 - Optical nanofibers for manipulating and probing single-atom fluorescence
K. P. Nayak; P. N. Melentiev; M. Morinaga; Fam Le Kien; V. I. Balykin; K. Hakuta
Conference on Lasers and Electro-Optics Europe - Technical Digest, 掲載ページ 1, 出版日 2007年, 査読付
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Efficient probing of few atom fluorescence through the guided mode of an optical nanofiber
K. P. Nayak; P. N. Melentiev; Nl Morinaga; Fam Le Kien; V. I. Balykin; K. Hakuta
2007 PACIFIC RIM CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS, VOLS 1-4, IEEE, 掲載ページ 1137-+, 出版日 2007年, 査読付, We show that fluorescence of a very small number of atoms around a subwavelength-diameter silica-fiber, an optical nanofiber, can be measured efficiently by detecting the photons coupled to the guided mode of the nanofiber. Also such a technique enables us to probe the van der Waals interaction between atoms and surface with high precision.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Single atom as a light coupler for a nanofiber
K. P. Nayak; T. Inoue; M. Morinaga; V. I. Balykin; Fam Le Kien; K. Hakuta
Conference on Lasers and Electro-Optics and 2006 Quantum Electronics and Laser Science Conference, CLEO/QELS 2006, 掲載ページ 1, 出版日 2006年, 査読付, We show how an atom can couple light to a nanobody efficiently. We demonstrate that a significant fraction of emission from the atom can be channeled into guided modes of a nanofiber. © 2006 Optical Society of America.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語 - Nanofiber-mediated radiative transfer between two distant atoms
Fam Le Kien; S. Dutta Gupta; K. P. Nayak; K. Hakuta
Physical Review A,, Vol. 72巻, 掲載ページ 063815(11), 出版日 2005年12月, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語
MISC
- Nanofiber quantum photonics
K. P. Nayak; M. Sadgrove; R. Yalla; F. L. Kien; K. Hakuta
出版日 2018年, J. Opt., Vol. 20巻, 掲載ページ 073001, 英語, 査読付, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌） - 9pAZ-10 外部グレーティングを用いたナノ光ファイバー上のフォトニック結晶共振器の実現(9pAZ 量子エレクトロニクス(量子光学・近接場光学),領域1(原子分子・量子エレクトロニクス・放射線))
Sadgrove M.; Yalla R.; Nayak K. P.; Hakuta K.
一般社団法人日本物理学会, 出版日 2014年08月22日, 日本物理学会講演概要集, 69巻, 2号, 掲載ページ 95-95, 日本語, 1342-8349, 110009875526, AA11439205 - 9pAZ-9 Enhanced Spontaneous Emission on a Nanofiber Using a Composite Photonic Crystal Cavity
Yalla Ramachandrarao; Sadgrove M.; Nayak K. P.; Hakuta K.
一般社団法人日本物理学会, 出版日 2014年08月22日, 日本物理学会講演概要集, 69巻, 2号, 掲載ページ 95-95, 英語, 1342-8349, 110009875525, AA11439205 - 26pBB-8 外部グレティングを用いたフォトニック結晶ナノ光ファイバー(量子エレクトロニクス(量子光学・微小共振器・近接場光学),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
Sadgrove M.; Yalla R.; Nayak K.P; Hakuta K.
一般社団法人日本物理学会, 出版日 2013年08月26日, 日本物理学会講演概要集, 68巻, 2号, 掲載ページ 147-147, 日本語, 1342-8349, 110009754662, AA11439205 - 24aBE-1 紫外フェムト秒レーザーを用いたナノ光ファイバーブラッググレーティングの作製(24aBE 固体量子情報処理,領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
阪田 紫帆里; Nayak K. P.; 白田 耕蔵
一般社団法人日本物理学会, 出版日 2012年03月05日, 日本物理学会講演概要集, 67巻, 1号, 掲載ページ 181-181, 日本語, 1342-8349, 110009565476, AA11439205 - 22aZA-4 ナノ光ファイバー近接場領域の少数個の量子ドットの蛍光観測(22aZA 量子エレクトロニクス(量子光学),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
鍛治 一平; Nayak K. P.; 森永 実; 奥野 剛史; 白田 耕藏
一般社団法人日本物理学会, 出版日 2008年08月25日, 日本物理学会講演概要集, 63巻, 2号, 掲載ページ 124-124, 日本語, 1342-8349, 110006982842, AA11439205 - 28aRE-9 ナノファイバーによる原子と光の操作(28aRE 量子エレクトロニクス(BEC理論,レーザー冷却),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
Nayak Kali; 井上 卓; 森永 実; Balykin V.I.; 白田 耕藏
一般社団法人日本物理学会, 出版日 2006年03月04日, 日本物理学会講演概要集, 61巻, 1号, 掲載ページ 149-149, 日本語, 1342-8349, 110007181667, AA11439205 - 20pWA-9 サブミクロン光ファイバーによる自然放出の制御(量子エレクトロニクス(量エレ一般),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
Kien Fam Le; NayaK Kali; Gupta S. Dutta; 森永 実; 白田 耕蔵
一般社団法人日本物理学会, 出版日 2005年08月19日, 日本物理学会講演概要集, 60巻, 2号, 掲載ページ 67-67, 日本語, 1342-8349, 110004537718, AA11439205
講演・口頭発表等
- Plasmon Enhanced Polarized Single Photon Emission Into Fiber Guided Modes
K. P. Nayak; K. M. Shafi; R. Yalla
ポスター発表, 英語, Frontiers in Optics + Laser Science meeting (FIO-LS) 2022, Optica, Rochester, USA, 国際会議
発表日 2022年10月18日 - Quantum photonics on an all-fiber platform
K. P. Nayak
口頭発表（招待・特別）, 英語, 2022 International Conference on Optical Precision Measurements, 招待, Taiyuan University of Technology, China, 国際会議
発表日 2022年09月18日 - Plasmon-enhanced bright and polarized single photon emission into nanofiber guided modes
K. P. Nayak; K. M. Shafi; R. Yalla
口頭発表（一般）, 英語, The Physical Society of Japan (JPS) 2022 Autumn Meeting, The Physical Society of Japan, Tokyo Institute of Technology, 国内会議
発表日 2022年09月13日 - A single atom quantum interface on a tapered optical fiber
K. P. Nayak
口頭発表（招待・特別）, 英語, Laser Based Sensors, Optical Sensors Conference 2022 (as part of Optica Optical Sensors and Sensing Congress 2022), 招待, Optica, Vancouver, Canada, 国際会議
発表日 2022年07月14日 - Development of photonic crystal cavities on a 300 nm silica nanofiber for single atom quantum interface
Kali P. Nayak
ポスター発表, 英語, International Symposium on Novel maTerials and quantum Technologies (ISNTT 2021), NTT Basic Research Laboratories, Japan., Online Conference, 国際会議
発表日 2021年12月15日 - Interfacing a single quantum emitter to fiber-guided photons
K. P. Nayak
その他, 英語, Virtual Seminar OIST, Japan, 招待, Online
発表日 2021年01月13日 - Interfacing individually trapped single atoms to a nanofiber cavity
K. P. Nayak
口頭発表（招待・特別）, 英語, 3rd Asia‐Pacific Workshop on Trapped Quantum Systems (APTQS 2020), 28-30th October 2020, 招待, Online Conference, hosted by Osaka University, Japan., 国際会議
発表日 2020年 - A quantum interface between a trapped single atom and fiber-guided photons
K. P. Nayak
口頭発表（一般）, 英語, The 43rd Quantum Information Technology Symposium (QIT43), 10-11th December 2020., Online Conference, hosted by University of Electro-Communications, Japan., 国内会議
発表日 2020年 - Interfacing trapped single atoms to a nanofiber cavity
K. P. Nayak; J. Wang; J. Keloth; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, Physical Society of Japan
発表日 2019年03月17日 - 直径 300 nm のナノ光ファイバー共振器の作製と特性測定
福原美穂; K. P. Nayak; 宮本洋子
口頭発表（一般）, 日本語, 日本光学会 Optics and Photonics Japan 2019 講演予稿集, 国内会議
発表日 2019年 - Fano-type resonances and avoided crossing in a photonic crystal nanofiber cavity
J. Keloth; K. P. Nayak; J. Wang; M. Morinaga; K. Hakuta
ポスター発表, 英語, International Workshop on Photonics Polymer for Innovation (IWPPI)
発表日 2018年10月15日 - Stabilization of a centimeter-long photonic crystal nanofiber cavity under ultra-high vacuum condition
Kali P. Nayak; Jie Wang; Jameesh Keloth; Kohzo Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, Physical Society of Japan
発表日 2018年09月 - Fano-type resonances and avoided crossing in a photonic crystal nanofiber cavity
J. Keloth; K. P. Nayak; J. Wang; M. Morinaga; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, Physical Society of Japan
発表日 2018年09月 - Investigation of Fano-type resonances in nanofiber based photonic crystal cavity
K. P. Nayak; J. Keloth; M. Morinaga; K. Hakuta
口頭発表（招待・特別）, 英語, SPIE Photonics West, Steep Dispersion Engineering and Opto-Atomic Precision Metrology XI, SPIE Photonics West, OPTO, USA, 国際会議
発表日 2018年01月 - Developing optical nanofiber cavity for a quantum interface
K. P. Nayak
口頭発表（招待・特別）, 英語, International Symposium on Photonics and Optical Communications, RIEC, Tohoku University, Sendai, Japan., 国際会議
発表日 2017年10月 - Nanofiber quantum photonics
K. P. Nayak; R. Yalla; J. Keloth; K. Hakuta
口頭発表（招待・特別）, 英語, SPIE Photonics West, Slow Light, Fast Light, and Opto-Atomic Precision Metrology X, SPIE Photonics West, OPTO, USA, 国際会議
発表日 2017年01月 - Trapping Single Atoms on a Photonic Crystal Nanofiber
Kali P Nayak; Yanqiang Guo; Jameesh Keloth; Tetsuo Kishimoto; Kohzo Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, Physical Society of Japan
発表日 2016年03月 - Optical nanofibers for quantum information application
K. P. Nayak; K. Hakuta
口頭発表（招待・特別）, 英語, The 8th IEEE/ International Conference on Advanced Infocomm Technology, Hangzhou, China, 国際会議
発表日 2015年10月 - Fabrication of Nanofiber Bragg Grating Using Femtosecond Laser Talbot Interferometric Setup
K P Nayak; K Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, Physical Society of Japan
発表日 2012年08月 - Manipulating Light Propagation using Optical-Nanofiber Cavity
K. P. Nayak; F. L. Kien; K. Hakuta
口頭発表（招待・特別）, 英語, SPIE Photonics West, Advances in Slow and Fast Light V,, SPIE Photonics West, Advances in Slow and Fast Light V, USA, 国際会議
発表日 2012年 - Cavity Formation on an Optical Nanofiber using Focused Ion Beam Milling Technique
KP Nayak; Fam Le Kien; K Nakajima; Y Kawai; HT Miyazaki; Y Sugimoto; K Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, Physical Society of Japan
発表日 2011年08月 - Optical Nanofiber Cavity: A Novel Workbench For Cavity-QED-II
K. P. Nayak; K. Nakajima; Y. Kawai; Fam Le Kien; H. T. Miyazaki; Y. Sugimoto; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, Physical Society of Japan
発表日 2011年03月 - Manipulating slow light propagation using optical nanofibers with low finesse cavity
Kohzo Hakuta; Kali P. Nayak; Fam L. Kien
口頭発表（招待・特別）, 英語, SPIE Photonics West, Advances in Slow and Fast Light IV,, SPIE Photonics West, Advances in Slow and Fast Light IV, USA, 国際会議
発表日 2011年 - Optical Nanofiber Cavity: A Novel Workbench For Cavity-QED
K. P. Nayak; K. Nakajima; Y. Kawai; Fam Le Kien; H. T. Miyazaki; Y. Sugimoto; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, Physical Society of Japan
発表日 2010年09月 - Manipulating Quantum States of Light and Matter using an Optical Nanofiber
K. P. Nayak; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（招待・特別）, 英語, Optical Fiber Communications/National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC), OSA (The Optical Society), San Diego, 国際会議
発表日 2010年03月 - Two-Color Evanescent Field Trapping of Atoms Around an Optical Nanofiber
K. P. Nayak; K. Miyazaki; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, Physical Society of Japan
発表日 2010年03月 - Trapping Atoms Around An Optical Nanofiber
K. P. Nayak; Manoj Das; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, Physical Society of Japan
発表日 2009年09月 - Investigation of near-surface atoms using an optical nanofiber
K.P. Nayak; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会春季大会
発表日 2009年03月 - ナノ光ファイバー近接場中のセシウム原子のレーザー誘起蛍光スペクトルの観測
白崎昭生; Das Manoj; K.P. Nayak; 白田耕藏
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会春季大会
発表日 2009年03月 - ナノ光ファイバー表面上の少数個の量子ドットの蛍光観測II
鍛治一平; 上本真輔; K.P. Nayak; 奥野剛史; 白田耕藏
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会春季大会
発表日 2009年03月 - Optical Nanofibers for Manipulating Atoms and Photons
K. P. Nayak; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（招待・特別）, 英語, 39th Winter Colloquium on the Physics of Quantum Electronics (PQE2009), PQE2009, (Snowbird, Utah, U. S. A., 国際会議
発表日 2009年01月 - ナノ光ファイバー上の単一量子ドットの蛍光の観測
鍛治一平; K. P. Nayak; 森永実; 奥野剛史; 白田耕藏
口頭発表（一般）, 英語, 電通大/農工大21世紀COEプログラム合同シンポジウム
発表日 2008年12月 - Cavity enhanced nonlinear optics with sub-wavelength diameter optical fiber
Manoj Das; K. P. Nayak; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 農工大/電通大 第5回合同シンポジウム
発表日 2008年12月 - Antibunching and bunching in a few atoms resonance fluorescence measured through a nanofiber-II: Effect of excitation and observation geometries
K. P. Nayak; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会秋季大会
発表日 2008年09月 - ナノ光ファイバー近接場領域の少数個の量子ドットの蛍光観測
鍛治一平; K.P. Nayak; 森永実; 奥野剛史; 白田耕藏
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会秋季大会 (盛岡)、2008年9月
発表日 2008年09月 - Antibunching and bunching in a few atoms resonance fluorescence measured through a nanofiber
K.P. Nayak; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会春季大会
発表日 2008年03月 - Manipulating single atoms and single photons using an optical nanofiber
K. P. Nayak; Manoj Das; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 第4回電通大/農工大21世紀COEプログラム合同シンポジウム
発表日 2007年12月 - ナノ光ファイバー上の1次元配列原子群による超放射制御（理論）
Fam Le Kien; K.P. Nayak; 白田耕藏
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会秋季大会
発表日 2007年09月 - Single Atoms on an Optical Nanofiber I : Photon Correlation Measurements
Kali Prasanna Nayak; Kohzo Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会秋季大会
発表日 2007年09月 - ナノ光ファイバによる冷却原子とシリカ表面の相互作用
K.P. Nayak; M. Das; 白田耕藏
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会春季大会
発表日 2007年03月 - Optical Nanofibers for Manipulating and Probing Single Atom Fluoresence
Kali Nayak; Manoj Das; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会春季大会
発表日 2007年03月 - Optical nanofibers for manipulating and probing single-atom fluorescence
K. P. Nayak; P. N. Melentiev; M. Morinaga; V. I. Balykin; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 第3回農工大/電通大21世紀COEプログラム合同シンポジウム
発表日 2006年12月 - What observations tell us: Atom trapping by manipulating the surface defect potential?
K. P. Nayak; Manoj Das; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 第3回農工大/電通大21世紀COEプログラム合同シンポジウム
発表日 2006年12月 - Optical Nanofiber as an Efficient Tool for Exploring Atom -Surface Interaction : Towards Manipulation of Atoms and Photons using Optical Nanofibers
Kali Nayak; Manoj Das; M. Morinaga; V. I. Balykin; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会秋季大会
発表日 2006年09月 - ナノファイバーによる原子と光の操作
K.P. Nayak; 井上卓; 森永実; V.I. Balykin; 白田耕藏
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会春季大会
発表日 2006年03月 - Manipulation of atom and photon using nanofiber
K. P. Nayak; T. Inoue; J. Q. Liang; M. Morinaga; V. I. Balykin; Fam Le Kien; K. Hakuta
口頭発表（一般）, 英語, 第2回電通大/農工大21世紀COEプログラム合同シンポジウム
発表日 2005年12月 - サブミクロン光ファイバーによる自然放出の制御
Fam Le Kien; Kali Nayak; S; Dutta Gupta; 森永実; 白田耕藏
口頭発表（一般）, 英語, 日本物理学会,日本物理学会秋季大会
発表日 2005年09月
担当経験のある科目_授業
共同研究・競争的資金等の研究課題
- Developing a fiber optical quantum interface using trapped atoms and nanofiber based photonic crystal cavity
Nayak K.Prasanna
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 電気通信大学, 若手研究(A), 本プロジェクトでは、高品質フォトニック結晶（PhC）共振器をナノファイバ上に作製し、その共振器上に光ピンセットベースの単一原子トラップを開発した。PhC共振器は、トラップされた単一原子とナノファイバー導波モードとの効率的なインターフェースとして機能するよう設計した。共振器モード間の干渉により独特のスペクトル特性が観測されることを実証した。PhCナノファイバー共振器モードの光熱効果による安定化を実現し、ファイバ導波モードによる単一原子のトラッピングとリアルタイム観測を実証した。今回の成果は、光ファイバプラットフォーム上で単一原子事象を決定論的に準備する量子フォトニクス技術を可能にするものである。, 15H05462
研究期間 2015年04月01日 - 2019年03月31日 - ナノ光ファイバー共振器における単一原子／光子の操作
NAYAK K.Prasanna
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 電気通信大学, 若手研究(B), ナノ導波路と原子を用いて様々な量子光学特性を操作制御する事は量子光学分野の主要な流れの一つである。本研究ではナノ導波路としてナノ光ファイバーを用い、それに共振器機能を組み込む事により、操作制御の自由度を大きく増強する方法について研究した。先ず、フェムト秒レーザー干渉多光子加工法を開発し、光学特性の優れた共振器を組込む方法を開発した。更に、ナノ光ファイバーと外部ナノ構造（グレーティング）を組み合せてナノ光ファイバー共振器を形成する方法を研究開発した。この方法を用いて、ナノファイバーに担持した単一原子（量子ドット）からの自然放出が大きく増強される事を実証した。, 24740271
研究期間 2012年04月01日 - 2014年03月31日