Ultralow-power nonlinear optics using tapered optical fibers in metastable xenon
我们使用一个亚波长直径的锥形光纤（TOF）悬浮在亚稳态氙原子的气体中，演示了瑞特级的饱和吸收。这种超低功率非线性是通过小的光学模式面积传播相对较长的距离，通过氦气。在这些类型的TOF实验中使用惰性气体可以提供优于使用反应性碱蒸气（诸如铷）的实际优点。
2013-08-26 physics.optics quant-ph
Tapered fiber coupling of single photons emitted by a deterministically positioned single nitrogen vacancy center
本研究通过纳米操控技术将单个NV中心确定性定位到锥形光纤腰部，实验演示了单光子与光纤导模的倏逝耦合，测得耦合效率为9.5%-10.4%，为光子量子网络集成单光子源提供了基础。
2013-11-27 quant-ph
Low-temperature tapered-fiber probing of diamond NV ensembles coupled to GaP microcavities
在这项工作中，我们提出了一个平台，用于测试腔发射器系统的设备性能，使用的合奏发射器和锥形光纤。该方法提供了腔模式的高对比度光谱，耦合到腔的发射器的选择性检测，以及在单发射器情况下的器件性能的估计。利用金刚石中的氮空位（NV）中心和GaP光学微腔，我们能够在10 K下将腔调谐到NV共振，将腔耦合发射耦合到锥形光纤，并测量光纤耦合NV自发发射衰减。从理论上讲，我们表明，光纤耦合的平均珀塞尔因子是2-3倍大于自由空间收集，虽然由于合奏平均它仍然是一个因素的3小于一个单一的，理想的中心珀塞尔因子。
2011-02-25 physics.optics quant-ph
Coupling of single NV Center to adiabatically tapered optical single mode fiber
我们展示了一种简单可靠的技术，耦合金刚石镶嵌含有NV中心的锥形光纤。我们仔细研究了光纤本身的荧光，并能够将其抑制到低于NV中心单光子发射的水平。单光子统计被证明在光纤端，以及高达3倍的改善收集效率相对于我们的共聚焦显微镜
2016-08-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultra-low-loss tapered optical fibers with minimal lengths
我们设计并制造了具有最小长度的超低损耗锥形光纤（TOF）。我们首先优化的火炬扫描长度的变化，使用火焰刷的方法制造的TOF与锥角，满足绝热标准。因此，我们制造的TOF的最佳形状和比较他们的传输TOF与一个恒定的锥角和TOF的指数形状。对于具有最佳形状的TOF测量的最高透射率超过99.7%，总TOF长度仅为23 mm，而对于63 mm TOF长度，具有2 mrad的恒定锥角的TOF达到99.6%的透射率。
2014-11-09 physics.optics quant-ph
Efficient, indistinguishable telecom C-band photons using a tapered nanobeam
提出将 InAs/InP 量子点与锥形纳米梁耦合的电信 C 波段单光子源，实现 65% 光纤收集效率、高纯度及高干涉可见度。
2024-04-05 quant-ph
Transmission degradation and preservation for tapered optical fibers in rubidium vapor
亚波长直径的锥形光纤（TOF）在温暖的铷蒸气中的使用最近被认为是实现超低功率非线性光学效应的有前途的系统。然而，在这些实验中的许多实验所需的相对高的原子密度下，积累在TOF表面上的铷原子可能导致通过光纤的整体传输的显著损失。在这里，我们报告直接测量的时间尺度与此传输退化的各种铷密度条件。在系统中引入铷蒸气后，透射率几乎立即受到影响，并随着密度的增加而迅速下降。更重要的是，我们展示了如何设计加热元件，以提高TOF温度可以用来减少这种传输损耗，并显着延长有效的TOF传输寿命。
2012-12-20 physics.optics quant-ph
Optical microscope and tapered fiber coupling apparatus for a dilution refrigerator
我们已经开发了一个系统，用于稀释制冷机内的光机械谐振器的锥形光纤测量，这是与片上和片外器件兼容。我们的设备具有锥形谐振器耦合条件的全三维控制功能，可实现临界耦合，整体光纤传输效率高达70%。值得注意的是，我们的设计结合了一个光学显微镜系统，该系统由37，000根光纤的相干束组成，用于以$\sim$ 1 $μ$ m的分辨率对实验进行实时成像。我们提出了低温光学和光学机械测量耦合到锥形光纤的谐振器在温度低至9 mK。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Saturation of atomic transitions using sub-wavelength diameter tapered optical fibers in rubidium vapor
我们实验研究超低功率饱和的铷D2跃迁使用锥形光纤（TOF）悬浮在一个温暖的Rb蒸汽。TOF系统与标准自由空间蒸汽电池系统中获得的功率相关吸收测量的直接比较突出了两个系统的饱和行为的差异。超精细泵浦的影响在飞行时间系统中被发现是最小化，由于短的原子渡越时间通过高度限制的倏逝光模式由飞行时间引导。TOF系统的数据是很好的拟合由一个相对简单的经验吸收模型，表明毫瓦级的饱和功率。
2014-08-01 physics.optics quant-ph
Coupling quantum emitters in 2D materials with tapered fibers
在单个芯片上实现集成光子电路需要控制操作和集成固态量子发射器与纳米光子组件。以前的工作集中在嵌入三维晶体的发射器上--比如纳米金刚石或量子点。相比之下，在这项工作中，我们证明了一个单一的发射器在二维（2D）材料，即六方氮化硼（hBN），与锥形光纤的耦合，并发现收集效率的系统被发现是10%。此外，由于单偶极子特性的发射器，我们能够通过后焦平面成像分析耦合系统的角发射模式。与锥形光纤的良好耦合效率甚至允许以完全光纤耦合的方式进行激发和检测，从而产生真正的集成系统。我们的研究结果提供了证据的可行性，有效地集成在二维材料的光子结构的量子发射器。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Heralded single photon and correlated photon pair generation via spontaneous four-wave mixing in tapered optical fibers
我们研究了在一系列相同的微/纳光纤（MNF）中通过强非简并自发四波混频（SFWM）产生相关光子对和预示单光子。在100 ps激光脉冲激发下，测量了波长约为880 nm和1310 nm的双光子场的联合光谱强度，与理论预测符合得很好。当光子发射率为4 Hz时，测得的零时间二阶自相关函数约为0.2。基于MNF的光源与标准单模光纤完美匹配，这使得它与现有的光纤通信网络兼容。此外，在一系列相同的MNF中的SFWM观测允许通过空间复用来增加单光子的产生速率。
2019-10-28 physics.optics quant-ph
Highly efficient coupling of photons from nanoemitters into single-mode optical fibers
使用锥形光纤证明了从纳米发射器到单模光纤的光子的高效耦合。7.4将来自单个CdSe/ZnS纳米晶体的总发射光子的+/-1.2%耦合到300 nm直径的锥形光纤中。研究了耦合效率与锥径的关系，发现耦合效率随锥径的减小呈指数增长。这种方法是非常有前途的纳米粒子传感和单光子源。
2012-09-12 physics.optics quant-ph
Phase shift spectra of a fiber-microsphere system at the single photon level
利用弱相干探测光在单光子水平上测量了微球腔与锥形光纤耦合的相移谱。我们利用一个几乎没有退偏的锥形光纤，并构建了一个非常稳定的相移测量方案的基础上偏振分析，光子计数。利用很弱的探测光（\bar{n} = 0：41），我们成功地观察到了在欠耦合和过耦合之间的相移谱（分别在500和100 nm的间隙距离处）的转变，并利用量子态层析术获得了“纯度谱”。即使在过耦合状态下，平均纯度为0.982 \pm 0.024（最小纯度：0.892），这表明纤维-微球系统的相干性得到了很好的保持。基于这些结果，我们认为该系统适用于使用单个发光体（如金刚石氮空位中心）的量子相位门。
2011-01-27 quant-ph
Selective excitation of a single rare-earth ion in an optical fiber
本研究通过选择性激发锥形光纤中的单个稀土离子，在室温下实现了单光子产生，并测量了单离子光学寿命，为全光纤量子网络提供了关键构建模块。
2025-08-25 quant-ph
Enhanced Two-Photon Absorption Using Entangled States and Small Mode Volumes
计算了频率纠缠光子在直径与光波波长相当的锥形光纤中的双光子吸收率。电场在横向上的限制增加了与单个光子相关的强度，而双光子吸收率由于两个光子的频率之和与上原子态共振的事实而进一步增强，即使每个光子具有相对宽的线宽。其结果是，光子被有效地限制在所有三个维度和双光子吸收率的频率纠缠的光子在锥形光纤被发现是可比的，在一个小的模式体积的微腔中的未纠缠的光子。
2009-07-13 quant-ph
Efficient fiber-coupled single-photon source based on quantum dots in a photonic-crystal waveguide
许多光子量子信息处理应用将受益于高亮度、光纤耦合的触发单光子源。在这里，我们提出了一种光纤耦合光子晶体波导单光子源依赖于从锥形耦合器的光场的倏逝波耦合到光纤。一个两步的方法是采取其中的锥形耦合器的性能被记录在一个独立的设备包含一个片上反射器。反射测量确定芯片到光纤的耦合效率超过80%。然后，对一种具有锥形外耦合段的高效光子晶体波导进行了详细的表征。相应的总单光子源效率为10.9% $\pm$ 2.3%，其量化了在量子点中制备激子、将其作为光子在波导中耦合出来并随后将其转移到光纤的成功概率。所应用的外耦合方法是鲁棒的，随着时间的推移是稳定的，并且宽带超过几十纳米，这使得它成为一个非常有前途的途径，以提高基于平面芯片的单光子源的效率和可靠性。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fiber-optical switch controlled by a single atom
我们展示了由单个原子控制的两个光纤之间的光信号的高效切换。实验的关键元件是一个回音壁模瓶形微谐振器，它与单个原子耦合，并通过两个锥形光纤耦合器连接。即使在存在耦合光纤的情况下，原子-谐振腔系统也达到腔量子电动力学（CQED）的强耦合区，导致激发光谱中的真空拉比分裂。我们系统地研究了我们系统的开关效率，即，CQED光纤开关将光重定向到期望输出的概率。我们获得了一个大的重定向效率达到一个原始保真度超过60%，没有后选择。
2013-09-12 quant-ph
Room-temperature addressing of single rare-earth atoms in optical fiber
本研究在室温下对光纤中单个稀土原子进行了光学寻址，利用锥形光纤结构实现空间隔离，为大规模量子网络提供了稳定且成本效益高的技术平台。
2023-10-17 physics.optics quant-ph
Power-efficient production of photon pairs in a tapered chalcogenide microwire
使用As 2Se 3硫系玻璃的锥形光纤，我们在低泵浦功率下产生了通信波长的光子对。在平均功率为3.2 μW的简并泵浦下，发现了最大符合率与偶然率之比为$2.13\pm0.07$;在平均功率为1.0 μW和1.5 μW的非简并泵浦下，发现了最大符合率与偶然率之比为$1.33\pm0.03$。我们的研究结果表明，在这些微线的非线性可以允许单光子泵浦产生光子对，使大纠缠态的生产，在有损传输后的单光子预示，和光子量子信息处理与非线性光学。
2015-02-25 physics.optics quant-ph
Optical fiber coupling to planar photonic crystal microcavities
提出了一种在锥形标准单模光纤和高Q值光子晶体谐振腔的谐振模之间有效传输光的技术，该谐振腔的模体积小于立方波长。腔模品质因数为4.7 × 10^4，总的光纤到腔的耦合效率为44%。
2004-05-13 physics.optics quant-ph
Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique
我们证明，数以千计的周期性纳米坑制造的亚波长直径的锥形光纤，光学光刻胶，通过照射只有一个单一的飞秒激光脉冲。制造的一个关键方面是，激光器本身充当柱面透镜，并将飞秒激光束聚焦在其阴影表面上。我们还证明，这种周期性结构的晶体上，作为一个1-D的光子晶体（PhC）。这种光子晶体结构将大大增强这种锥形光纤系统的场约束，并可能在纳米光子学和量子信息技术中开辟新的途径。
2012-10-29 physics.optics quant-ph
Storage of fiber-guided light in a nanofiber-trapped ensemble of cold atoms
具有窄腰的锥形光纤是用于光和物质接口的多功能工具。在这种情况下，激光冷却的原子被困在周围的光学介质的倏逝场特别感兴趣：它们表现出长的基态相干时间和有效的耦合到光纤引导的领域。在这里，我们展示了电磁感应的透明度，慢光，和存储的光纤引导的光脉冲中的冷原子被困在一个基于纳米纤维的光晶格的合奏。我们测量到光脉冲减速到50 m/s的群速度。此外，我们在单光子水平上存储光脉冲，并在2微秒后按需在光纤中检索它们，总效率为（3.0 +/- 0.4）%。我们的研究结果表明，基于纳米纤维的冷原子接口具有很大的潜力，实现未来的光学量子信息网络的积木。
2015-02-04 quant-ph
Single-photon generation from a neodymium ion in optical fiber at room temperature
本文实验演示了室温下利用锥形光纤中单个钕离子实现单光子产生，为低成本、波长可选的单光子源和光子量子应用提供了新平台。
2024-02-23 quant-ph
Exploring the role of polarization in fiber-based quantum sources
本文通过理论分析揭示了光纤中三阶参量下转换与四波混频的极化效应可用于增强探测方案，并将其应用于锥形光纤产生光子三重态及微结构实芯光纤实验设计。
2024-10-17 physics.optics quant-ph
Efficient routing of single photons by one atom and a microtoroidal cavity
通过光纤耦合微环形腔与单个铯原子相互作用，来自相干输入的单光子被有效地重定向到单独的输出。通过在锥形光纤的输入-输出的过耦合机制中操作，我们的系统用作光子分选的高效率量子路由器。单光子被反射，多余的光子被透射，这一点通过对反射（透射）光的光子反聚束（聚束）的观测得到了证实。我们的光子路由器是强大的原子位置和输入功率的大的变化，所观察到的光子反聚束持续为腔内光子数0.03 \lesssim n \lesssim 0.7。
2009-01-07 quant-ph
Converting one photon into two via four-wave mixing in optical fibers
观察非线性光学量子效应或使用非线性光学实现量子信息协议需要移动到越来越小的输入光强度。然而，低的光强度通常意味着弱的光学非线性，不足以用于许多应用。在这里，我们计算的情况下，其中一个输入光束是一个单光子的四波混频在各种光纤的性能。我们表明，在锥形硫系玻璃纤维（微丝）一个单光子加上强泵浦光束可以产生一对光子的概率为0.1%，远高于以前的工作，散装和波导晶体源。这样的光子转换器可以用于创建大的纠缠光子态，用于执行贝尔不等式的无漏洞测试，以及用于量子通信。
2014-07-04 physics.optics quant-ph
Fiber ring resonator with nanofiber section for chiral cavity quantum electrodynamics and multimode strong coupling
我们实验上实现了一个光纤环形腔，包括一个锥形部分与亚波长直径腰部。在该部分中，被引导的光表现出显著的渐逝场，其允许与光学发射器的有效接口。一个商业可调谐光纤分束器提供了简单和强大的耦合到谐振器。谐振腔的关键参数，如其输出耦合率，自由光谱范围和双折射率可以调整。由于低锥度和耦合损耗，谐振器表现出F=75+/-1的无载精细度，足以达到用于放置在倏逝场中的发射器的强耦合的状态。该系统非常适合于沿超导截面捕获激光冷却的原子系综。基于测量的参数，我们估计该系统可以作为一个平台，光学多模强耦合实验。最后，我们讨论了基于手征量子光学应用的谐振腔的可能性。
2016-11-04 physics.optics quant-ph
Photon emission and absorption of a single ion coupled to an optical fiber-cavity
我们提出了一个光-物质界面，它由一个单一的$^{174}$ Yb $^+$离子耦合到光纤腔。我们观察到，在935 nm处的光子主要发射到腔模式和光子的偏振和离子的自旋状态之间的相关性被保存，尽管到一个单模光纤的内在耦合。互补的，当一个微弱的相干光场注入腔模，我们发现增强和偏振依赖的离子吸收。
2014-07-22 physics.atom-ph quant-ph
Optical nanofibers and spectroscopy
本文综述了近几年来在亚波长直径的锥形光纤的制备和表征方面的进展。这种纤维表现出明显的倏逝场，因此是用于纤维腰部上的吸附物或周围介质的高灵敏度倏逝波光谱的有用工具。我们使用精心设计的火焰拉丝工艺，使我们能够实现预设的纤维直径分布。为了确定腰部直径和验证光纤轮廓，我们采用扫描电子显微镜测量和一种新的精确的原位光学方法的基础上谐波产生。我们使用我们的纤维的线性和非线性吸收和荧光光谱的表面吸附的有机分子，并研究其团聚动力学。此外，我们将我们的光谱方法应用于光纤腰部表面的量子点和光纤周围的铯蒸气。最后，对于色散测量，我们提出了我们的第一个结果的建设和测试单光纤双模干涉仪。
2011-07-27 physics.optics quant-ph
Nanofiber Fabry-Perot microresonator for non-linear optics and cavity quantum electrodynamics
我们实验上实现了一个基于锥形光纤的近铯D2线波长的法布里-珀罗型光学微谐振器，配备了两个光纤布拉格光栅，包围一个亚波长直径腰部。由于非常低的锥形损耗，谐振器的精细度达到F = 86，而谐振透射率为T = 11%。我们的谐振腔的特性满足强耦合区的非线性光学和腔量子电动力学的要求。结合其已证明的易用性和其有利的模式几何形状，它因此打开了一个应用领域。
2012-09-04 physics.optics quant-ph
Absorption of hybrid fibre modes by Cs atoms in quadrupole transitions
研究Cs原子在电四极跃迁中对光学纳米光纤模式的吸收率，发现其随原子远离光纤轴而减弱，但在靠近光纤处，吸收率可比四极退激发率大两个数量级。
2023-10-18 physics.optics quant-ph
A Liquid-Core Fiber Platform for Classical and Entangled Two-Photon Absorption Measurements
本文提出一种甲苯填充液芯光纤平台，通过增强光与物质相互作用距离，实现低功率经典双光子吸收测量，并首次尝试波导中的纠缠双光子吸收测量，未观察到E2PA信号，设定了与近期报告一致的截面上限。
2025-01-24 physics.optics quant-ph
Torsional optomechanical cooling of a nanofiber
我们演示了光的偏振耦合到系统的机械角动量的锥形光学冷却的光学机械。耦合是通过光纤中的双折射实现的，并且不使用光学谐振器。我们发现冷却的热驱动振幅波动的分布和扭转模式的噪声谱的证据。我们的原理证明演示表明，无腔冷却的扭转自由度的宏观扩展的螺旋桨。
2022-01-28 physics.optics quant-ph
