Optically active mechanical modes of tapered optical fibers
具有束腰的锥形光纤是广泛使用的工具，用于经由光纤的倏逝场将光有效地耦合到光子器件或量子发射器。为了确保良好控制的耦合，光波导光场的相位和偏振必须稳定。在这里，我们表明，在典型的锥形光纤这些量表现出高频热波动。它们起源于光机械耦合到纳米纤维引导的光的高Q扭转振荡。我们提出了一个简单的从头算理论模型，定量地解释了扭转模谱，并可用于设计定制的机械性能的锥形光纤。
2013-11-04 physics.optics
Highly photo-stable Perovskite nanocubes: towards integrated single photon sources based on tapered nanofibers
对用于量子应用的钙钛矿纳米晶体（NC）如CsPbBr $_3$的兴趣正在迅速增加，因为已经证明它们可以表现为非常有效的单光子发射体。在这方面要解决的主要问题是它们在光激发下的光稳定性。在这篇文章中，我们提出了一个完整的分析的光学和量子性能的高效钙钛矿纳米立方体合成的方法，这是第一次用于生产量子发射器，并显示，以确保增加光稳定性。这些发射器表现出减少闪烁连同强光子反聚束。值得注意的是，这些功能几乎不受激发强度的增加远远高于发射饱和水平。最后，我们首次实现了一个单一的钙钛矿纳米立方体与锥形光学晶体的耦合，目的是为未来的应用提供一个紧凑的集成单光子源。
2020-05-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Movable Fiber-Integrated Hybrid Plasmonic Waveguide on Metal Film
提出并分析了一种由金属薄膜上的锥形波导组成的波导结构，以支持高度局域化的混合等离子体模式。基于绝热转换原理的同轴锥形光纤可以有效地激发混合等离子体激元模，并将混合等离子体激元模收集在同一根光纤中，这在实验中非常方便。由于等离子体激元模的极小模面积，在这种可移动波导中，局部电磁场大大增强，这对于增强相干光发射体相互作用，如波导量子电动力学、单发射体光谱和非线性光学具有潜在的应用价值。
2011-04-21 physics.optics
Orientation distributions of vacuum-deposited organic emitters revealed by single-molecule microscopy
本研究利用单分子成像技术测量真空沉积OLED中单个发光体C545T的跃迁偶极取向，获得完整取向分布，揭示取向强烈依赖纳米级环境，为理解发光体取向控制因素提供新途径。
2023-05-19 cond-mat.soft physics.optics
Cross-phase modulation instability in mode-locked laser based on reduced graphene oxide
在具有净法向色散的长锥锁模光纤环形腔中，实验观察到交叉相位调制不稳定性。该锥形沉积有还原的氧化石墨烯，其可以由于8 mm的倏逝场相互作用长度和强模式限制实现的增强的非线性而降低XPMI的阈值。实验结果表明，两个偏振方向上的相位匹配条件不同，产生了强度不同的边带。在不同泵浦强度下，即使激光器的偏振态变化很大，也能满足相位匹配条件。
2014-09-29 physics.optics
Position-controlled trapping of nanoparticles and quantum dots on a fiber taper
研究双色光纤锥光阱的三维捕获势，通过控制双模相对功率调节纳米粒子捕获位置，并验证量子点与金纳米粒子共捕获及激发场复用，为量子发射体定位与谐振器耦合调节提供方案。
2023-04-09 physics.optics quant-ph
Feedback-cooling the fundamental torsional mechanical mode of a tapered optical fiber to 30 mK
该研究利用激光研究锥形光纤纳米纤维腰部的基础扭转机械模式，发现其品质因数高达10^7、Qf乘积达1 THz，并通过主动反馈将热运动从室温冷却至28(7) mK，为新型光纤传感器和混合量子光力学平台奠定基础。
2023-09-19 physics.ins-det physics.optics
Directional Enhanced Probe for Side-Illumination Tip Enhanced Spectroscopy
我们展示了一个高性能的无孔近场探头制成的锥形金属尖与一组周期性的浅槽附近的顶点。系统地研究了侧面照明针尖增强光谱（TES）中针尖附近单个发射体的自发发射。与传统的侧照式TES中的裸露锥形金属针尖相比，波纹探针不仅增强了激发场，而且使发射方向性集中，从而提高了收集效率和信噪比。特别是，我们提出了一个不对称的TES尖端的基础上，两个耦合的纳米棒具有不同的长度在顶点实现单向增强发射率从一个单一的发射器。有趣的是，我们发现，辐射模式是敏感的发射波长和发射器的位置相对于顶点，这可以导致在信噪比的增加，通过抑制不需要的信号。所提出的非对称波纹探针开辟了广泛的实际应用，例如，在单分子水平上提高尖端增强光谱的检测效率。
2015-11-12 physics.comp-ph physics.optics
The photonic trumpet: An efficient, broadband interface between a solid-state quantum emitter and a Gaussian beam
我们介绍了光子喇叭，一种电介质结构，它确保了嵌入式量子光源和高斯自由空间光束之间的近乎完美的耦合。光子喇叭利用单模光子线提供的宽带自发发射控制和该模式在锥形锥体内的绝热膨胀。数值模拟突出了这一概念的出色性能和鲁棒性。作为量子光学领域的第一个应用，我们报道了一个超亮单光子源的实现。该器件是一种含有少量InAs量子点的GaAs光子喇叭，第一透镜外效率为$0.75 \pm 0.1$。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strongly correlated photon transport in waveguide QED with weakly coupled emitters
我们表明，强相关的光子输运可以观察到在波导中含有光学密集的合奏发射器。值得注意的是，这甚至发生在弱耦合效率。具体地说，我们计算了光子通过一个手性耦合系统的$N$两能级系统的弱相干场驱动下，其中每个发射器也可以散射光子的波导。光子相关性是由于非线性和耦合到损耗库的相互作用而产生的，这在透射光子之间产生了强有效的相互作用。高度相关的光子态比不相关的光子更不易受损失的影响，并且具有与$N$的幂律衰减。这是描述使用一个简单的通用渐近解由一个单一的尺度参数，描述光子聚束和功率传输。我们数值计算表明，随机放置的发射器，这些结果举行，即使在系统中没有手征。这种效应可以在现有的锥形光纤中观察到。
2018-09-17 physics.optics quant-ph
A fiber-integrated single photon source emitting at telecom wavelengths
本文提出了一种基于InAs/InP量子点和纳米梁的免对准光纤集成单光子源，通过绝热锥形耦合器实现高效耦合，获得1.5%亮度和86%纯度的电信波段单光子发射，为光纤量子电路提供了基础构建模块。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Integration of Quantum Emitters with Lithium Niobate Photonics
量子发射器与集成光子学的集成实现了量子模拟器、计算机和网络的光子实现所必需的复杂量子光子电路。薄膜三酸锂是量子光子学的理想材料衬底，因为它可以将光紧紧地限制在小波导中，并且具有很强的电光效应，可以在低功率和高速度下开关和调制单光子。然而，锂离子电池缺乏有效的单光子发射器，这对于可扩展的量子光子电路至关重要。我们展示了单光子发射器与锂离子酸盐光子芯片的确定性耦合。发射器由嵌入在InP纳米束中的InAs量子点组成，我们使用拾取和放置方法将其转移到具有纳米级精度的锂酸盐波导。绝热锥形将发射到纳米束中的单光子高效地传输到锂离子酸盐波导。我们验证单光子性质的发射使用光子相关测量与片上分束器进行。我们的研究结果表明，快速，可重构的量子光子电路的量子信息处理的重要一步。
2018-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical emission near a high-impedance mirror
固态光发射器依赖于具有高片电导率的金属接触来进行有效的电荷注入。不幸的是，这种接触也支持表面等离子体激元（SPP）激发，其将光能耗散到金属中并限制外部量子效率。在这里，受射频（RF）高阻抗表面的概念及其在共形天线中的使用的启发，我们说明了电极如何被纳米图案化，以同时在光频率下提供高DC电导率和高阻抗。这样的电极不支持整个可见光谱的SPP，并且极大地抑制耗散损耗，同时促进期望的朗伯发射轮廓。我们通过研究沉积在电极上的染料发射层的发射增强和光致发光寿命来验证这一概念。
2017-08-03 physics.optics
Tunable ultrabroadband hybrid THz emitter combining a spintronic THz source and a GaSe crystal
提出基于自旋太赫兹发射器与GaSe非线性晶体的混合太赫兹发射器概念，通过参数调节实现1至40 THz无间隙超宽带光谱和32 fs超短脉冲，并展示载波包络相位的简便可调性。
2023-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical Activity at 1.55 micron in Si:Er:O Deposited Films
采用物理气相沉积、离子束混合、Ar ~+和O ~（2+）注入掺氧和热退火等技术制备了掺Er和O的硅薄膜。加工步骤被定制为与标准CMOS兼容，并且具有显著低的成本来制造用于硅基红外发射器的光学活性介质。Si：Er：O薄膜在室温下表现出很强的光致发光，类似于光纤材料中斯塔克分裂的Er+3离子1.55微米波段。浓度分布由卢瑟福背散射光谱法测定。发现光致发光信号随着O/Er比的增加而增加。离子注入有效地增强了Er的热扩散，提高了Er的光学活性。
2012-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hybrid Integration of Quantum Dot Single Photon Sources with Lithium Tantalate Photonics for On Chip Routing
National University of Defense Technology（国防科技大学）；Zhejiang University（浙江大学）；Harbin Institute of Technology (Shenzhen)（哈尔滨工业大学（深圳））；Sun Yat-sen University（中山大学）
本文通过微转移印刷将量子点与低损耗可重构LTOI波导结合，实现了芯片级单光子路由，展示了低温环境下LTOI的电光系数稳定性，为可扩展的量子光子处理器提供新路径。
2026-03-13 physics.optics
Design, Fabrication, and Characterization of Ta2O5 Photonic Strip Waveguides
单量子发射器到集成光学器件的引导光学模式的有效耦合对于量子信息科学以及传感领域中的应用是非常重要的。在这里，我们提出了一种基于介质光单模波导（Ta 2 O 5在SiO2上）的片上实验平台的设计和制作。波导的设计是优化的宽带（600-800 nm）倏逝波耦合到一个单一的量子发射器（预期效率：高达36%）和有效的芯片外耦合到单模光纤使用倒锥。第一个测试样品表现出低于1.8 dB/mm的传播损耗和芯片外耦合效率超过57%。这些结果是有希望的固态量子发射器，如NV-和SiV-中心的纳米级波导的单一光学模式的有效耦合。
2017-10-09 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Efficient Photon Coupling from a Diamond Nitrogen Vacancy Centre by Integration with Silica Fibre
量子信息科学的中心目标是有效地将光子与单个光学模式接口，用于量子网络和分布式量子计算。在这里，我们介绍并实验证明了一种紧凑而有效的方法，用于固态量子位，金刚石中的氮空位（NV）中心与单模光纤的低损耗耦合。在这种方法中，单模锥形金刚石波导包含一个高品质的NV存储器被选择和集成在锥形石英光纤。绝热耦合器的数值优化表明，近单位效率的光子传输是可能的两个模式之间。实验上，我们发现总体收集效率在18- 40%之间，并观察到原始单光子计数率高于700 kHz。这种集成系统能够实现单模光纤与固体中的单光子发射器和量子存储器的鲁棒、无干扰和有效的接口。
2015-02-27 physics.optics quant-ph
Wavelength Spacing Tunable, Multiwavelength Q-switched Fiber Laser Mode-locked by Graphene Oxide
我们展示了一个波长间隔可调谐的，多波长调Q锁模光纤激光器（QML）的基础上的光纤锥沉积与氧化石墨烯。激光器的操作可以理解为具有小时间间隔的QML束的形成，并且由于傅立叶变换而产生多波长光谱。我们发现量子阱的时间间隔对泵浦功率非常敏感，因此可以通过改变泵浦功率来调节量子阱的波长间隔。我们的实验激光器提供了一个波长间隔调谐范围从0.001 nm到0.145 nm的泵浦功率变化小于10 mW。该激光器可以发展成为一种低损耗的波长间隔可调谐光源，用于广泛的应用，如光谱学，微波/太赫兹信号产生，光学计量，光通信和传感。
2014-09-25 physics.optics
Experimental study of perovskite nanocrystals as single photon sources for integrated quantum photonics
本论文旨在利用光子结构的近场特性，研究单光子发射体与光子纳米结构的耦合，以期实现一种紧凑的集成单光子量子源。本论文的第一部分工作致力于钙钛矿纳米晶体的优化。虽然钙钛矿纳米晶体是非常有前途的单光子源，但它们仍然需要改进：在这项工作中，我回顾了这些发射体的主要特性，并提出了具有改进的光稳定性，减少闪烁和强反聚束的钙钛矿纳米晶体的完整表征。在论文的第二部分中，我着重于量子发射器与各种光子结构的耦合：即锥形纳米光纤和离子交换波导。详细描述了纳米纤维的制备方法和光学特性，实现了单钙钛矿结构的单光子晶体与单光子晶体的耦合，为混合集成单光子源的原理验证提供了理论依据。最后，我展示了如何近场离子交换波导可以与近场聚合一起使用，以捕获单光子发射器到波导上。
2021-05-29 physics.atm-clus physics.optics quant-ph
Metallic nanorings for broadband, enhanced extraction of light from solid-state emitters
我们报告的高折射率材料中嵌入的固态光源发出的光的提取增加。这是通过利用沉积在样品表面上并以单个发射器为中心的亚微米金属环的局部透镜效应来实现的。我们表明，InAs/GaAs单量子点线到自由空间的光的强度高达20倍的增强。这种器件本质上是宽带的，因此与任何种类的固态光源兼容。我们预见通过可扩展的技术，如纳米压印，金属环的制造，以及它们的实施，以改善从固态光源的经典和量子光的发射。此外，在增加器件的亮度的同时，金属环还可以用作用于载流子注入或波长调谐的电场的局部施加的顶部接触。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Partial Quantum Coherence, Ultrashort Electron Pulse Statistics, and a Plasmon-Enhanced Nanotip Emitter Based on Metallized Optical Fibers
本论文包括两个相关的研究项目。第一个课题的最终目标是在超短自由电子脉冲中观察量子简并。这构成了一个彻底的理论分析的问题，涉及部分量子相干性和自旋极化的源在光的路径积分处理的现象的物质波衍射时间。随后，一个开拓性的实验结果，被取代的Hanbury布朗Twiss型的决定性测试的自由费米子反聚束与电子，报告。在这个实验中，利用双探测器符合探测技术研究了发射电子的统计分布。所利用的电子发射体是超快光电发射钨纳米尖端针源，其已知获得大的空间相干长度。的排放统计被发现是次泊松。第二个项目涉及一种新型的激光驱动的电子纳米尖发射器的金属化光纤锥的基础上，其中发现的发射机制是由表面等离子体共振激发的预测之前，这样的源的设计协助的介绍和充分的表征。结果表明，镀金光纤纳米尖端可以发射电子，使用低功率连续波激光器以及飞秒脉冲激光器调谐到或接近的表面等离子体共振激发波长的系统。最后一章需要一个自旋极化的电子光电发射器的建议的基础上的自旋霍尔效应，这样的光纤纳米尖端源被利用。
2021-01-25 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Fiber-based cryogenic and time-resolved spectroscopy of PbS quantum dots
PbS量子点是一种很有前途的有源发射体，可用于高质量的硅纳米光子器件。低量子点密度的测量是有限的，因为低荧光水平和在这些波长下的单光子检测的挑战。在这里，我们报告的方法，使用光纤锥形波导有效地提取PbS量子点光致发光。随温度变化的系综测量结果表明，随着激发态寿命从293 K时的58.9 ns增加到40 K时的657 ns，发射光子随之增加。还使用腔共振脉冲激发对高- $Q$（$>10^5$）微盘上的量子点进行测量。
2010-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Chip-integrated plasmonic cavity-enhanced single nitrogen-vacancy center emission
金刚石晶体中单个氮空位中心的高时间稳定性和自旋动力学特性使其成为室温下最有前途的量子发射体之一。我们展示了一个集成芯片的腔耦合发射到传播的表面等离子体激元（SPP）模式，缩小NV中心的宽发射带宽，提高耦合效率。空腔谐振器由两个分布式布拉格反射镜组成，这两个分布式布拉格反射镜位于耦合NV发射极的相对两侧，并与介质加载SPP波导（DLSPPW）集成在一起，使用电子束光刻沉积在镀银硅衬底上的氢倍半硅氧烷抗蚀剂。实验表明，该腔的品质因数为70左右，半高宽约为10 nm，谐振波长可完全调谐。在腔共振时，自发发射的衰减率提高了42倍，表明DLSPPW模式限制很高。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Directional nanophotonic atom--waveguide interface based on spin--orbit interaction of light
玻璃纤维形式的光波导是全球电信网络的骨干。在这样的光纤中，光通过在具有较高折射率的纤芯和较低折射率的包层之间的界面处发生的连续全内反射而被长距离地引导。虽然这种机制确保没有光从波导中逃逸，但它会在包层中产生倏逝场。虽然在标准光纤中保护该场不与环境相互作用，但是通常在空气或真空包层光纤中采用该场，以便使用例如，锥形光纤耦合器值得注意的是，后者所施加的强限制可以导致光的自旋和轨道角动量的显著耦合。利用这一效应，我们证明了受控的方向自发发射的光量子发射到一个亚波长直径的波导。在一个范例设置，包括铯原子位于附近的真空包覆的二氧化硅纳米粒子的影响进行了研究。我们实验观察到的不对称性高于10：1的发射率到对向传播的基本导模的双折射。此外，我们证明，这种不对称性可以定制的状态准备和适当的激发的量子发射器。我们希望我们的研究结果将有重要的影响，在纳米光子学和量子光学的研究和实现集成的光信号处理的经典以及在量子制度。
2014-06-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Photonic Waveguide Circuit Integrated with Carbon Nanotube Single-Photon Source Operating at Room Temperature
RIKEN Center for Advanced Photonics（RIKEN先进光子学中心）；RIKEN Pioneering Research Institute（RIKEN开拓性研究所）；AIST（产业技术综合研究所）；Universität Heidelberg（海德堡大学）
本研究展示了一种将功能化碳纳米管作为室温单光子源整合到光子波导电路中的方法，通过特定的转移技术实现其在光子谐振腔中的定位，并验证了其在量子光子应用中的潜力。
2026-01-06 physics.optics
Thermal tuning of a fiber-integrated Fabry-Pérot cavity
本文研究光纤集成法布里-珀罗腔的热调谐，通过独立温控光纤布拉格光栅实现共振波长和阻带调谐，保持精细度不退化，并可用于窄带滤波和量子发射体的可逆耦合。
2021-05-25 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Optimization of optical waveguide antennas for directive emission of light
光学行波天线提供了独特的机会来控制和选择性地将光引导到特定方向，这使得它们成为光通信和传感的优秀候选者。这些应用需要最先进的工程技术来实现优化的功能，例如高方向性和辐射效率、低旁瓣水平、宽带和可调谐能力以及紧凑的设计。在这项工作中，我们报告的数值优化的光学行波天线的方向性，由低损耗的电介质材料，使用全波数值模拟结合粒子群优化算法。该天线是由一个反射器和一个导演沉积在玻璃基板和一个发射器放置在他们之间的饲料间隙作为一个内部源的激励。特别是，我们分析了天线与矩形和喇叭形的董事由二氧化铪或硅。优化的天线产生高度定向的发射，由于存在两个主导的引导TE模式的导演除了泄漏模式。这些导模主导远场发射模式，并支配主要源自指向矢端面的主瓣发射的方向。我们的工作还提供了一个全面的分析模式，辐射模式，参数的影响，和带宽的天线，突出其鲁棒性。
2021-06-04 physics.optics
Optimization of heterogeneously integrated InP-Si on-chip photonic components
我们展示了全面的数值研究的混合III-V/Si基波导系统，作为一个平台，集成的III-V族量子点发射器之间的有效的光耦合到芯片上的量子光子集成电路定义在硅衬底上。我们提出了一个由InP/Si混合波导和InP嵌入的InAs量子点组成的平台，在1550 nm附近的电信C波段发射。该平台可以使用现有的半导体加工技术来制造。我们的数值研究揭示了近86%的几何优化的InP/Si和Si波导之间的光场传输效率，考虑沿锥形几何传播场模式。偶极子发射到混合InP/Si波导的耦合效率被评估为~ 60%，这导致从偶极子到Si波导的总片上光场传输效率的50%以上。我们还考虑了芯片外耦合效率的传播光子场沿硅波导通过检查正常的芯片平面和平面外耦合配置。在前一种情况下，当使用圆形布拉格光栅外耦合器设计时，外耦合量为~26%。在后一种情况下，效率高达10%。最后，我们得出结论，概念设备的性能是弱敏感的转移光子波长，提供了一个宽带操作在1.5-1.6 μm的光谱范围内。
2022-11-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Hybrid electroluminescence device for on-demand single photon generation at room temperature
本文提出在 GaN 激光二极管腔面集成 hBN 纳米片的混合电致发光器件，利用内置脉冲激发实现室温按需单光子产生，并以 g(2)(0)=0.37 验证单光子特性。
2024-08-05 physics.app-ph physics.optics
Large-area polycrystalline $α$-MoO3 thin films for IR photonics
本研究通过脉冲激光沉积制备了大面积多晶α-MoO3薄膜，实现高Q值偏振可调反射和近完美吸收，为低成本中红外极化激元器件提供了可扩展平台。
2023-09-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
