Deterministic coupling of a quantum emitter to surface plasmon polaritons, Purcell enhanced generation of indistinguishable single photons and quantum information processing
集成光子电路是全光、片上量子信息处理和量子计算机的重要组成部分。纳米等离子体电路中的确定性集成单光子源导致了在衍射极限之外操作的密集封装的可扩展量子逻辑电路。在这里，我们报告的耦合效率的单光子源的等离子体波导，特征传输光谱，传播长度，衰减长度，和等离子体的珀塞尔因子。我们模拟了金属-介质-金属波导中不同宽度介质的透射谱，以找到合适的波长。发现Al $_{2}$ O $_{3}$的最大传输长度为3.98 m，介电宽度为140 nm，耦合效率大于82%.发现等离子体Purcell因子与介电宽度（w）成反比，当w等于1 nm时，其高达31974。我们还计算了光子的量子特性，如不可逆性，发现如果单光子源是确定性耦合的，它可以通过等离子体纳米腔增强。进一步，我们提出了一个可扩展的金属-介质-金属波导基于量子逻辑电路使用的等离子体电路和马赫-曾德尔干涉仪。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Inverse Design of Integrated Terahertz Vortex Beam Emitters with Staged-Annealing Topology Optimization
Innovative Institute of Electromagnetic Information and Electronic Integration, College of Information Science & Electronic Engineering, Zhejiang University（浙江大学信息与电子工程学院电磁信息与电子集成创新研究院）；State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, Zhejiang University（浙江大学极端光子与仪器化学州全球科技创新中心国家重点实验室）；International Joint Innovation Center, The Electromagnetics Academy at Zhejiang University, Zhejiang University（浙江大学电磁学研究院国际联合创新中心）；Key Lab. of Advanced Micro/Nano Electronic Devices & Smart Systems of Zhejiang, Jinhua Institute of Zhejiang University, Zhejiang University（浙江大学金华研究院浙江省先进微纳电子器件与智能系统重点实验室）
针对集成太赫兹光束整形器件设计需求，开发分段退火拓扑优化框架，实验演示全硅片上紧凑涡旋光束发射器，实现高效模式转换与双向涡旋生成，为相关系统提供可推广方法。
2025-11-17 physics.optics
Efficient broadband antenna for a quantum emitter working at telecommunication wavelengths
针对量子网络在电信波长下对单光子源的需求，提出并建模一种工作在O波段的高效宽带光学天线，其提取效率高且Purcell增强约2，同时确保了高斯模式分布的远场发射。
2024-12-24 physics.optics
A quantum photonics model for non-classical light generation using integrated nanoplasmonic cavity-emitter systems
非经典光源的实现对于各种量子应用变得越来越重要。一种特别有趣的方法是将这些功能集成在单个芯片上，因为这可以为完全可扩展的量子光子器件铺平道路。过去已经研究了使用介电系统的几种方法。然而，仍然不理解与单个量子发射器相互作用的芯片上纳米等离子体天线如何影响在波导的引导模式中反射或传输的光子的量子统计。在这里，我们研究了一个量子光子平台组成的倏逝耦合纳米等离子体激元腔发射系统，并讨论了非经典光产生的要求。我们开发了一个分析模型，结合淬火由于纳米等离子体激元腔预测弱相干泵浦下的传输和反射的波导光的量子统计。分析预测匹配的数值模拟的基础上的主方程的方法。此外，它示出，对于谐振激励的反聚束传输的程度是最大化的最佳腔模态体积$V_{c}$和腔发射器距离$s$。在反射中，只有特定的$(V_{c},s)$组合才能获得完美的反聚束光。最后，我们的模型也适用于电介质腔，因此可以指导未来的努力，在片上非经典光源的设计和开发使用电介质和纳米等离子体腔发射系统。
2018-03-16 physics.optics
Indistinguishable photons from separated silicon-vacancy centers in diamond
我们证明了金刚石中的硅空位（SiV）中心可以有效地产生具有优异光谱特性的相干光子。我们证明了这些特性是由于SiV中心的反转对称性，并在HOM干涉实验中演示了从不同的发射体产生不可分辨的单光子，讨论了利用SiV中心实现高效量子网络节点的前景.
2014-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Toward triggered generation of indistinguishable single-photons from MoTe$_2$ quantum emitters
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；NanoPhoton - Center for Nanophotonics, Technical University of Denmark（纳米光子学中心，丹麦技术大学）
本文通过确定性应变与缺陷工程在双层MoTe$_2$中实现近红外量子发射器，结合静电调谐与时间滤波后选择，首次在近红外TMD体系中演示了最高40%的Hong-Ou-Mandel不可区分性，为电信波段可调谐高纯度单光子源提供了可行平台。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unidirectional and collective emission of integrated quantum emitters
针对自发辐射随机性导致单向发射难的问题，提出等频轮廓平直度指标与傅里叶变换分析评估光子晶体平板发射方向性，通过结构优化提升单发射器效率，并利用多发射器阵列协同效应实现强度放大与超辐射，实现时空相干性控制。
2025-09-16 physics.optics quant-ph
Independent indistinguishable quantum light sources on a reconfigurable photonic integrated circuit
我们报告了一个紧凑的，可扩展的，量子光子集成电路实现多个，独立的InGaAs/GaAs量子发光二极管（QLED）与氮氧化硅波导电路相结合。然后，连接电路的每个波导可以由单独的、独立电接触的QLED激励。我们表明，从相邻的QLED的发射可以独立调谐到简并使用斯塔克效应，所产生的光子流是不可区分的。这使得芯片上的Hong-Ou-Mandel型干涉成为可能，这是许多光子量子信息处理方案所需要的。
2018-03-12 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Non-blinking single-photon emitters in silica
用于单发射体光谱的样品通常通过在硅酸盐基玻璃（例如石英）的显微镜盖玻片上旋涂发射体的稀溶液来制备。在这里，我们表明，硼硅酸盐玻璃和石英含有内在缺陷的颜色中心，在532 nm激发时发出荧光。在显微镜图像中，缺陷发射与旋涂发射器无法区分。发射光谱的特征在于多个峰，最有可能是由于耦合到具有160-180 meV能量的二氧化硅振动。这些缺陷是单光子发射体，不闪烁，光致发光寿命为几纳秒。来自这种缺陷的光致发光以前可能被误解为起源于单量子点。
2015-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Two-Photon Interference from Silicon-Vacancy Centers in Remote Nanodiamonds
本研究展示了远程纳米金刚石中两个硅空位中心的双光子干涉，Hong-Ou-Mandel效率达61%，为混合量子技术提供了新途径。
2023-06-18 physics.app-ph physics.optics
Graphene thermal infrared emitters integrated into silicon photonic waveguides
本文提出将石墨烯热红外发射器集成到硅光子波导中，通过近场耦合直接激发波导基模，实现了高达68%的耦合效率，为中红外光子集成电路提供了低成本、易集成的宽带光源方案。
2023-08-08 physics.app-ph physics.optics
From Atomic Defects to Integrated Photonics: A Perspective on Solid-State Quantum Light Sources
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；IITB-Monash Research Academy（IITB-莫纳什研究学院）；Centre of Excellence in Quantum Information, Computation, Science and Technology (QuICST)（量子信息、计算科学与技术卓越中心）
本文探讨了固态量子光源在量子技术中的应用，包括材料景观、集成路径及与量子传感、通信和计算的接口。
2025-12-16 physics.optics
Integrated AlGaAs source of highly indistinguishable and energy-time entangled photons
在微型芯片中产生非经典光态是实现未来量子技术的关键一步。半导体材料是实现极其紧凑和大规模并行系统的理想材料，目前正在开发几个平台。在这种情况下，AlGaAs器件中的自发参量下转换结合了室温操作、电注入和电信频带中的发射的可能性的优点。在这里，我们报告的芯片为基础的AlGaAs源，产生不可区分的和能量-时间纠缠的光子与$7.2\times10^6$对/秒的亮度和$141\pm12$的信噪比。光子之间的不可分割性通过Hong-Ou-Mandel实验与$89\pm3\%$的可见性来证明，而能量-时间纠缠通过Franson干涉仪测试，从而得到Bell参数$ S=2.70\pm0.10$的值。
2015-07-20 physics.optics quant-ph
Cavity-Enhanced 2D Material Quantum Emitters Deterministically Integrated with Silicon Nitride Microresonators
二维材料中的光学活性缺陷，如六方氮化硼（hBN）和过渡金属二硫属化物（TMD），是一类有吸引力的单光子发射器，具有高亮度、室温操作、发射器阵列的特定位置工程以及外部应变和电场的可调谐性。在这项工作中，我们展示了一种新的方法来精确地对齐和嵌入hBN和TMD内的背景无氮化硅微谐振器。通过Purcell效应，高纯度hBN发射器在室温下表现出高达$46\%$的腔增强光谱耦合效率，这超过了无腔波导-发射器耦合的理论极限和先前的演示近一个数量级。这些器件采用CMOS兼容工艺制造，并且没有表现出2D材料光学特性的退化，对热退火的鲁棒性以及单模波导内量子发射器的100 nm定位精度，为具有按需单光子源的可扩展量子光子芯片开辟了道路。
2022-06-29 physics.optics quant-ph
Integrated and Spectrally Selective Thermal Emitters Enabled by Layered Metamaterials
亚波长尺度的光-物质相互作用的纳米光子工程允许与传统热发射器根本不同的热辐射，并为各种热光子应用提供了令人兴奋的机会。我们提出了一种新的集成和电控热发射器，利用分层超材料与光刻免费和介电/金属纳米层。我们从理论上和实验上证明，所提出的概念可以创建一个强大的光子带隙在可见光区，并允许在红外波长小的阻抗失配，这引起了显着增强的发射率在宽红外波长的1.4-14微米的光学功能，以及有效地抑制在可见光区的发射率。电驱动超材料器件在高达~800 K的温度下具有光学和热稳定性，电光转换效率达到~ 30%。我们相信，所提出的高效热发射器将为各种热光子应用的集成红外线源平台铺平道路，特别是为成本效益高、紧凑、低眩光和节能的红外加热提供了一种新的替代方案。
2020-08-28 physics.app-ph physics.optics
Integrated Single Photon Emitters
实现用于量子信息处理和联网的可扩展系统对于量子信息社区至关重要。然而，建立这样的系统是困难的，因为在一个统一的平台上实现所有必要的功能，同时保持严格的性能要求的各个元素的挑战。解决这一挑战的一个有前途的方法是基于量子物理和集成光子学的实验和理论能力的巩固。集成量子光子器件允许有效控制和读出量子信息，同时是可扩展的和成本有效的。在这里，我们回顾了固态单光子发射器与各种集成光子结构耦合的最新进展，这些结构形成了未来可扩展量子器件的关键组成部分。我们的工作有助于在可扩展和制造友好的平台上进一步开发和实现量子网络协议和量子逻辑。
2020-07-29 physics.app-ph physics.optics
On-Chip Spin-Orbit Controlled Excitation of Quantum Emitters Coupled to Hybrid Plasmonic Nanocircuits
复杂光子功能的片上实现对于平面集成纳米光子学的进一步发展至关重要，特别是当涉及量子发射器（QE）等非经典光源时。与QE集成的混合等离子体纳米电路由于显着提高QE发射速率和简化量子纳米光子组件的前景而引起了相当大的关注。亚波长尺度上的自旋-轨道相互作用在传统和量子纳米光子学中越来越多地被探索，以实现和利用自旋相关的光流动。在这里，我们提出并实现了一个介质加载等离子体纳米电路组成的非手性自旋轨道耦合器的泵辐射到分支QE集成波导的单向路由。我们在实验上证明了532 nm泵浦激光的圆偏振控制耦合到聚合物负载的分支波导，然后激发空间上分离的（距离约10 μm）QE，纳米金刚石，具有多个氮空位中心，嵌入并有效地耦合到相应的波导。耦合到分支波导的不同QE的片上自旋轨道控制激发的实现为设计利用手性量子纳米光子学内的自旋自由度的复杂量子等离子体纳米电路开辟了新的途径。
2020-04-16 physics.optics
Indistinguishablity from dephased emitters using combined plasmonic-dielectric cavities
Technical University Berlin（柏林工业大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；University of Bristol（布里斯托大学）
本文提出一种混合聚焦架构，利用等离子体纳米共振器和外介电腔实现去相位发射体的不可区分光子生成，通过降低腔体质量因子要求并提高光子收集效率。
2026-04-21 physics.optics quant-ph
Improving indistinguishability of single photons from colloidal quantum dots using nanocavities
胶体量子点由于其稳健的合成过程和与纳米光子平台的直接集成而作为量子发射器获得了积极的研究兴趣。然而，在室温下从胶体量子点获得不可区分的光子从根本上是具有挑战性的，因为它们遭受极大的失相速率。在这里，我们提出了一种实验上可行的方法，从非相干泵浦的溶液处理的胶体量子点耦合到一个系统的纳米腔获得不可分辨的单光子。我们表明，通过将胶体量子点耦合到一对氮化硅腔中，我们可以从胶体量子点获得与其他主要量子发射体（如缺陷中心和自组装量子点）相当的单光子源性能。
2019-08-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Silicon nitride waveguides with intrinsic single-photon emitters for integrated quantum photonics
最近在氮化硅（SiN）中发现的室温本征单光子发射体为量子光源与成熟的SiN光子平台的无缝单片集成提供了独特的机会。在这项工作中，我们开发了一种新的方法来实现平面波导的低自发荧光SiN与本征量子发射器，并证明了单光子发射耦合到波导模式。从这些发射器所观察到的发射耦合被认为是符合数值模拟。单光子发射到波导模式的耦合通过光栅耦合器耦合出光子芯片的光的二阶自相关测量来确认。拟合二阶自相关直方图产生$g^{(2)}(0)=0.35\pm0.12$，无需光谱滤波或背景校正，输出耦合光子速率为每秒$10^4$计数。这证明了光子从SiN中的本征单光子发射器到由相同材料制成的单片集成波导的首次成功耦合。我们的工作成果为实现可扩展的，技术就绪的量子光子集成电路与固态量子发射器有效地接口铺平了道路。
2022-05-17 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Multiple intrinsically identical single photon emitters in the solid-state
难以区分的单光子发射器对于不断发展的量子技术领域至关重要。为了实现可扩展性并增加量子光学技术的复杂性，还需要多个独立但相同的单光子发射器。然而，典型的固态单光子源本质上是不同的，需要使用电反馈或光学腔来改善不同发射器之间的光谱重叠。在这里，我们展示了明亮的硅空位（SiV-）中心，在低应变散装金刚石本质上显示高达91%的光谱重叠和近变换限制激发线宽。我们的研究结果对单光子源在量子光学和密码学中的应用以及下一代生物成像荧光团的生产产生了影响。
2014-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Integration of hBN quantum emitters in monolithically fabricated waveguides
面元氮化硼（hBN）在集成量子纳米光子学中的潜在应用越来越引起人们的兴趣。然而，为了将hBN建立为集成光子平台，必须建立几个基石，包括量子发射器与光子波导的集成和耦合。在模拟的支持下，我们研究了单片集成的方法，预计其耦合效率比传统的混合堆叠策略高4倍。然后，我们展示了这样的设备从hBN的制造和展示hBN单光子发射器与单片波导的成功集成。我们演示了从量子发射器到波导模式的单光子耦合和片上检测。我们的研究结果建立了一个整体集成hBN单光子发射器的一般框架，并将促进未来的芯片上集成量子光子学与hBN。
2021-07-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Mesa-top quantum dot single photon emitter arrays: growth, optical characteristics, and the simulated optical response of integrated dielectric nanoantenna-waveguide systems
纳米光子量子信息处理系统需要空间有序的、光谱均匀的单光子源（SPS），其与共同设计的光操纵元件集成在芯片上，提供发射速率增强、发射光子引导和无损传播。为了这个目标，我们考虑包括SPS阵列的系统，每个SPS耦合到基于电介质构建块（DBB）的多功能光操纵单元（LMU）。对于SPS阵列，我们报告触发单光子发射从GaAs（001）/InGaAs单量子点（SQDs）选择性生长在纳米台面上使用的方法的衬底编码的尺寸减小外延（SESRE）。系统的温度和功率依赖的光致发光（PL），PL激发，时间分辨PL，和发射统计研究揭示了高光谱均匀性和单光子发射在8 K与g（2）（0）的0.19 ± 0.03。基于SESRE的SPS阵列，在生长平坦化覆盖层之后，容易与随后使用2D光子晶体方法或如本文理论上研究的基于DBB的LMU制造的LMU集成。我们报告的模拟光学响应的SPS嵌入DBB为基础的纳米天线波导结构的多功能LMU。发射速率增强、引导和无损传播的多个功能源自调谐到980 nm的SPS目标发射波长的基于相互作用DBB的LMU的相同集体米氏共振（主要是磁性的）的行为。模拟利用分析方法，提供物理洞察所获得的数值结果。总之，结合实验和建模演示打开了一个丰富的方法来实现共同设计的片上集成SPS-LMU，反过来，作为集成纳米光子信息处理系统的基本元素。
2017-01-06 physics.optics
Independent operation of two waveguide-integrated quantum emitters
本文在光子集成电路中通过隔离p-i-n结电调谐两个量子点至相同波长并利用双模波导共振激发，实现了多空间模式片上单光子产生及(79±2)%的双光子干涉可见度，为扩展确定性单光子源提供了关键使能方案。
2023-07-04 physics.optics quant-ph
Chip-scale sub-Doppler atomic spectroscopy enabled by a metasurface integrated photonic emitter
本研究展示了一种集成光纤耦合的光子-超表面器件，实现了芯片级亚多普勒光谱学，通过高效发射准直光束并耦合反射光，无需对准，并提出了模型解释铷原子光谱特征。
2024-06-11 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Near-field collection of fluorescence of quantum dots with a fiber-integrated multimode plasmonic probe
强的光-物质相互作用和对量子发射体荧光的高效光学收集是量子和纳米光子领域的重要课题。高质量的腔体、色散光子晶体波导甚至等离子体结构被用来增强与量子发射体的相互作用，从而实现对荧光的有效收集。本文提出了一种利用多模银纳米线波导收集量子点荧光的新方法。荧光寿命的测量进行研究量子点和不同的等离子体激元模式之间的耦合。与远场收集方法相比，银纳米线光纤探针理论上可以实现近1的收集效率。这种光纤集成等离子体探针可能在纳米光子学领域中是有用的，也有希望用于量子信息器件。
2017-01-11 physics.optics
On-chip resonantly-driven quantum emitter with enhanced coherence
纳米技术的进步提供了实现用于片上量子信息处理（QIP）的集成量子光学电路的技术。这种设备所需的不可区分的单光子可以通过参数下转换产生，或者从量子发射器如色心和量子点（QD）产生。其中，半导体量子点提供独特的能力，包括按需操作，相干控制，频率调谐和与半导体纳米技术的兼容性。此外，量子点光子的相干性可以在共振荧光（RF）中显著增强，接近激发激光的相干性。然而，由于需要抑制杂散激光光子，在可扩展的片上几何结构中实现QD RF仍然具有挑战性。在这里，我们报告的芯片上的量子点RF耦合到一个单模波导与可忽略不计的共振激光背景，并表明相干性增强相比，非共振激发。该结果为一类新型的集成量子光学器件铺平了道路，用于具有嵌入式共振驱动量子发射器的片上QIP。
2014-04-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
A photonic platform hosting telecom photon emitters in silicon
硅是现代计算中无处不在的材料，是一种新兴的平台，用于实现按需提供不可区分的单光子源。将最近发现的硅中的单光子发射器集成到光子结构中，有利于充分利用其集成光子量子技术的潜力。在这里，我们展示了电信光子发射器在由硅纳米柱组成的光子平台中的集成。我们开发了一种CMOS兼容的纳米制造方法，能够以最先进的光电路间距生产每平方毫米数千个单独的纳米柱，同时没有与制造相关的辐射损伤缺陷。我们发现了波导效应的1278 nm-G中心发射沿个别支柱伴随着改善的亮度，光致发光信噪比和光子提取效率相比，体硅。这些结果为将单光子发射器单片集成到光子平台中提供了明确的途径，其规模与量子光子电路所需的间距相匹配。
2021-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum dots as optimized chiral emitters for photonic integrated circuits
本文通过理论分析提出优化量子点发射体偏振以提升空间平均方向性，并利用 k·p 建模证明现实量子点结构可实现最优椭圆偏振，从而为量子点光子集成电路中的高效手性耦合提供可行方案。
2023-12-14 physics.optics quant-ph
Electrical control of lifetime-limited quantum emitters using 2D materials
固态量子发射体作为集成单光子源和光学纳米探针是量子纳米光子学的重要组成部分。将这种发射器与有源纳米光子元件集成是期望的，以便获得对它们的光学性质的有效控制，但是通常会降低发射器本身的光稳定性。在这里，我们展示了一个可调的混合器件，集成了寿命有限的单发射器（线宽：40 MHz）和2D材料在亚波长分离，而不会降低发射性能。我们的器件具有纳米级尺寸，可实现超宽带调谐（调谐范围大于400 GHz）和发射能量的快速调制（频率：100 MHz），这使其成为一种集成的超紧凑可调谐SPS。相反，这提供了一种使用单个发射器作为纳米探针来光学感测2D材料特性的新方法。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Tunable Waveguide-Coupled Cavity Design for Efficient Spin-Photon Interfaces in Photonic Integrated Circuits
耦合到光子晶体腔的固态发射器表现出增加的进入单频模式的光子发射。然而，耦合到量子发射器的光子晶体腔的当前设计具有三个主要问题：发射器被放置在表面附近，这会降低它们的光学性质，腔荧光不能被收集到单个有用模式中以用于进一步路由，以及制造后调谐当前不可能以稳定和可逆的方式单独用于每个节点。在本文中，我们介绍了一种混合腔的设计与最小的主机材料，保持发射器$\geq100\,$ nm的所有表面制造。该腔具有大于$1\times10^6$的无载品质因数（$Q$）和$5.5\times10^4$的有载$Q$，其中超过75%的发射直接耦合到由提供低损耗波导的方便材料构建的下层光子集成电路中。最后，这种设计可以被主动地和可逆地调谐到与发射器谐振，允许在腔线宽的10倍以上调谐，同时保持$Q$因子的$\geq50$ %，而对同一芯片上的其他腔没有影响。
2016-10-27 physics.optics quant-ph
Optimal photonic crystal cavities for coupling nanoemitters to photonic integrated circuits
用成熟的半导体技术制造的光子集成电路对于实现可扩展的量子技术具有很大的希望。量子发射器和纳米光子器件之间的有效接口是在硅芯片上实现这种实现的关键构件。这些接口可以实现为具有高品质因数和波长尺度模体积的纳米束光学腔，从而提供纳米级量子发射器和纳米光子电路之间的增强的耦合。实现这样的谐振结构对于可见光波长范围是特别具有挑战性的，其中许多当前考虑的量子发射器工作，并且如果期望与现代半导体纳米制造工艺兼容。在这里，我们表明，光子晶体纳米梁腔的可见光谱可以设计和制造直接在衬底上具有高的品质因数和小的模式体积。我们比较基于确定性和模式匹配方法的设计，并发现后者有利于基板上实现。我们的研究结果铺平了道路，将量子发射器与纳米光子电路应用于量子技术。
2019-09-05 physics.optics quant-ph
Controlled integration of selected detectors and emitters in photonic integrated circuits
超导纳米线单光子探测器和量子源与光子波导的集成是实现先进量子集成电路的关键。然而，可扩展性受到高性能检测器的严格要求的阻碍。在这里，我们克服了产量限制的光子通道的控制耦合到预选检测器的基础上测量临界电流，定时分辨率和检测效率。作为我们的方法的概念的证明，我们展示了一个混合芯片上的全收发器组成的确定性集成检测器耦合到选定的纳米线量子点通过由氮化硅波导和环形谐振器滤波器制成的滤波电路，提供100 dB的抑制的激发激光。此外，我们进行广泛的测试之前和之后的集成在光子电路的检测器，并显示超导纳米线检测器的高性能，包括定时抖动下降到23 $\pm$ 3 ps，保持。我们的方法与洁净室环境中的晶圆级自动化测试完全兼容。
2018-11-16 physics.app-ph physics.optics
Modal Coupling of Single Photon Emitters Within Nanofiber Waveguides
在受限的几何结构中产生纳米尺度的单个光子是一个令人兴奋的研究领域，旨在利用局部电磁场进行光操纵。将发射器与纳米结构介质相结合的光子系统的突出挑战之一是将由嵌入式源发射的光子选择性地引导到特定的光学模式中，以及在集成系统中的远距离位置处传输光子。在这里，我们表明，软物质纳米纤维，电纺与嵌入式发射器，结合亚波长场本地化和大宽带近场耦合低传播损耗。通过动量谱，我们量化了模式耦合效率，确定了单模耦合的机制。这些纳米纤维不依赖于共振相互作用，使其成为室温操作的理想选择，并为未来的量子信息技术提供了可扩展的平台。
2016-06-28 physics.optics
High-throughput quantum photonic devices emitting indistinguishable photons in the telecom C-band
本文展示了基于外延量子点的电信C波段高通量量子光子器件制造，实现超高纯度与创纪录不可区分性的单光子发射，为量子网络奠定基础。
2024-05-23 physics.optics quant-ph
Kerker condition for enhancing emission rate and directivity of single emitter coupled to dielectric metasurfaces
超颖表面具有控制光的经典和非经典状态的能力，以实现甚至在单个发射器水平上的受控发射。在这里，我们揭示了Kerker条件诱导的发射率增强与强方向性从一个单一的发射器集成在由硅纳米盘组成的电介质超颖表面。模拟和分析计算证明了Kerker条件与单向光散射电偶极子，环形偶极子，和磁四极子之间的建设性干涉演变。结果表明，局域光态密度随空间的变化而增强，局域光场强度随空间的变化而变化。在氮空位中心的零声子线处获得了400倍的速率增强，具有良好的发射方向性和收集效率。这些结果在按需单光子产生、自旋光子界面、多体相互作用和强耦合等方面具有重要意义。
2022-02-15 physics.optics
Deterministic integration of quantum emitters and optical cavities in a van der Waals crystal
University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems（变革性超光学系统卓越研究中心）
在范德瓦尔晶体中实现量子发射体与光学谐振腔的确定性集成，通过精确定位和定制谐振腔几何，提升光谱对齐与发射效率。
2026-01-07 physics.optics
Hybrid integration methods for on-chip quantum photonics
集成量子光子学的目标是将用于产生、操纵和检测非经典光的组件组合在一个相位稳定且高效的平台中。固态量子发射器最近已经达到作为单光子源的杰出性能。与此同时，光子集成电路已经发展到可以在芯片上控制数千个元件，并且具有高效率和相稳定性。因此，研究人员现在开始将这些领先的量子发射器和光子集成电路平台结合起来，以实现每种技术的最佳性能。在这篇文章中，我们回顾了基于这种混合系统的集成量子光子学的最新进展。虽然混合集成解决了单个平台的许多局限性，但它也带来了因连接不同材料而产生的新挑战。我们回顾了固态量子发射器和光子集成电路中的各种问题，桥接这两个系统的混合集成技术，以及基于芯片的光子和发射器操纵方法。最后，我们讨论了集成量子发射器的片上量子光子学的剩余挑战和未来前景。
2019-11-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Mie-resonant silicon waveguide for efficient coupling with excitonic emitters in InSe
实验研究了InSe薄膜面外激子发射体与硅Mie共振纳米盘波导的辐射耦合，通过激发Mie型磁偶极子共振，使950 nm处光致发光功率较传统肋形波导提升约2.5倍，为集成光子学片上光发射器提供了新可能。
2025-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Second-Harmonic Generation Enhancement by Film-Coupled Plasmonic Nanopatch Antennas With Integrated Quantum Emitters
等离子体纳米腔已被证明是一种强大的光学平台，用于将光限制在远小于衍射极限的长度尺度上。腔模体积内的增强的电磁场实现了导致线性和非线性光学机制中的应用的多种显著效果。在这项工作中，我们展示了增强的二次谐波产生从个人等离子体纳米贴片天线，通过分离银纳米立方体从一个光滑的金膜，使用一个子10纳米氧化锌间隔层形成。当纳米贴片天线在其基本等离子体激元频率下被激发时，观察到二次谐波产生波的强度增加了10^4倍。此外，通过集成在基频处具有吸收能量的量子发射器，观察到具有19 meV的拉比分裂能量的二阶非线性激子-极化激元强耦合响应。因此，使用纳米贴片天线的非线性频率转换提供了一个很好的平台，在弱耦合和强耦合制度，这将有很大的潜力，在光学工程和信息处理的应用中的光-物质相互作用的非线性控制。
2022-03-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Super-resolved snapshot hyperspectral imaging of solid-state quantum emitters for high-throughput integrated quantum technologies
本研究首次将高光谱成像引入量子光学，利用一维平面腔的色散扩展模式从单张宽场图像超分辨提取量子点信息，可高通量确定性制备集成量子光子器件，有望推动该领域格局变革。
2023-11-05 physics.optics quant-ph
Universal visible emitters in nanoscale integrated photonics
可见光波长控制着原子和分子的量子物质，是量子技术的基础，包括计算机、传感器和时钟。可见光集成光子学的发展为具有复杂功能的可扩展电路提供了可能性，从而推进了科学和技术前沿。我们通过实验证明了一种基于导模源叠加的逆向设计方法，允许直接从单个150 nm层Ta 2 O 5内产生和完全控制自由空间辐射，在可见光和近红外光谱中表现出低损耗。我们在具有挑战性的461 nm波长下产生发散的圆偏振光束，可直接用于锶原子的磁光陷阱，构成了一系列基于原子物理学的量子技术的基本构建模块。我们产生的拓扑涡旋光束和空间变化的偏振发射器可以打开未探索的光-物质相互作用途径，从而实现广泛的新光子-原子范例。我们的平台突出了可见光激光发射纳米器件的普遍性，对于扩展量子技术至关重要。
2022-06-23 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Monolithically Integrated C-Band Quantum Emitters on Foundry Silicon Photonics
本文在可扩展硅光子代工平台上制造高品质因数纳米梁腔，并通过掺铒TiO2薄膜接口单个铒离子，实现约500倍Purcell增强，为可制造的C波段确定性单光子源提供路径。
2025-07-28 physics.optics quant-ph
Table-Top Tunable Chiral Photonic Emitter
本研究提出一种仅由两个平面外尔半金属平板组成的可调谐手性发射器，解决了太赫兹和紫外波段手性脉冲产生与控制的难题，为集成手性光子学奠定基础。
2024-02-05 physics.optics
Large-Area Spatially Ordered Mesa Top Single Quantum Dots: Suitable Single Photon Emitters for On-Chip Integrated Quantum Information Processing Platforms
本文通过SESRE技术实现大面积空间有序台面顶部单量子点阵列，作为按需单光子发射器，满足片上集成量子信息处理平台要求。
2023-12-31 physics.optics quant-ph
Multi-objective Inverse Design of Solid-state Quantum Emitter Single-photon Sources
单固态量子发射器为实现不可区分的单光子源提供了相当大的潜力，这是许多光子量子信息系统的核心。具有多个性能指标的纳米光子几何优化对于将裸量子发射器转换为接近量子光子学的必要纯度、不可分割性和亮度水平的单光子源是必要的。我们提出了一种逆向设计方法，同时针对高性能量子光源的两个重要指标：Purcell辐射率增强和耦合效率到所需的光收集通道。我们明确地解决几何相关的功率发射，一个关键的，但往往被忽视的方面，基于梯度的优化量子发射器单光子源。我们通过基于GaAs纳米光子结构中的量子发射器的单光子源的设计说明了我们的方法的功效，该GaAs纳米光子结构提供了具有94%波导耦合效率的Purcell因子$F_p=21$，同时尊重几何约束以最小化蚀刻侧壁的发射器退相干。我们的研究结果表明，多目标逆向设计可以产生更有利的权衡比传统的方法的基础上预先建立的波导或腔的几何形状的竞争力的性能。
2022-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Erbium emitters in commercially fabricated nanophotonic silicon waveguides
本研究展示了铒发射体可可靠集成于商业制备的低损耗硅波导，实现窄线宽与磁场下自旋分裂，为CMOS工艺制造长寿命量子存储器奠定基础。
2023-07-26 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
Coupling of individual quantum emitters to channel plasmons
高效的光-物质相互作用是许多寻求固态光子系统的片上集成的新兴技术的核心。等离子体激元波导以强限制的表面等离子体激元-极化激元模式的形式引导辐射，代表了在具有前所未有的小足迹的共面架构中操纵单光子的有前途的解决方案。在这里，我们展示了从一个单一的量子发射器的发射耦合到由V型槽等离子体激元波导支持的通道等离子体激元。大量的理论模拟使我们能够确定量子发射器的位置和方向，以实现最佳耦合。伴随着这些预测，我们实验证明，42%的一个单一的氮空位中心发射有效地耦合到支持模式的V型槽。这项工作为集成固态量子系统实现有效和长距离的能量转移铺平了道路。
2015-06-25 physics.optics
Polariton Creation in Coupled Cavity Arrays with Spectrally Disordered Emitters
本研究探索了含光谱无序发射体的耦合腔阵列作为全光子量子模拟器，利用量子主方程和有效哈密顿量方法分析了极化激元的产生与局域化条件，并引入极化激元参与比和节点参与比两个新度量量化波函数性质，为固态系统腔量子电动力学工程提供了强大工具。
2024-03-26 cond-mat.str-el physics.optics quant-ph
Integrated nanophotonic platform for on-chip quantum emitter interactions and entanglement
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
本文提出了一种集成纳米光子平台，通过工程化的表面等离子体极化子干涉实现芯片上量子发射器的长程相互作用和纠缠，展示了增强的能量转移和瞬时纠缠的实验结果。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Filter-Free Indistinguishable Photon Generation from Continuous-Wave-Driven Integrated Microresonators
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；International Quantum Academy（国际量子科学院）；Shenzhen Futian SUSTech Institute for Quantum Technology and Engineering（深圳福田南方科技大学量子技术与工程研究所）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本研究通过优化探测窗口，无需滤波即可使连续波驱动微谐振器产生的光子不可区分性接近1，实现高HOM可见度，为量子网络提供可扩展光源。
2026-09-17 physics.optics quant-ph
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
Nanocavity enhanced photon coherence of solid-state quantum emitters operating up to 30 K
本研究实验分辨固态量子点中两类温度相关声子退相干机制，并通过光子纳米腔耦合在30 K下显著提升光子相干性，同时提出可预测并优化器件性能的极化子模型。
2024-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
