Influence of pump-field scattering to nonclassical-light generation in a photonic band-gap nonlinear planar waveguide
在非线性平面波导中发生的光学参量过程可以作为具有非经典特性的光源。所产生的场的性质通过波导内部的光子带隙结构中的非线性相互作用场的散射而被实质上修改。线性算子振幅校正振幅平均值的量子模型提供了一个有效的挤压光的产生，以及与亚泊松光子数统计的光的产生的条件。非线性相互作用的相位失配的破坏性影响可以完全补偿使用适当的光子带隙结构内的波导。此外，在波导中可以达到入射光场的信噪比的增加。
2004-12-28 quant-ph
Integrated photonic 3D waveguide arrays for quantum random walks on a circle
量子随机游走（QRW）可以用来执行量子模拟和量子算法。为了利用这种潜力，必须在物理上实现不同类型图上的量子行走。为此，我们设计，建模和实验制作，使用飞秒激光直写技术，在玻璃内的三维管状波导阵列，实现光子量子在一个圆圈上行走。圆上的QRW的边界条件自然暗示3D波导实现-允许比使用2D波导架构可以实现的更简单的器件设计。我们表明，在某些情况下，三维光子电路可以更适合于模拟复杂的量子现象。
2010-10-20 quant-ph
Local Quantum Dot Tuning on Photonic Crystal Chips
基于嵌入在光子晶体器件中的InGaAs量子点的量子网络依赖于量子点彼此谐振以及与它们嵌入其中的腔谐振。我们开发了一种基于温度调谐的新技术，可以在光谱上对齐位于同一芯片上的不同量子点。该技术允许高达1.8nm的可逆的片上量子点调谐。
2007-03-28 quant-ph
Nonclassical-light generation in a photonic band-gap nonlinear planar waveguide
从产生非经典光的角度研究了光子带隙平面波导中的光参量过程。利用算子线性修正经典强解的方法，将非线性相互作用光场描述为相干信号和噪声的广义叠加。散射后向传播场被考虑在内。在特定条件下，双模光场不仅可以产生压缩光，而且可以产生亚泊松统计光。
2004-12-28 quant-ph
Monolithic on-chip integration of semiconductor waveguides, beamsplitters and single-photon sources
在单个芯片上实现完全集成的Hadamard门是量子计算和通信界的主要目标之一。这种芯片的先决条件是将单光子源和检测器集成到波导结构中，例如光子晶体或平板和脊波导。在这里，我们提出了一个实现的单光子片上实验的基础上的III-V族半导体平台。单个半导体量子点被用作集成在脊波导中的脉冲单光子源，并且通过在分束器的两个输出端口之间执行片外光子互相关测量，在单光子水平上验证片上波导分束器操作。波导传播损耗（~ 0.0068 dB/um）的仔细表征证明了这种基于GaAs的波导结构在更复杂的光子集成电路中的适用性。本文的工作标志着实现包括按需单光子源的完全集成光子量子线路迈出了重要的一步。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum light generation on a silicon chip using waveguides and resonators
集成光学器件可以用更紧凑和可控的光子对和预示的单光子源来代替基于块体晶体或光纤的组件，并产生电信波长的量子光。在这里，我们提出，由一系列光学谐振器组成的周期性波导可能优于传统的波导或单个谐振器，并从亚毫米长的室温硅器件产生每秒超过1千兆对，仅用约10毫瓦的光功率泵浦。此外，这种器件的光谱特性为波分复用芯片级量子光源提供了新的机会。
2012-10-04 physics.optics quant-ph
Difference-frequency generation in an AlGaAs Bragg-reflection waveguide using an on-chip electrically-pumped quantum dot laser
非线性频率变换在激光工程和量子信息技术中普遍存在。光子学中的一个长期目标是将片上半导体激光器源与非线性光学部件集成。工程波导激光器的光谱，相位匹配的非线性过程在同一设备上是一个艰巨的挑战。在这里，我们展示了不同的频率产生的AlGaAs布拉格反射波导，其中包括增益介质的泵浦激光器在其核心。我们在AlGaAs波导中加入量子点层，产生约790 nm的电驱动激光，并设计结构以促进该波长的非线性过程。我们使用片上激光器在1540 nm和1630 nm之间进行差频产生，这是由AlGaAs波导的宽模式相位匹配实现的，并测量归一化转换效率高达$(0.64\pm0.21)$ %/W/cm $^2$。我们的工作展示了一条通往利用片上有源元件和强光学非线性实现高度集成的片上光子系统的器件的途径。
2022-02-07 physics.optics quant-ph
On-chip polarization-encoded single-qubit gates with twisted waveguides
本文发展了飞秒激光直写扭曲波导的严格理论，证明其能在满足设计约束下实现任意偏振变换，为片上偏振编码信息处理提供了低成本、易原型的稳健构建模块。
2023-07-10 physics.optics quant-ph
Enhancing the robustness of coupling between a single emitter and a photonic crystal waveguide
我们提出了一个启发式的数学模型之间的关系的几何形状的光子晶体波导和Purcell增强因子在特定的波长的兴趣。我们使用这个模型提出的方法来设计的光子晶体波导最大限度地提高在目标波长的Purcell增强。数值模拟表明，所提出的结构具有鲁棒性的制造缺陷引入到光子晶体的几何形状。
2022-10-13 physics.optics quant-ph
On-chip generation and demultiplexing of quantum correlated photons using a silicon-silica monolithic photonic integration platform
我们演示了在由硅和硅基波导组成的单片光子芯片上量子相关光子的产生和解复用。在硅基波导平台上制作了阵列波导光栅，成功地将非线性硅波导中产生的光子对分成两个光通道。
2014-09-14 physics.optics quant-ph
Reconfigurable on-chip entangled sources based on lithium-niobate waveguide circuits
集成量子光学是实现量子信息处理的必然趋势。在这里，我们报告了基于可重构锂离子波导电路的光子纠缠的片上产生和操纵。通过在波导干涉仪中引入周期性极化结构，产生两个相位可控的独立光子对源，并通过量子干涉级联，得到确定性分离的全同光子对。该状态的特点是能见度为92.9%的Hong-Ou-Mandel干涉。通过在片控制电光相移，实现了从双光子分离态到聚束态的连续变形。光子通量达到~1.4*10^7对nm-1 mW-1。我们的工作为不同光子源的片上工程提供了一种方案，并为完全集成的量子技术铺平了道路。
2014-04-01 physics.optics quant-ph
Design and fabrication of ridge waveguide-based nanobeam cavities for on-chip single-photon sources
我们报告的脊形波导的纳米孔/纳米梁腔的设计，在芯片上，量子点为基础的单光子产生。我们的设计克服了低折射率对比度材料平台在发射模耦合效率方面的限制，并产生0.73的输出脊波导的耦合效率。重要的是，这种高耦合效率与9 nm半峰全宽的宽带操作相结合。我们提供了一个明确的设计程序，以确定最佳的几何参数，根据开发的设计。此外，我们制作和光学特性的概念验证波导结构。的微光致发光测量的结果提供了证据的腔增强自发发射从量子点，从而支持我们的设计芯片上的单光子源的应用的潜力。
2022-03-21 physics.optics quant-ph
Using adiabatic coupling techniques in atom-chip waveguide structures
绝热技术是多能级电子系统中用于高保真度地在不同状态之间转移布居数的公知工具。最近人们意识到，这些想法也可以用于超冷原子系统，以实现原子质心态的相干操纵。在这里，我们提出了一个现实的设置，使用三个原子波导创建的原子芯片上的调查，并表明这样的系统在实验中观察绝热现象具有很大的潜力。
2010-01-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
Slow light enhanced correlated photon pair generation in photonic-crystal coupled-resonator optical waveguides
我们演示了硅光子晶体耦合谐振腔光波导中量子相关光子对的产生。利用高Q、小模体积的光子晶体腔的集体共振实现的慢光超模成功地提高了自发四波混频过程的效率。与无慢光效应的光子晶体线缺陷波导相比，光子对的产生率提高了两个数量级。
2013-04-03 physics.optics quant-ph
Low-noise on-chip frequency conversion by four-wave-mixing Bragg scattering in SiNx waveguides
实验研究了SiNx波导中非简并四波混频布拉格散射的低噪声可调谐波长转换。波导色散的有限元法模拟与分步傅立叶方法来预测设备的性能，并表明转换效率对相位匹配的强烈依赖性，这是由波导的几何形状控制。采用两个1550 nm波段的脉冲泵浦源，实现了980 nm信号在5 nm范围内的可调谐转换，峰值转换效率为\approx 5%.所演示的布拉格散射过程适用于光的量子态的频率转换。
2012-06-12 physics.optics quant-ph
Engineering chiral light--matter interaction in photonic crystal waveguides with slow light
我们设计了具有高效手性光-物质界面的光子晶体波导，可以与固态量子发射器集成。通过使用滑移面对称波导，我们表明，手性光-物质相互作用可以存在，即使在慢光的慢下来的因素高达$100$，因此光-物质相互作用表现出强烈的Purcell增强和手性。这允许针对发射器位置和频率的范围的接近统一的方向$β$因子。此外，我们设计了一个有效的模式适配器耦合光从一个标准的纳米束波导的滑移面对称光子晶体波导。我们的工作为在固态平台上进行未来的实验奠定了基础。
2016-10-04 physics.optics quant-ph
Resonance fluorescence spectra from semiconductor quantum dots coupled to slow-light photonic crystal waveguides
利用极化子主方程方法研究了相干驱动的量子点耦合到声子池和具有丰富局域光子态密度的光子晶体波导中的共振荧光光谱.已知半导体晶体中量子点的共振荧光光谱显示出强烈的电子-声子相互作用特征，但当耦合到结构化光子库时，量子点发射特性也由光子库的LDOS的频率依赖性决定。在这里，我们调查的同时作用耦合光子和声子浴上的特征Mollow三重态光谱从强驱动的量子点。作为一个结构光子储库的例子，我们首先研究了一个光子晶体耦合腔波导，发现光子和声子在耦合腔波导的上模边缘附近具有反相互作用，从而建立了它们各自的作用在确定发射光谱中的重要性。一般的理论是任意光子水库，并进一步应用于确定共振的荧光光谱从一个现实的，无序的W1光子晶体波导显示重要的光子-声子相互作用的影响，是直接相关的新兴的实验和理论建议。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Aluminum nitride waveguide beam splitters for integrated quantum photonic circuits
我们展示了量子器件集成光子电路使用溅射多晶氮化铝（AlN）绝缘体。制作了量子光子学中最重要的器件之一的片上AlN波导定向耦合器，其输出功率分束比为50：50 ~ 99：1。利用AlN定向耦合器实现了消光比大于10 dB的偏振分束器。利用所制备的AlN波导分束器，我们观察到了可见度为91.7 +（-）5.66%的Hong-Ou-Mandel干涉。
2022-08-02 physics.optics quant-ph
Aharonov-Bohm photonic cages in waveguide and coupled resonator lattices by synthetic magnetic fields
我们提出了一种在准一维波导或耦合谐振腔晶格中捕获光子的方法，该方法基于带电粒子的Aharonov-Bohm笼的光学模拟。光捕获是由合成磁场引起的阿哈罗诺夫-博姆型相消干涉引起的，合成磁场是通过波导/谐振器传播常数/谐振的周期性调制来实现的。
2014-09-27 physics.optics quant-ph
Chiral quantum optics in broken-symmetry and topological photonic crystal waveguides
片上手性量子光-物质界面支持定向相互作用，为高效自旋光子耦合、非互易光子元件和量子逻辑架构提供了一个有前途的平台。我们提出了全波三维计算，以量化的性能，传统的和拓扑光子晶体波导作为手征发射极光子接口。具体而言，这些结构的能力，以支持和增强定向相互作用，同时抑制随后的后向散射损失进行量化。破缺对称波导，如非拓扑滑动平面波导和拓扑有胡子的接口波导被发现作为有效的手征接口，与拓扑波导模式允许在显着更高的Purcell增强因子的操作。最后，虽然所有的结构遭受背散射损失，由于制造的缺陷，这些被发现是在拓扑波导的高增强因子较小。这些降低的损耗发生是因为光模被推离发生散射的空气-电介质界面，而不是因为任何拓扑保护。这些结果对于理解拓扑光子晶体中的光-物质相互作用以及设计高效的片上手性量子器件具有重要意义。
2021-11-04 physics.optics quant-ph
Non-Markovian dynamics of a microcavity coupled to a waveguide in photonic crystals
基于Fano紧束缚模型，研究了光子晶体中微腔与波导耦合的非马尔可夫动力学。利用精确的主方程，我们解析和数值求解了腔相干态的时间演化和相关的物理观测值。当腔与波导之间的耦合增加时，出现了一个临界转变。特别是当耦合强度超过某一临界值时，腔场变为无耗散，表现出强的非马尔可夫记忆效应。结果还表明，在很低的温度下，当腔与波导强耦合时，腔可以保持任意少量光子的相干态。这些性质可以通过实验测量，通过光子电流流过波导中的光子晶体。
2010-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Waveguide-QED-Based Photonic Quantum Computation
我们提出了一个新的量子计算方案，使用飞行量子比特-在一维波导中传播光子-与物质量子比特相互作用。光子-光子相互作用通过耦合到三能级或四能级系统来介导，基于该光子-光子π相位门（受控-非）可以实现通用量子计算。我们表明，高的门保真度是可能的超导电路和光子晶体波导最近戏剧性的实验进展。该系统可以成为未来片上量子网络的重要组成部分。
2013-08-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical dipole micro-trap for atoms based on crossed planar photonic waveguides
该研究建模了由交叉悬浮光子脊形波导中双色倏逝波相长叠加形成的原子光学偶极微阱，估算铷原子阱参数并探讨其量子信息应用。
2023-11-02 physics.atom-ph quant-ph
Topological and conventional nano-photonic waveguides for directional integrated quantum optics
本研究通过实验、理论和数值分析，全面表征了拓扑光子波导中手性耦合的位置依赖性，并与常规波导对比，为芯片上实现定量预测的量子非线性效应提供关键见解。
2025-04-28 physics.optics quant-ph
Small slot waveguide rings for on-chip quantum optical circuits
单发射器和光之间的纳米光子界面有望实现新的量子光学技术。在这里，我们使用有限元模拟和解析量子理论相结合的研究各种量子发射器与槽波导环的相互作用。我们预测，对于半径小到1.44 $μ$ m（Q = 27，900）的环，可以实现近1的发射极-波导耦合效率和1300量级的发射增强。通过调整环的几何形状或引入损失，我们表明，现实的发射极环系统可以是弱耦合或强耦合，使我们可以观察到拉比振荡的衰变动力学，即使是微米大小的环。此外，我们证明了槽波导环可以用于定向耦合发射，再次与近单位效率。我们的研究结果铺平了道路，集成固态量子线路涉及各种发射器。
2016-10-11 physics.optics quant-ph
Nanowire photonic crystal waveguides for single-atom trapping and strong light-matter interactions
我们提出了一个全面的研究色散工程纳米线光子晶体波导适用于量子光学和原子物理学与光学囚禁原子的实验。提供了详细的设计方法和规格，是用于创建在近红外低光损耗的氮化硅波导的加工步骤。波导的光学特性和功率处理能力的测量也提出。
2014-02-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Strongly coupled single quantum dot in a photonic crystal waveguide cavity
嵌入在光子晶体波导中的腔为量子电动力学应用的耦合谐振器的大规模集成提供了一条有前途的途径。在这封信中，我们演示了一个强耦合系统形成的一个单一的量子点和这样的光子晶体腔。从沿光子晶体波导的面外散射信号的光致发光映射中清楚地识别出源自腔的谐振。通过温度控制将量子点激子调谐向腔模。在共振时观察到~ 140 \mueV的真空拉比分裂。
2010-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Extraction of the beta-factor for single quantum dots coupled to a photonic crystal waveguide
我们目前的β因子的测量，描述了单个InAs/GaAs半导体量子点发射到光子晶体波导模式的光的耦合效率。β因子通过时间分辨的频率依赖的光致发光光谱进行评估。单量子点的发射波长在光子晶体波导的带边上进行温度调谐，并记录自发发射率。衰减率高达5.7 ns ^（-1），对应于Purcell因子为5.2，测量和β因子提取高达85%。这些结果证明了光子晶体波导在实现片上单光子源方面的潜力。
2010-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Enhancement of the indistinguishability of single photon emitters coupled to photonic waveguides
实现大规模量子光子学的主要步骤之一是将单光子源（SPS）与光子集成电路（PIC）集成在一起。为此目的，PIC应提供有效的光耦合和光子不可吸收性的高度保持。因此，通过波导设计来优化不可逆性是特别相关的。在这项工作中，我们已经开发了一个分析模型来计算的耦合和不可逆性的一个理想的点源量子发射器耦合到光子波导取决于源的方向和位置。该模型已通过时域有限差分（FDTD）模拟显示一致的结果进行了数值评估。当发射器嵌入波导的中心时实现最大耦合，但有些令人惊讶的是，当发射器放置在波导的边缘时，最大不稳定性出现，在该边缘处，由于表面不连续性，电场更强。
2021-03-02 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Topological Phase Transitions and Thouless Pumping of Light in Photonic Waveguide Arrays
光子波导阵列为模拟传统的拓扑系统提供了一个很好的平台，也可以用来研究光子系统中的新拓扑相位。然而，体拓扑不变量的直接测量仍然是一个巨大的挑战。本文研究了广义公度Aubry-André-Harper（AAH）光子波导阵列的拓扑特性，通过计算所有的体陈数构建了拓扑相图，并通过分析拓扑边态及其缠绕数，探讨了体边对应关系.与无公度AAH模型相比，对角和非对角公度AAH模型在拓扑上是不等价的。特别地，出现了具有大Chern数的非平凡拓扑相和拓扑相变。通过在光子波导阵列中实现光的无源泵浦，我们提出了一种简单的测量体陈数的方案。
2016-09-30 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Topologically-protected single-photon sources with topological slow light photonic crystal waveguides
慢光波导对于实现集成量子光子电路（IQPC）的可扩展操作所需的高性能单光子源是有利的，尽管已知这样的波导由于后向散射而遭受传播损耗。克服该缺点的一种方法是使用拓扑光子学，其中最近已经证明了拓扑保护光学模式中的鲁棒波导。在这里，我们报告的单光子源使用单量子点（QD）嵌入拓扑慢光波导的基础上谷光子晶体。我们观察到Purcell增强的单光子发射从一个量子点到一个拓扑的慢光模式与一个组指数超过20，其强大的传播，即使在存在尖锐的弯曲。这些结果为实现IQPC不可或缺的鲁棒性和高性能单光子源铺平了道路。
2022-07-16 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Electrical control of nonlinear quantum optics in a nano-photonic waveguide
局域控制不可区分的单光子的产生和相互作用是光子量子网络的关键要求。基于波导的架构，其中嵌入的量子发射器既作为高度相干的单光子源，又作为非线性元件来介导光子-光子相互作用，为这种网络提供了可扩展的途径。然而，量子光学非线性的局部电控制尚未在波导几何中得到证明。在这里，我们展示了本地的电调谐和单光子产生和非线性相互作用的开关，通过嵌入一个量子点在纳米光子波导增强光-物质相互作用。一个功率依赖的传输消光高达40 $\pm$ 2%和清晰的，电压控制的聚束在光子统计的传输光证明了单光子特性的非线性。非线性的确定性性质是特别有吸引力的未来实现的光子门的可扩展的纳米光子波导为基础的量子信息处理。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Lifetimes and quantum efficiencies of quantum dots deterministically positioned in photonic-crystal waveguides
将单个发射器与光子纳米结构连接使得能够修改它们的发射特性，例如增强单独的衰减速率或控制发射方向。为了实现完全控制，单个发射器必须确定性地定位在纳米结构中。在这里，我们使用光谱学来获得有关各个量子点的光谱和空间信息，以便将每个发射器定位在光子晶体波导的单元格中的预定位置。根据结构化纳米光子模式内的空间和光谱定位，我们观察到量子点发射可以被抑制或增强。这些结果证明了光子晶体波导控制单光子发射的能力，并且定位量子点的能力对于创建复杂的多发射器量子光子电路将是至关重要的。
2019-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Super-radiant emission from quantum dots in a nanophotonic waveguide
未来可扩展的光子量子信息处理依赖于将多个相互作用的量子发射器集成到单个芯片中的能力。量子点提供了理想的片上量子光源。然而，实现芯片上多个量子点之间的量子相互作用是一项具有挑战性的任务，由于其频率和位置的随机性，需要本地调谐技术和远程量子相互作用。在这里，我们展示了纳米光子波导上遥远的两个量子点之间的量子相互作用。我们通过将量子点集成到纳米光子波导的相同光学模式来实现光子介导的远程相互作用，并通过将片上热调谐器结合来克服光谱失配。我们观察到它们的量子相互作用的超辐射发射的形式，其中两个点集体发射速度比每个点单独。从集成的量子发射器产生超辐射发射可以使紧凑的芯片集成的光子结构表现出长程量子相互作用。因此，这些结果代表了朝着建立由半导体芯片上的多个相互作用的量子发射器组成的光子量子信息处理器迈出的重要一步。
2018-04-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photonic Supercoupling in Silicon Topological Waveguides
该研究在拓扑谷霍尔波导对中发现光子超耦合，利用谷守恒能量涡流在三个波长间距下实现95%耦合效率，显著拓展片上光子器件耦合距离。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
