Integrated Whispering-Gallery Microlaser-Waveguide Platform for On-Chip Electrical Excitation of InGaAs Quantum Dots
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学）
提出一种电驱动回音壁微柱激光器与脊形波导集成的量子光子器件，实现片上激发量子点并产生单光子发射，g^(2)(0)低至3.49%。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Numerical Investigation of Light Emission from Quantum Dots Embedded into On-Chip, Low Index Contrast Optical Waveguides
将单光子发射器集成到量子光学电路中将使新的小型化量子光学器件成为可能。在这里，我们数值研究半导体量子点嵌入到低折射率对比波导。我们讨论了一个模型来计算发射光场的波导的基本传播模式的耦合效率，我们优化的波导尺寸参数最大的耦合效率。此外，我们表明，对于横向裁剪波导的相互作用的Purcell增强和优化的场分布可以提高耦合效率的约2倍。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
On-chip single photon emission from an integrated semiconductor quantum dot into a photonic crystal waveguide
我们演示了嵌入到光子晶体波导中的InAs量子点的高偏振单光子的面内发射。通过将量子点耦合到波导的慢光模式，自发发射率被Purcell增强。光子相关测量证实了亚泊松统计的面内发射。在光脉冲激发下，单光子发射率高达19 MHz的导模，这对应于24%的设备效率。这些结果预示着光子量子线路中光源的单片集成。
2012-01-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optimization of sample-chip design for stub-matched radio-frequency reflectometry measurements
一个射频（rf）匹配电路与现场可调变容二极管用于射频反射测量在半导体纳米结构的研究，并用于优化样品特定的芯片设计。样品被集成在一个2-4 GHz的波导短截线分流到终止的共面波导组成的匹配电路。比较了几种不同芯片设计在GaAs/AlGaAs异质结上制备的量子点接触。我们表明，在量子点接触电导的固定变化的反射系数的变化，可以提高3倍，相比传统的设计，通过一个合适的电极几何形状。
2012-06-08 cond-mat.mes-hall
On-chip Amorphous THz Topological Photonic Interconnects
本研究针对传统谷霍尔光子晶体（VPC）太赫兹片上互连仅支持固定角度弯曲的局限，提出全硅非晶形变VPC结构，依托短程有序维持拓扑保护，实现任意形状波导的稳定太赫兹传输与高速通信，提升了片上互连适应性。
2023-11-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent Controllable Transport of a Surface Plasmon Coupled to Plasmonic Waveguide with a Metal Nano Particle-Semiconductor Quantum Dot Hybrid System
利用实空间方法，研究了一维表面等离子体波导中半导体量子点和金属纳米粒子组成的混合纳米系统与单个等离子体相互作用时的开关现象.我们讨论了激子和局域表面等离子体激元之间的偶极耦合导致混合激子的形成，并且可以通过改变SQD和MNP之间的颗粒间距离和纳米颗粒的尺寸来控制传播的单个等离子体激元的透射和反射。利用这种纳米系统对单表面等离子体的可控输运，将在等离子体开关、单光子晶体管、纳米激光器和量子信息等新一代量子器件的设计中具有重要的应用前景。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Integrated on chip platform with quantum emitters in layered materials
集成量子光子电路是一个新兴的课题，需要量子光源的波导和光学谐振器的有效耦合。到目前为止，大量的努力已经投入到工程片上系统从三维晶体，如钻石或砷化镓。在这项研究中，我们展示了室温耦合的量子发射器嵌入在层状六方氮化硼的片上氮化铝波导。器件的光耦合效率达到1.2%，实现了单光子在波导中的传输。我们的研究结果作为一个基础的集成分层材料与芯片上的组件和集成量子光子电路的实现。
2019-07-10 cond-mat.mes-hall physics.app-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
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
On-chip excitation of single germanium-vacancies in nanodiamonds embedded in plasmonic waveguides
量子发射器在纳米级等离子体电路中的单片集成需要能够将光限制在远低于衍射极限的低损耗等离子体配置。我们展示了在芯片上远程激发纳米金刚石嵌入单量子发射器的等离子体模式的电介质脊顶部胶体银晶体。纳米金刚石被生产为包含单个锗空位（GeV）中心，提供适用于高度集成电路的明亮、光谱窄且稳定的单光子源。使用电子束光刻与氢硅倍半氧烷（HSQ）抗蚀剂，介电负载的表面等离子体激元波导（DLSPPWs）制造的单晶银板，以便包含那些被发现具有适当的单GeV中心的旋转铸造的纳米金刚石。低损耗等离子体配置使得532 nm泵浦激光能够在DLSPPW中在芯片上传播，并到达嵌入式纳米金刚石，其中包含单个GeV中心。远程GeV发射极由此被激发并耦合到空间受限的DLSPPW模式，由于约6倍的Purcell增强，约56%的耦合效率和约33 μm的传输长度，具有出色的品质因数180，揭示了我们的方法在芯片上实现纳米级功能量子器件的潜力。
2018-01-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Waveguide-integrated electroluminescent carbon nanotubes
碳基光电子器件通过将优异的电学和光学特性结合到统一的技术中，有望彻底改变现代集成电路。通过将纳米电子器件耦合到纳米光子结构，可以实现诸如纳米级发光二极管、窄带热发射器、腔控制检测器和宽带电光调制器的功能部件，用于芯片级信息处理。这些器件不仅允许研究低维系统的光-物质相互作用，而且还为高带宽片上通信提供了基本的构建模块。在这里，我们演示了如何从电驱动的碳纳米管的光可以直接耦合到光子波导架构。我们实现了晶圆级，宽带源集成纳米光子电路允许光传播厘米距离。此外，我们表明，发射器的光谱特性可以直接控制芯片上的无源器件使用马赫-曾德尔干涉仪和光栅结构。与外部光源的远场光纤耦合相反，电产生的光直接近场耦合到波导中，为CMOS兼容框架中的紧凑型光电系统开辟了新的途径。
2013-06-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum networks with chiral light--matter interaction in waveguides
我们提出了一个可扩展的量子网络架构的基础上，一个简单的片上光子电路，执行损失容忍两个量子比特的测量。该电路由两个量子发射器定位在一个芯片上的马赫-曾德尔干涉仪组成的手性光-物质界面的波导的武器。高效的手性光-物质相互作用允许发射器在单个芯片内执行高保真的节点内两量子比特奇偶校验测量，并发射光子以产生节点间纠缠，而无需重新配置。我们表明，通过将多个这种电路连接到一个量子网络中，可以使用最先进的量子点系统中可实现的预示性的双量子位门并行性${\cal F} \sim 0.998$进行通用量子计算。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Persistent single-photon production by tunable on-chip micromaser with a superconducting quantum circuit
提出了一种基于超导量子线路的可调谐片上微激射器。通过利用外部可控制的状态跃迁，可以实现状态布居反转，并且对于SQC的两个工作能级保持状态布居反转，并且当需要时，SQC可以生成单个光子。当先前在腔中产生的光子衰减时，我们可以在每个周期中定期重复这些过程，从而可以持续产生周期性的单光子序列。这为在微电子芯片上实现持久性单光子源提供了一种可控的方式。
2007-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
