Crossover from inhomogeneous to homogeneous response of a resonantly driven hBN quantum emitter
Université Paris-Saclay, UVSQ, CNRS, GEMaC（巴黎萨克雷大学、凡尔赛大学、法国国家科学研究中心、GEMaC）
本研究实验探究hBN中B中心在共振激发下从非均匀到均匀响应的交叉，结合数值模拟揭示线形与光子统计的演变，并识别光谱扩散特征，为固态量子发射体光物理提供全面描述。
2024-11-11 physics.optics
Spectrally-Resolved Photodynamics of Individual Emitters in Large-Area Monolayers of Hexagonal-Boron Nitride
H-BN是一种二维宽带隙半导体，最近已被证明在可见光区显示明亮的室温发射，引发了人们对量子应用材料的极大兴趣。在这项工作中，我们研究了高度结晶，单原子层的化学气相沉积（CVD）生长的六方氮化硼，并发现主要是一种类型的发射状态。使用多维超分辨率荧光显微镜技术，我们同时测量发射器的空间位置，强度和光谱特性，因为它们暴露于连续波照明超过几分钟。以及低发射极异质性，我们观察到不均匀的加宽的发射极线宽和幂律依赖性的荧光猝灭，这是在惊人的相似性，以前的工作量子点。这些结果表明，对h-BN生长和处理的高度控制可以产生窄分布的发射极类型，并且表面相互作用严重影响光动力学。此外，我们强调了光谱分辨宽场显微镜在原子薄的二维材料中的光学活性激子的研究中的实用性。
2019-01-09 physics.chem-ph physics.optics
Electron-beam Writing of Spectrally Uniform Green Single-photon Emitters in Hexagonal Boron Nitride
Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学杭州高等研究院）；Zhejiang University（浙江大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）
研究利用扫描电子显微镜在六方氮化硼中预定义位置激活绿色单光子发射器，无需离子注入或退火。该方法可实现光谱可重复发射，还通过多种实验支持发射源于碳相关缺陷复合体，为集成室温量子光子架构提供基础。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spectrally-Selective Vanadium Dioxide Based Tunable Metafilm Emitter for Dynamic Radiative Cooling
动态辐射冷却与可变发射功率的实验表明，在这项研究中的波长选择性可调元膜发射器，它由一个不透明的铝膜，溅射硅间隔，和热致变色二氧化钒（VO 2）层通过炉氧化方法制造。温度依赖的光谱发射率，实验获得的光谱反射率测量，清楚地显示了一个明显的发射峰约10 μ m波长时，VO 2经历了绝缘体到金属相变附近65 C。可调金属膜发射器实现了显着的总发射度从室温下的0.14增加到100 ℃下的0.6。基于薄膜光学的理论模型表明，高温下的发射增强是通过与金属VO 2薄膜的法布里-珀罗腔共振实现的。此外，进行了基于量热的热真空实验，并在高于相变温度的温度下实验证明了所制造的可调元膜样品的增强的热发射，与黑色、铝和掺杂硅样品相比，其发射率在室温附近变化不大。所开发的可调元膜发射器在中红外具有可变的光谱选择性发射率，为地球和地外动态辐射冷却应用带来了巨大的希望。
2020-05-13 physics.app-ph 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 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
Wide-angle spectrally selective absorbers and thermal emitters based on inverse opals
工程光学吸收剂在从减少杂散光到能量转换的应用中具有重要意义。我们展示了一种大面积（厘米级）的超材料，其特点是在中红外波长范围内的近单位频率选择性吸收。超材料包括自组装的多孔结构，称为反蛋白石，这里由二氧化硅制成。该结构的大体积分数的空隙，以及二氧化硅在中红外光谱范围内的振动共振，将超材料的折射率降低到接近空气的折射率，并引入相当大的光吸收。结果，频率选择性结构即使在非常倾斜的入射角下也有效地吸收两种偏振的入射光。吸收器在高温下（测量高达~900摄氏度）保持稳定，使其能够作为频率选择性热发射器运行。这种吸收器/发射器的优异性能和易于制造使其成为被动辐射冷却，激光安全和其他大面积应用的有前途的表面涂层。
2019-10-08 physics.app-ph physics.optics
Probing photon energy statistics of an emitter using photon correlations
我们调查的可能性，测量均匀和不均匀的光谱扩散单光子发射器的线宽的贡献，使用一个简单的光子相关光谱方法（PCS）。均匀谱线（泊松）和谱扩散（一阶马尔可夫）的光子能量统计性质不同，它们对半谱线自相关函数（HLAF）的作用也不同。我们在这里模拟他们的影响，并表明它是可能的，以摆脱他们，打开的机会，分别确定均匀的线宽，和光谱扩散幅度。
2012-01-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Single-Emitter Spectra from an Ensemble
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Samsung Advanced Institute of Technology, Samsung Electronics（三星先进技术研究所，三星电子）
SPICEE是一种通过光谱过滤技术从集体样品中恢复单粒子发射线形的高通量工具，用于准确表征纳米尺度系统的单发射体特性。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High-precision spectral tuning of micro and nanophotonic cavities by resonantly enhanced photoelectrochemical etching
我们提出了一种简单的方法来调整光学微腔和纳米腔的谐振波长与皮米精度，对应于一个有效的亚原子单层控制腔的尺寸。这是通过共振光电化学蚀刻，与现场监测的光谱。我们采用这种技术，以永久的方式，克服了目前的纳米纤维技术所造成的尺寸变化，光谱对准的合奏谐振腔。在包含几个谐振器的器件中，每个谐振器被单独寻址和调谐，而没有光学品质因数劣化。该技术是通用的，并开辟了多种应用的道路，如直接制造相同的耦合谐振器的网络，或基于芯片的腔调谐到外部参考。
2015-11-19 physics.optics
Electrically Driven Hyperbolic Nanophotonic Resonators as High Speed, Spectrally Selective Thermal Radiators
我们介绍和实验证明了一类新的电驱动的热发射器的基础上，全球对齐的碳纳米管超材料图案化的纳米带。超材料带表现出具有极端各向异性的电子和光子特性，这使得沿着一个轴的低损耗、波长压缩的双曲光子模式和沿着另一个轴的高电阻率和有效的焦耳加热成为可能。在单个芯片上批量制造的器件发射线性偏振的热辐射，其峰值波长由其双曲线共振决定，并且其低热质量产生高达1兆赫的红外辐射调制率。作为概念验证演示，我们展示了单个芯片上的两组热发射器，每个都以不同的光谱峰值位置和调制率工作，可以用于用单个检测器检测二氧化碳。我们预计，批量制造，宽调制带宽和定制的光谱调谐与双曲线芯片为基础的热发射器的组合将使传感，成像和计量应用的多路复用红外光源的新模式。
2022-01-08 physics.app-ph physics.optics
Scalable Photon-Mediated Two-Qubit Gates with Spectrally Noisy Quantum Emitters
University at Buffalo SUNY（纽约州立大学布法罗分校）；McGill University（麦吉尔大学）；United States Air Force Research Laboratory（美国空军研究实验室）
研究利用光谱噪声量子发射器实现可扩展光子介导双量子比特门的问题，提出最优腔辅助门协议（POCEG），通过不同策略克服量子比特光谱差异，实现高保真，使双量子比特门跨越容错量子计算阈值。
2026-07-28 physics.optics quant-ph
Spectrally-selective dynamic radiative thermoregulation via phase engineering
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Computer Science Department, Worcester Polytechnic Institute（伍斯特理工学院计算机科学系）；School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University（南洋理工大学材料科学与工程学院）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）
通过相工程实现光谱选择性动态热调节器，利用介电帽和低损耗金属MIT状态，实现可调热发射率，应用于节能建筑和多光谱伪装
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spectrally reconfigurable quantum emitters enabled by optimized fast modulation
塑造光子发射的能力促进了不同物理系统之间强的光子介导的相互作用，从而使量子信息处理、模拟和通信中的应用成为可能。固态平台如色心、稀土离子和量子点中的光谱控制对于在芯片上实现这样的应用特别有吸引力。在这里，我们提出了使用频率调制的光学跃迁的单光子发射的光谱工程。使用散射矩阵的形式主义，我们发现，一个两级系统，当调制快于其光学寿命，可以被视为一个单光子源，具有广泛的可重构的光子光谱，是服从标准的数值优化技术。为了使这种光谱控制方案的实验演示，我们调查的斯塔克调谐性能的碳化硅，一个颜色中心的光量子信息处理技术的承诺的硅空位。我们发现，硅空位具有良好的光谱稳定性和调谐特性，使我们能够探测其快速调制制度，观察理论预测的双光子相关性，并演示光谱工程。我们的研究结果表明，频率调制是一种强大的技术，用于产生新的光态，对单光子的光谱和时间特性具有前所未有的控制。
2020-07-28 physics.optics quant-ph
Thermal graphene metamaterials and epsilon-near-zero high temperature plasmonics
热光伏（TPV）发射器的关键特征是对应于刚好高于吸收光伏电池的带隙的能量的热发射的增强和低于带隙的热发射的同时抑制。我们在这里表明，单层等离子体涂层可以高效率地执行这项任务。我们的关键设计原则涉及调整作为热发射器的金属的ε-近零频率（等离子体频率）到半导体电池的电子带隙。这种方法利用金属在其等离子体频率（ε-近零频率）附近的反射率的变化来导致光谱选择性热发射，并且可以适用于使用高温等离子体材料的大面积涂层。我们提供了一个详细的分析的光谱和角度性能的高温等离子体薄膜TPV发射器。我们展示了这种高温等离子体热发射涂层（p-TEC）用于窄带近场热发射的潜力。我们还显示了石墨烯多层热超材料的近表面能密度的增强，这是由于在有效的ε-近零频率处的拓扑转变。这开启了在红外频率范围内来自石墨烯多层的光谱选择性热发射。我们的设计为开发用于光谱选择性辐射传热应用的单层p-TEC和石墨烯多层膜铺平了道路。
2017-02-05 physics.optics
Strong coupling out of the blue: an interplay of quantum emitter hybridization with plasmonic dark and bright modes
单量子发射体与电磁模之间的强耦合是量子光学中的关键效应之一。在腔QED等离子体方法中，强耦合系统通常被理解为共振耦合到单个辐射等离子体模式的单跃迁发射器。然而，等离子体腔还支持非辐射（或“暗”）模式，其提供高得多的耦合强度。另一方面，现实的量子发射器通常支持各种对称性的多个电子跃迁，这可能与更高阶的等离子体跃迁重叠-在光谱的蓝色或紫外部分。在这里，我们表明，真空拉比分裂与一个单一的发射器可以通过利用暗模式的等离子体纳米腔。具体来说，我们表明，一个显着失谐的电子跃迁可以与暗等离子体激元假模杂交，导致在真空拉比分裂的明亮的偶极等离子体激元模式。我们开发了一个简单的模型，说明在“暗”强耦合制度的系统响应的修改，并证明单光子非线性。这些结果可能会发现重要的影响，在新兴领域的室温量子等离子体。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Purcell enhancement of a cavity-coupled emitter in hexagonal boron nitride
将固态量子发射器集成到纳米光子电路中是实现完全基于片上量子光子的技术的关键一步。在潜在的材料平台中，六方氮化硼中的量子发射体在过去几年中已经成为可行的候选者。虽然在过去的几年里，基本的物理特性已经得到了深入的研究，只有很少的工作集中在发射器集成到光子谐振器。然而，对于潜在的量子光子材料平台，与纳米光子腔的集成是重要的基石，因为它使得能够对自发发射进行有意的调谐并且改进该量子发射体的不同跃迁的读出。在这项工作中，我们展示了集成单片hBN量子发射器在光子晶体腔中的谐振调谐通过在低温下的气体冷凝。我们共振耦合的零声子线的发射器的腔模式，并证明发射增强和寿命减少，与Purcell因子的估计为~ 15。
2021-08-11 physics.app-ph physics.optics
Fibonacci Waveguide Quantum Electrodynamics
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学）
研究斐波那契波导在量子电动力学中的应用，展示无退相干相干相互作用及两种典型案例的分析，证明其作为实验可行的多功能平台。
2026-04-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
White light emission from silicon nanoparticles
作为最重要的半导体之一，硅（Si）已被用于制造电子器件，波导，检测器和太阳能电池等，然而，其间接带隙阻碍了Si用于制造良好的发射极1。对于集成光子电路，具有在100-300 nm范围内的尺寸的基于Si的发射器是高度期望的。在这里，我们表明，有效的白光发射可以实现在球形和圆柱形的硅纳米粒子的特征尺寸为~200 nm。当纳米颗粒在它们的磁和电偶极共振下被飞秒（fs）激光脉冲以~40 pJ的超低能量共振激发时，上转换发光出现在磁和电多极共振下。白光的寿命短至~52 ps，几乎比迄今为止报道的Si的最新结果（~10 ns）小三个数量级。我们的发现为实现与当前半导体制造技术兼容的高效Si基发射器铺平了道路，这些发射器可以集成到光子电路中。
2017-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlled plasmon-enhanced fluorescence by spherical microcavity
周围的电磁环境可以通过珀塞尔效应设计来自量子发射器的自发发射。例如，等离子体天线可以有效地限制电磁场并增强荧光过程。在这项研究中，我们证明了光子微腔可以调制等离子体增强荧光工程的局部电磁环境。因此，我们构建了一个等离子体增强发射器（PE发射器），其中包括一个纳米棒和纳米金刚石，使用纳米操纵技术。此外，我们控制一个聚苯乙烯球接近PE-发射体，并在原位研究相关的荧光光谱和寿命。与自由光谱范围内的发射相比，PE发射体的发射可以在光子模式下共振增强。由光子模式调制的光谱形状与PS球和PE发射器之间的间隔无关。在PS球耦合到PE发射器之后，荧光衰减速率的带积分可以被增强或抑制，这取决于等离子体天线和光子腔之间的耦合强度。这些发现可用于传感和成像应用。
2021-06-22 physics.optics
Mid-Infrared Modulation of Quantum Emitters in Hexagonal Boron Nitride
University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本研究通过中红外光调控六方氮化硼中量子发射体的发射特性，提出了一种可逆非破坏性增强方法，利用声子辅助复合机制实现室温下的量子发射调控。
2026-03-09 physics.optics quant-ph
Beaming light from a quantum emitter with a planar optical antenna
光与量子发射体的有效相互作用对于纳米和量子光子学中的大多数应用（例如传感或量子信息处理）是至关重要的。有效的激发和光子提取对于单个原子或分子发出的微弱信号尤为重要。最近的工作已经引入了新的收集策略，这表明，大的效率可以通过平面介电天线结合高数值孔径物镜或光学纳米结构，光束发射到一个狭窄的角分布。然而，第一种方法需要使用精细的收集光学器件，而后者是基于量子发射器在复杂的纳米级架构附近的精确定位;因此，需要复杂的制造和实验能力。在这里，我们提出了一个理论和实验演示的平面光学天线，光束发射的光由一个单一的分子，这导致在小角度的收集效率提高，而没有严格的要求发射器的位置。所提出的器件具有宽带性能和光谱可扩展性，它是简单的制造，因此适用于广泛的量子发射器。我们的设计发现在光谱学，量子光学和传感的直接应用。
2017-01-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Collective Excitation of Spatio-Spectrally Distinct Quantum Dots Enabled by Chirped Pulses
对于产生纠缠光子的可扩展光子器件，期望在可以被共同激发的系综中具有多个量子发射器，而不管它们的光谱可变性。对于量子点，拉比旋转，最流行的共振激发方法，不能保证一个通用的，高效的激发态制备，因为它的激发参数的敏感性。相比之下，依赖于啁啾光脉冲的绝热快速通过（ARP）不受量子点光谱不均匀性的影响。在这里，我们提倡ARP的鲁棒性，同时激发多个量子点的双激子态。对于正啁啾，我们发现，也有制度的声子优势，扩大了容忍范围的光谱失谐。使用相同的激光脉冲，我们证明了能量和空间上不同的量子点的同时激发。能够产生空间复用纠缠光子对是朝着光子器件的可扩展性迈出的一大步。
2022-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Purification of single photons by temporal heralding of quantum dot sources
具有高单光子纯度的高效、高速率光子源是量子技术的重要组成部分。基于诸如量子点的固态发射器的单光子源对于集成光子电路是非常有利的，但是它们可能遭受高的双光子发射概率，这在非低温环境的情况下不能被光谱过滤。在这里，我们提出了两个时间净化的方法，使用一个双光子发射过程，以产生高纯度和高效率的单光子发射，绕过固有的问题，光谱重叠的双光子发射。我们实验证明了它们在单光子量子点发射上的可行性，表现出超过99.5%的单光子纯度，而没有显著的单光子效率损失。这些方法可以应用于任何光谱宽带光子对的不确定性源。
2018-12-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
How to measure laser chirp rate at single-emitter excitation energies
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）
该研究提出了一种用于单量子发射体激发能量下的激光啁啾率测量方法，通过波长到时间的映射技术实现非破坏性的色散特性化。
2025-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Separating enhancement from loss: plasmonic nanocavities in the weak coupling regime
通过修改发射器位置处的光学态密度，弱腔-发射器耦合可以实现量子光学中的许多潜在应用，从低阈值激光器的开发到用于量子密码学的更亮的单光子源。虽然自发发射修饰的一些第一次演示发生在金属结构中，但直到最近在介电光学腔中演示了腔量子电动力学效应之后，金属基光学腔才被考虑用于量子光学应用。金属光学腔的优点包括它们与各种各样的发射器的兼容性以及它们的宽带腔光谱，这使得能够增强光谱宽的发射器。在这里，我们展示了一种基于金属的纳米腔结构，实现了1000的辐射发射率增强，开辟了可能性，追求腔电动力学调查与固有的广泛的光学发射器，包括有机染料和胶体量子点。
2011-11-01 physics.optics
Spectral multiplexing of telecom emitters with stable transition frequency
在量子网络中，相干发射器可以使用光子通道在大距离上纠缠。在固态器件中，所需的高效光发射器界面可以通过将光限制在纳米光子结构中来实现。然而，波动的电荷和磁矩在附近的界面，然后导致光谱的不稳定性的发射体。在这里，我们避免这种限制时，提高光子发射高达70（12）倍，使用法布里-珀罗谐振器与嵌入式19微米薄的晶体膜，其中我们观察到约100个单独的铒发射器。在长期测量中，它们表现出< 0.2 MHz的特殊光谱稳定性，这受到与周围核自旋耦合的限制。我们进一步实现光谱复用相干控制，并找到0.11（1）ms的光学相干时间，接近最强耦合发射器的寿命极限0.3 ms。我们的研究结果构成了一个重要的一步，频率复用量子网络节点直接在电信波长。
2022-10-28 physics.optics quant-ph
Temporal coupled-mode theory for thermal emission from multiple arbitrarily coupled resonators
控制热发射器的光谱响应对于一系列能量和感测应用变得越来越重要。在光子系统中实现任意光谱选择性的传统方法需要将多个共振发射元件组合在一起，以通过数值优化实现一系列光谱分布，缺乏通用的理论框架。在这里，我们开发了一个时间耦合模理论的热辐射从多个，任意耦合谐振器。我们验证了我们的理论对复杂的二维和三维纳米光子热发射器的数值模拟，突出了异常的热发射光谱时，可以出现多个谐振器与任意属性耦合到彼此不同的强度。
2022-09-08 physics.optics
Color-Tunable Mixed-Cation Perovskite Single Photon Emitters
用于高速率量子密钥分发的诸如波分复用（WDM）的量子光子学技术需要窄带的、光谱可调谐的单光子发射器。依赖于对外延量子点施加大的机械应变或对2D金属二硫属化物中的色心施加电场和磁场的物理方法提供有限的光谱可调谐性。在这里，我们采用化学方法来合成一系列胶体混合阳离子钙钛矿量子点（$\text{Cs}_{1-x}\text{FA}_{x}\text{PbBr}_3$），其在室温下显示出高度光稳定的，成分可调的单光子发射-在可见波长光谱范围内跨越超过30 nm。我们发现，剪裁的化学计量的有机甲脒（FA）阳离子在全无机铯铅溴化（$\text{CsPbBr}_3$）钙钛矿量子点的电子能带结构失谐，同时保持其优良的单光子发射特性。我们认为，这项工作中研究的混合阳离子钙钛矿量子点为实现颜色可调的单光子发射器提供了一个新的平台，可以很容易地集成在各种量子光子器件中。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
Statistical measurements of quantum emitters coupled to Anderson-localized modes in disordered photonic-crystal waveguides
光学纳米结构已被证明是有益的定制量子发射器的发射特性。然而，不可避免的制造缺陷可能会带来麻烦。非常值得注意的是，无序提供了新的机会，因为光可以有效地限制随机多重散射导致安德森局域化。在这里，我们研究了这种无序诱导腔对嵌入无序光子晶体波导中的单量子点发射动力学的影响。我们提出了时间分辨测量的总发射从安德森本地化腔和从单个发射器耦合到腔。我们观察到强烈抑制和增强衰减率相对于自发发射率在均匀介质中。从统计分析，我们报告的平均Purcell因子为2在没有任何控制的量子点腔失谐。通过光谱调谐个别量子点与安德森本地化模式共振，最大Purcell因子为23.8，这是在强耦合制度的开始。所提供的数据量化了自然发生的安德森局域腔的潜力，用于控制和增强光-物质相互作用强度，这不仅与腔量子电动力学实验有关，而且还可能用于有效的能量收集和可控随机激光。
2013-01-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Resonance fluorescence from waveguide-coupled strain-localized two-dimensional quantum emitters
单光子发射器的有效片上集成是光子集成电路在量子技术中应用的主要瓶颈。共振激发的固态发射器正在成为接近最佳的量子光源，如果不是因为当前设备缺乏可扩展性的话。目前的集成方法依赖于光子集成电路中成本低的单个发射器放置，使得应用不可能。一个有前途的可扩展平台是基于二维（2D）半导体。然而，波导耦合的2D发射器的共振激发和单光子发射已被证明是难以捉摸的。在这里，我们展示了一种可扩展的方法，使用氮化硅光子波导，同时应变本地化的单光子发射器从二硒化钨（WSe2）单层，并将它们耦合到波导模式。我们证明了在光子电路中的单光子的指导，通过测量二阶自相关的g $^{(2)}(0)=0.150\pm0.093$和执行片上共振激发产生一个g $^{(2)}(0)=0.377\pm0.081$。我们的结果是一个重要的一步，使相干控制的量子态和高质量的单光子复用在一个可扩展的光子量子线路。
2020-05-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Cavity Quantum Electrodynamics Design with Single Photon Emitters in Hexagonal Boron Nitride
六方氮化硼（h-BN）是二维（2D）纳米电子学中的电介质和封装层的普遍绝缘晶体，也是2D纳米机电系统（NEMS）中的结构材料，随着最近发现光学活性缺陷中心和相关自旋态，也迅速成为量子光子学的有前途的平台。结合测量的发射特性，在这里，我们提出并数值研究了腔量子电动力学（cavity-QED）计划，将这些缺陷使单光子发射器（SPE）在h-BN微盘谐振器。微盘的回音壁性质可以同时支持具有不同径向和方位角模式指数的多个腔谐振族，克服了在空间和光谱上使单点缺陷与光学模式的最大电场重合的挑战。h-BN SPE的优异特性，包括优异的发射速率、相当高的Debye-Waller因子和室温下傅里叶变换有限的线宽，使得耦合与衰减速率之比g/max（γ，\k{appa}）高达500。这项研究不仅提供了深入了解发射极-腔相互作用，而且有助于实现h-BN光子器件，如低阈值微腔激光器和高纯度单光子源，对线性光学量子计算和量子网络应用至关重要。
2021-06-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Resonance fluorescence and indistinguishable photons from a coherently driven B centre in hBN
Université Paris-Saclay, UVSQ, CNRS, GEMaC（巴黎萨克雷大学，凡尔赛大学，法国国家科学研究中心，GEMaC）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（电子与光学材料研究中心，物质材料研究所）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（材料纳米结构研究中心，物质材料研究所）
针对hBN中B中心因同波长背反射激光难以滤除无法实现共振激发探测的问题，本研究采用混合金属-介质结构结合交叉偏振滤光方案实现共振荧光观测，测得高双光子干涉可见度，验证其量子信息应用潜力。
2025-11-17 physics.optics
Phonon-Enabled Collective Strong Coupling of Color Centers in a Plasmonic Cavity
Institute for Experimental and Applied Physics, Kiel University（基尔大学实验与应用物理研究所）
本研究通过阴极发光和光致发光光谱，在室温下实现了六方氮化硼量子发射体与等离子体金空腔的集体强耦合，观察到振动跃迁与腔模的杂化分裂，为控制多量子发射体相互作用提供了新途径。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Subradiant entanglement in plasmonic nanocavities
本文利用等离激元纳米腔的损耗特性在多个量子发射器间形成持续时间比等离激元激发长约100倍的亚辐射纠缠态，并建立了连接量子变量与消光截面的理论描述，为室温量子存储、通信和传感应用铺平道路。
2024-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Filter-free single-photon quantum dot resonance fluorescence in an integrated cavity-waveguide device
嵌入微柱腔中的半导体量子点在共振泵浦下具有良好的单光子发射性能。通常，相同的空间模式用于共振激发量子点和收集发射的单光子，需要交叉偏振以减少非耦合散射的激光。这本质上将源亮度降低到50%。关键是，对于某些量子应用，从产生到检测的总效率必须超过50%。在这里，我们展示了一种共振激发方法来创建没有任何交叉偏振的单光子，实际上没有任何过滤。它潜在地提高了单光子速率和收集效率，并简化了操作。这种集成器件允许我们使用连接的波导在器件平面中的几个腔中共振激发单量子点状态，而腔增强的单光子荧光在高斯模式下垂直（片外）定向。我们希望这种设计成为更大芯片级量子光子学的原型。
2019-10-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Spectrally and Spatially Configurable Superlenses for Optoplasmonic Nanocircuits
光子和分子之间以及相邻分子之间的能量转移在生物界中无处不在，最突出的是光合作用。虽然能量转移被生命系统有效地利用，但其用于连接人造等离子体纳米电路中的各个组件的采用受到低转移效率的挑战，这激发了能量转移的全新概念的发展。我们在此介绍optoplasmonic超透镜，结合光学微腔的能力，以隔离分子光子系统的消相干环境效应与纳米天线的优越的光nanoconcentration属性。所提出的结构提供了显着增强的发射器辐射率和有效的发射光子的长距离转移，随后重新聚焦到纳米级的体积接近近场和远场检测。光等离子体超透镜是用于光等离子体纳米电路的通用构建块，并且可以用于构建“暗”单分子传感器、谐振放大器、纳米集中器、频率复用器、解复用器、能量转换器和动态开关。
2011-10-31 cs.ET math-ph math.MP
All-optical control of the spontaneous emission of quantum dots using coupled-cavity quantum electrodynamics
利用耦合光子晶体腔实现了量子点自发发射的远程全光控制。通过光谱调谐与靶腔共振的法布里-珀罗腔，靶腔中的发射体所经历的状态的品质因数和局部密度被修改，导致SE率的变化。从耦合腔量子电动力学系统的理论分析可知，当两个腔共振时，由于发射极处真空场的减小，SE速率的变化可以大于品质因数的变化。两个腔的弱耦合和强耦合制度已被实验观察到，SE衰减率已被修改了三个以上的因素与远程光学控制。
2012-11-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Decoupling absorption and emission processes in super-resolution localization of emitters in a plasmonic hotspot
靠近等离子体天线的发射体的吸收过程由于强的局部电磁（EM）场而增强。如果与等离子体系统共振，则发射过程由于等离子体状态的可用性而通过与天线耦合而再辐射到远场。这增加了局域态密度（LDOS），有效地提供了更多或替代的发射途径。通过使用远场数据进行的来自靠近等离子体天线的单分子的局部发射事件的映射，获得关于局部EM场强度和可用的LDOS两者的组合信息。因此，来自这些发射耦合事件的定位通常不报告分子的真实位置，也不报告照明波长处的EM增强分布。在这里，我们建议使用一个大的斯托克斯位移荧光分子，以光谱去耦的染料从等离子体系统的发射过程中，只留下强烈的吸收与增强的电磁场在天线附近的共振。我们表明，在这个复杂的，但有趣的，场景中的发射器的真实位置可以直接找到。此外，我们证明，这种技术提供了一种有效的方法，探索无论是电磁场或LDOS与纳米空间分辨率。
2017-03-03 cond-mat.other 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
A Hybrid Jump-Diffusion Model for Coherent Optical Control of Quantum Emitters in hBN
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Ulm University（乌尔姆大学）
本文提出一种混合跳扩散模型，用于研究hBN中机械解耦量子发射体的相干光学控制，通过模拟温度依赖的光谱动态和相干性，揭示了声子相关的光谱扩散和跳跃样不稳定性，并预测了临界温度下的过阻尼动力学。
2026-03-03 physics.optics quant-ph
Quantum interference of electromechanically stabilized emitters in nanophotonic devices
远距离物质量子比特之间的光子介导耦合可以实现长距离的安全通信，分布式量子计算方案的实现，以及多体量子动力学新机制的探索。耦合到固态量子发射器的纳米光子器件代表了实现这些目标的一种有前途的方法，因为它们结合了强的光-物质相互作用和高的光子收集效率。然而，这些方法的可扩展性受到固态发射器之间的频率失配及其光学跃迁的不稳定性的限制。在这里，我们提出了一个纳米机电平台的稳定和调整的光学跃迁的硅空位（SiV）的颜色中心在金刚石纳米光子器件通过动态控制其应变环境。这种基于应变的调谐方案具有足够的范围和带宽，以减轻各个SiV中心之间的光谱失配。使用应变，我们确保色心光学跃迁之间的重叠，并通过测量从金刚石波导收集的光子的相关性来观察纠缠的超辐射态。这个用于调谐纳米光子波导和谐振器中光谱稳定色心的平台构成了迈向可扩展量子网络的重要一步。
2019-02-22 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Purcell-enhanced lifetime modulation of quantum emitters as a probe of local refractive index changes
提出利用Purcell效应调制量子发射体寿命并通过TCSPC检测局部折射率变化的PIC传感机制，理论证明其在高Q硅腔中可达10^-9 RIU检测限。
2025-08-12 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Unidirectional emission in an all-dielectric nanoantenna
全介质纳米天线由于其在光谱中的低损耗性质而成为用于工程光发射的等离子体光学天线的有前途的替代方案。尽管如此，使用亚波长全介质纳米天线操纵定向光发射仍然具有挑战性。在这里，我们提出并数值证明，一个中空的硅纳米盘可以作为一个多功能的天线，用于指导和增强从电或磁偶极子发射器的发射。当主要耦合到纳米天线的电和磁偶极子模式时，可以通过两个模式的干涉来实现宽带近单向发射，这可以通过几何参数以简单的方式进行光谱调谐。更重要的是，通过控制天线的感应磁偶极模式和电偶极模式之间的相位差，磁偶极发射器和电偶极发射器的发射方向被示出为彼此相反。同时，这两种偶极发射体的Purcell因子都可以提高一个数量级以上，并且在可见光谱范围内都可以保持较高的量子效率。我们进一步表明，这些单向发射现象可以承受小的无序效应的面内偶极子的方向和位置。我们的研究提供了一个简单而通用的平台，可以塑造磁和电偶极子发射器的发射。
2018-10-15 physics.optics
Design of an efficient Tunable Dual narrow-band MEMS Mid and Far IR emitter with Me-NTA for Industrial and Biomedical applications
University of Rajshahi（拉杰沙希大学）
提出两种基于超表面的红外热发射器，通过NiCr和Au基Me-NTA结构实现单窄带和双窄带发射，在工业和生物医学领域具有应用潜力。
2026-06-04 physics.app-ph physics.optics
Optical-nanofiber-based interface for single molecules
量子发射器的光学接口是实现量子网络的先决条件。在这里，我们耦合单分子的光学晶体的导模。这些分子被嵌入到晶体中，该晶体提供光稳定性，并且由于不均匀的加宽，提供了一种光谱寻址单个分子的方法。单个分子仅通过光接口被激发和检测，而不需要额外的光学访问。通过这种方式，我们实现了一个可扩展的完全光纤集成系统，并且可能成为量子混合系统的通用组成部分。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Non-Markovian effects for hybrid plasmonic systems in the strong coupling regime
我们研究了当系统过渡到强耦合状态时，非马尔可夫效应在金属-电介质结构中与表面等离子体共振耦合的量子发射体的发射光谱中的作用。通过使用最近的量子方法相互作用的等离子体激元，结合主机材料的光学色散和耦合参数的损失的影响，我们获得解析的发射光谱的任意形状的等离子体激元系统的特征尺寸低于衍射极限。在弱耦合区，色散引起的非马尔可夫效应很弱，对发射峰的光谱形状没有显著影响。与此相反，在强耦合制度，非马尔可夫效应导致显着的变化，在发射光谱中引起反转的光谱不对称性，相比，经典和量子模型的基础上的马尔可夫近似，这导致在一个较低的频率极化激元带的强烈增强，与实验一致。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Feature-Resolved Photoluminescence Analysis: Probing Emission Beyond Conventional Photon Statistics
本文提出融合寿命、光谱与光子相关的特征分辨光致发光分析方法，揭示系综统计隐藏的单发射体动力学，并验证其对量子光源研究的广泛适用性。
2025-07-25 physics.optics quant-ph
Site-Selective Activation of Near-Infrared Emitters in hBN
State Research Institute Center for Physical Sciences and Technology（立陶宛物理与技术中心国家研究所）；Faculty of Physics, Warsaw University of Technology（华沙理工大学物理学院）
本研究结合单次飞秒激光写入与富氧退火，实现六方氮化硼中近红外发射体的位点选择性制备，其发射特性可调控，为原子级光源与光子结构耦合提供了可行方案。
2026-10-20 physics.app-ph physics.optics
Tunable WS$_2$ Micro-Dome Open Cavity Single Photon Source
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg（奥尔登堡卡尔·冯·奥西茨基大学）；Sapienza University of Rome（罗马智慧大学）；Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；National Research Council（国家研究委员会）
通过氢离子辐照制备WS₂微穹并集成开放腔，实现可调单光子源，验证非共振耦合特性，提升量子发射体应用潜力。
2025-11-26 physics.optics quant-ph
Voltage-Induced Oxidation for Enhanced Purity and Reproducibility of Quantum Emission in Monolayer 2D Materials
研究提出一种利用导电原子力显微镜的电压诱导氧化技术，通过局部抑制缺陷发光，显著提升了单层WSe2中量子发射体的单光子纯度与稳定性，为二维量子光源的集成应用提供了可扩展路径。
2025-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Resonant and phonon-assisted ultrafast coherent control of a single hBN color center
固态系统中的单光子发射器是可扩展量子技术的重要组成部分。最近，在宽禁带的范德华绝缘体hBN中发现了量子发光体。这些色心由于其在高温下的量子性能和宽范围的跃迁能而引起了人们的极大关注。在这里，我们展示了一个单一的hBN色心与超快激光脉冲的相干态操纵和调查在我们的联合实验理论研究的电子系统和声子之间的耦合。我们证明了相干控制不仅可以在光学跃迁上共振地进行，从而获得退相干，而且可以在声子辅助下进行，这揭示了内部声子量子动力学。在光学声子的情况下，我们测量它们的退相干，部分源于它们的非谐衰减。由声学声子的产生引起的失相表现为当发射行进声子波包时相干控制信号的快速减小。此外，我们证明了声子辅助过程和共振激发之间的量子叠加导致相干控制信号的超快振荡。我们的结果为在纳米尺度上实现超快声子量子态的控制铺平了道路，并为混合量子技术开辟了一个新的前景。
2022-05-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Individually Addressable and Spectrally Programmable Artificial Atoms in Silicon Photonics
本研究在SOI光子集成平台上实现G中心人造原子的产生、单独寻址和光谱修整，展示窄线宽单光子发射及非易失性光谱编程，为大规模集成光子量子信息处理奠定基础。
2023-01-29 physics.optics quant-ph
Coherence in resonance fluorescence
提出将共振荧光视为自发辐射的统一模型，同时解释光谱与关联特性，并在半导体量子点微柱器件上实验验证了激发功率依赖关系及双光子干涉现象。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
