Fabrication of Nanostructured GaAs/AlGaAs Waveguide for Low-Density Polariton Condensation from a Bound State in the Continuum
激子-极化激元是由激子共振和光子腔模之间的强耦合产生的混合光物质态。作为玻色子激发，它们可以经历相变到凝聚态，该凝聚态可以发射相干光而没有粒子数反转。这方面使它们成为无阈值激光器的良好候选者，但短的激子-极化激元寿命使其难以在非常低的功率密度下实现凝聚。从这个意义上说，长寿命的光保护态是克服单片微腔有限镜反射率限制的最佳候选。在这项工作中，我们使用一个光子对称性保护的束缚态耦合到激子共振的连续，以实现最先进的极化激元凝聚阈值在GaAs/AlGaAs波导。最重要的是，我们展示了制造控制的影响，以及如何通过原子层沉积的表面钝化提供了一种方法来减少激子淬火在光栅侧壁。
2022-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High-Q optomechanical GaAs nanomembranes
我们提出了一种简单的制备方法来实现悬置GaAs纳米膜的腔量子光力学实验。采用两步选择性湿法刻蚀技术制备了面积为1.36 mm × 1.91 mm、厚度为160 nm的GaAs纳米膜。频率噪声谱揭示了几个机械模式在千赫制度与机械Q-因素高达2,300,000在室温下。测量的机械模式配置文件同意与拉紧矩形鼓膜模型。我们的研究结果表明，GaAs纳米膜提供了一个有前途的路径量子光学控制的大规模纳米机械系统。
2011-10-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single-mode InAs/GaAs quantum-dot DFB laser with oxidized aperture confined surface grating
提出氧化孔径限制表面光栅结构，简化InAs/GaAs量子点DFB激光器制造，实现单模、15.1 mW输出、44 dB边模抑制比和1.79 MHz窄线宽。
2025-04-24 physics.optics
Soft-mask fabrication of gallium arsenide nanomembranes for integrated quantum photonics
我们报道了基于悬浮GaAs薄膜的量子光子集成电路的制作。制造过程包括一个单一的光刻步骤，然后通过电子束抗蚀剂掩模和湿法蚀刻的牺牲层的电感耦合等离子体干法蚀刻。这种方法不需要沉积、蚀刻和剥离硬掩模，大大减少了制造时间和成本，同时产生具有优异结构质量的器件。我们详细讨论了用于清洁由等离子体蚀刻引起的抗蚀剂残留物的程序，并在每个制造步骤后对蚀刻特征尺寸进行了统计分析。
2015-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Tunable polarization-entangled near-infrared photons from orthogonal GaAs nanowires
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；CNRS, ECL, INSA Lyon, UCBL, CPE Lyon, INL（法国国家科学研究中心，里昂高等师范学院，里昂第一大学，里昂国立应用科学学院）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；IMEC（imec研究所）
利用正交GaAs纳米线生成可调谐的近红外偏振纠缠光子，实现量子态的可控转变与高保真度
2025-12-02 physics.optics quant-ph
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
Nonlinear frequency conversion using high quality modes in GaAs nanobeam cavities
我们展示了（111）-GaAs中纳米束光子晶体腔的设计、制造和表征，该腔具有多个高品质因数模式，具有大的频率间隔（在实验中高达740 nm，即，1.5倍，理论上高达八度）。这种结构对于非线性频率转换的有效实现是至关重要的。在这里，我们使用它们来演示从1300 nm和1950 nm到780 nm的和频产生。这些波长对于金刚石中的Si空位中心和光纤网络之间的量子频率转换特别感兴趣。
2014-07-05 physics.optics
Post-fabrication tuning of circular Bragg resonators for enhanced emitter-cavity coupling
本文提出通过制备后重复湿法化学刻蚀校正圆形布拉格谐振器与嵌入量子点之间的光谱失配，在AlGaAs谐振器中实现约16 nm波长调谐和4倍Purcell增强，并验证该方法可推广至其他材料平台以提升器件产率。
2023-09-27 physics.optics quant-ph
Single-point-diamond-turned GaAs disk resonator with over a million optical quality factor
本研究针对光与物质相互作用平台需求，制备了直径5毫米的未掺杂GaAs回音壁模式谐振器，采用单点金刚石车削结合不同粒度金刚石溶液抛光工艺，实现了超百万的光学品质因数。
2024-07-31 physics.app-ph physics.optics
AlGaAs nanowires as a universal platform for GaAs, InGaAs, and InAs quantum dots
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；St. Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；Université Paris Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Alferov University（阿尔费罗夫大学）
本研究提出以AlGaAs纳米线为通用主体，制备GaAs、InGaAs和InAs量子点，实现了波长可调的InGaAs量子点，可集成多量子点并验证了材料兼容性，为光子量子技术提供了统一平台。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Direct observation of nanofabrication influence on the optical properties of single self-assembled InAs/GaAs quantum dots
单自组装InAs/GaAs量子点是一种很有前途的固态量子技术，它可以实现真空拉比分裂、单光子能级非线性以及产生明亮、纯净、不可分辨的单光子。对于这样的成就，纳米纤维被用于创建结构，其中量子点优先与强限制的光学模式相互作用。一个悬而未决的问题是这种纳米纤维也可能产生不利影响的程度，通过创建陷阱和表面状态，可能会引起闪烁，光谱扩散和失相。在这里，我们使用光致发光成像来定位单个InAs/GaAs量子点相对于对准标记的位置，其不确定性小于5 nm，使我们能够测量它们在制造前后的行为。我们跟踪的量子点发射线宽和光子统计作为距离的函数从蚀刻表面，并发现线宽显着加宽（高达几GHz）的蚀刻表面内的量子点几百纳米。然而，我们没有观察到由于闪烁而导致的量子点辐射效率的明显降低。原子层沉积可以稳定量子点发射的光谱扩散，并部分恢复其线宽。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thin-Film InGaAs Metamorphic Buffer for telecom C-band InAs Quantum Dots and Optical Resonators on GaAs Platform
GaAs基材料系统以实现具有优异光学特性的InAs量子点（QD）而闻名。然而，这些点通常以约900 nm的波长发射。插入变形缓冲层（MMB）可以将发射转移到以1550 nm为中心的技术上有吸引力的电信C波段范围。然而，普通MMB设计的厚度限制了它们与大多数光子谐振器类型的兼容性。在这里，我们报告的MOVPE生长的一种新型的InGaAs MMB的非线性铟含量梯度分布，旨在最大限度地提高最小的层厚度内的塑性松弛。沉积在该薄膜MMB上的InAs量子点在1550 nm处的单光子发射被证明。通过纳米结构技术将其集成到靶心腔中，证明了新设计的优势。量子点/MMB结构的外延生长的进展形成了高质量的电信非经典光源作为光子量子技术的关键组成部分的制造的基础。
2021-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Suspended gallium arsenide platform for building large scale photonic integrated circuits: Passive devices
硅基光子集成电路（PIC）在过去十年中取得的巨大成功自然引出了一个问题，即类似的制造过程是否可以应用于具有更理想光学特性的其他材料平台。在这项工作中，我们展示了个人的无源元件（光栅耦合器，波导，多模干涉仪和环形谐振器）必要的大规模集成电路中建立悬浮砷化镓（GaAs）。在悬浮GaAs中实现PIC是在具有严格器件约束的领域实现最佳系统性能的可行途径，例如用于艾级系统的节能收发器、集成电光梳状激光器、集成量子光子学、低温光子学和机电导波声光。
2019-12-10 physics.app-ph physics.optics quant-ph
High frequency optomechanical disk resonators in III-V ternary semiconductors
基于纳米光子学的光学机械系统正在推进精密运动测量、量子控制和纳米机械传感领域。在这种情况下，III-V族半导体提供了原始资产，如用于光子/声子相互作用的优化超材料的异质外延生长。GaAs在光机械方面已经表现出了很高的性能，但是在电信波长处存在双光子吸收（TPA），这会限制合作性。在这里，我们研究TPA自由的III-V族半导体材料的光机械应用：GaAs晶格匹配的In 0：5Ga 0：5 P和Al 0：4Ga 0：6As。我们报告的制造和光学特性的高频（500-700 MHz）的光机械光盘制成的这两种材料，在环境条件下，表现出高的光学和机械Q。最后，我们实现了操作这些新的设备作为激光维持的光机械自振荡器，并绘制与现有的GaAs系统的第一个比较研究。
2017-10-02 physics.optics
Quantum Frequency Conversion of a Quantum Dot Single-Photon Source on a Nanophotonic Chip
单自组装InAs/GaAs量子点是量子信息科学中最有前途的不可分辨光子亮源。然而，由于其生长所固有的不均匀加宽，它们在发射波长中的分布限制了产生多个相同源的能力。量子频率转换可以克服这个问题，特别是如果使用可扩展的芯片集成技术实现。在这里，我们报告的量子频率转换的量子点单光子源的硅纳米光子芯片上的第一个演示。来自微柱腔中的量子点的单光子在波长上发生偏移，片上转换效率约为12%，受到量子点光子的线宽的限制。与转换前的值g（2）（0）= 0.080 +/-0.003相比，频率转换后的光的强度自相关函数g（2）（tau）是反聚束的，g（2）（0）= 0.290 +/-0.030。我们证明了我们的频率转换接口作为量子点源的资源的适用性，通过表征其在宽范围的输入波长（840 nm至980 nm）的有效性，以及其实现难以通过其他方法获得的可调谐波长偏移的能力。
2019-04-26 physics.optics quant-ph
Use of Self-assembled Plasmonic Hole Arrays on AlGaAs/GaAs 2DEG for Large Area Terahertz Applicaton
等离子体探测器有可能提供一种快速光谱学方法，而不需要移动反射镜或光栅。先前的测量已经证明了基于等离子体激元激发的频率可调谐检测，然而这些装置要么是小面积的、偏振依赖的和/或需要电子束光刻。我们表明，大面积高灵敏度太赫兹等离子体探测可以实现使用自组装纳米球光刻。我们实现了覆盖4 mm^2探测器面积的亚微米特征尺寸网格。在80 K下的测量结果表明，由于盘晶格的耦合，随着孔径尺寸的减小，透射率的变化高达25%，并且出现了蓝移。我们的设备的谐振频率是半径的函数，而不是周期性。我们还证实了磁等离子体激元分散的设备。总之，我们发现，自组装网格的制造是一种快速和可靠的方法，在太赫兹范围内的等离子体器件。
2015-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Efficient second harmonic generation in nanophotonic GaAs-on-insulator waveguides
非线性频率转换在提升下一代光学系统的功能方面发挥着至关重要的作用。便携式计量基准和量子网络将需要高效的二阶非线性器件，而纳米光子波导的强烈非线性相互作用可以用来满足这些要求。在这里，我们展示了二次谐波产生（SHG）在GaAs绝缘体波导前所未有的效率为40 W $^{-1}$的单程设备。这一结果是通过最小化传播损耗和优化相位匹配来实现的。我们研究表面态吸收和设计的波导几何形状的模式相位匹配公差制造变化。将2.0 $μ$ m泵浦转换为长度为2.9 mm、信号带宽为148 GHz的1.0 $μ$ m信号。在45 $^{\circ}$ C的温度范围内证明了可调谐和有效的操作，斜率为0.24 nm/ $^{\circ}$ C。GaAs和SiO之间的晶片键合$_2$进行了优化，以最大限度地减少波导损耗，并在76 mm的晶片上制造的器件具有高的均匀性。我们期望该设备能够实现完全集成的自参考频率梳和高速纠缠光子对产生。
2020-02-14 physics.app-ph physics.optics
Direct-Laser-Written Polymer Nanowire Waveguides for Broadband Single Photon Collection from Epitaxial Quantum Dots into a Gaussian-like Mode
本文利用直写激光制备聚合物纳米线波导，将外延量子点发射耦合到HE11模式，在金属纳米环系统中实现3.0±0.7倍收集效率提升，且不改变原有器件层。
2023-05-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Purcell-enhanced single-photon emission from InAs/GaAs quantum dots coupled to broadband cylindrical nanocavities
本研究利用Purcell效应将InAs量子点耦合至金属包覆的GaAs纳米柱，实现了38倍的发射速率增强和15 nm宽带单光子发射，为开发GHz级固态量子发射器提供了重要进展。
2025-04-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
High performance single-photon sources at telecom wavelength based on broadband hybrid circular Bragg gratings
半导体量子点嵌入混合圆形布拉格光栅是一种很有前途的平台，用于有效地产生非经典光。具有类似性能的多个设备的可扩展制造对于它们作为单个和纠缠光子源的实际用途是非常期望的，而在电信波长下操作的能力对于它们与现有光纤基础设施的集成是必不可少的。在这项工作中，我们结合了有前途的特性的宽带混合圆形布拉格光栅的膜转移过程中进行的3”晶圆级。我们开发和研究了基于InAs/GaAs量子点的单光子源，在电信O波段发射，展示了明亮的单光子发射，Purcell因子> 5，计数率高达10 MHz。此外，我们解决的问题，通过基准测试的10个设备的性能，覆盖了O波段内的50 nm的宽光谱范围内的再现性。
2022-05-26 physics.optics quant-ph
Two-photon Interference of Biphotons Emitted by Overlapping Resonances in Metasurfaces
本文开发了基于[110]取向GaAs的量子光学超表面，显著增强自发参量下转换效率，并首次观察到光谱域双光子干涉，为纠缠光子生成和光子量子技术提供多功能平台。
2025-01-21 physics.optics quant-ph
Near-unity efficiency in ridge waveguide-based, on-chip single-photon sources
利用有限元法对量子点-腔脊波导单光子源进行了数值模拟，得到了一个接近1耦合效率的量子点-腔脊波导单光子源。我们的优化设计，这是基于一个一维纳米梁腔，实现了高的源效率$ε_{xy}$为97.7 $\%$的各向同性面内偶极子，连同一个显着的普赛尔因子为38.6。这种良好的性能主要归功于GaAs/SiO $_2$的高折射率对比度以及实现相长干涉和低散射损耗的仔细腔设计。此外，我们分析了所提出的平台的瓶颈，这是腔模式和布洛赫模式之间的模式失配的纳米梁。在此基础上，提出了一种任意高效率片上单光子源的优化方案，即采用锥形段，其高平滑度有利于逐渐克服模式失配，从而获得更高的Purcell因子和源效率。最后，我们看到了良好的鲁棒性的源属性在锥形纳米梁系统的孔变化的现实制造缺陷的考虑下。
2022-07-06 physics.optics quant-ph
High performance distributed feedback quantum dot lasers with laterally coupled dielectric grating
基于光栅的频率选择性光学反馈机制（例如分布反馈（DFB）或分布布拉格反射器（DBR）结构）与量子点（QD）增益材料的组合是实现用于许多关键新颖应用的超高性能半导体激光器的主要途径，所述超高性能半导体激光器可以作为独立源或作为光子集成电路中的片上源。然而，在GaAs、GaAs/Si、GaSb和其他材料平台上制作传统的掩埋布拉格光栅结构遇到了主要的材料再生长困难。我们报道了一种新颖的和通用的方法，引入横向耦合介质布拉格光栅的半导体激光器，允许高度可控，可靠和强耦合之间的光栅和光学模式。我们实现这样的光栅结构在低损耗非晶硅材料旁边的GaAs激光器与InAs/GaAs量子点增益层。在1300 nm波段，以预先设计的0.8 THz LWDM频率间隔发射的DFB激光器阵列的边模抑制比高达52.7 dB，连续波输出功率为27.7 mW（室温）和10 mW（70°C），以及< -165 dB/Hz（2.5-25 GHz）的超低相对强度噪声（RIN）。这些器件还能够在高达-12.3 dB的极高外部反射水平下无隔离器工作，同时保持高频谱和超低RIN质量。这些结果验证了新颖的横向耦合介质光栅作为用于制造DFB和DBR激光器而不受其半导体材料限制的技术优越且潜在成本有效的方法，因此普遍适用于不同的材料平台和波长带。
2021-10-27 physics.app-ph physics.optics
Imaging surface plasmon polaritons using proximal self-assembled InGaAs quantum dots
我们目前的光学调查的混合等离子体纳米系统组成的光刻定义的等离子体金波导或分束器的GaAs衬底耦合到近端自组装InGaAs量子点。我们设计了一种样品结构，使我们能够精确地调整量子点和样品表面之间的距离在纳米制造过程中，并证明了非辐射过程不起主要作用的分离下降到$\sim 10 nm$。聚焦在等离子体纳米结构的一端上的偏振激光束产生传播的表面等离子体激元，其继而在传播期间在GaAs衬底中产生电子-空穴对。这些自由载流子随后被表面下的量子点$\sim 25 nm$捕获，从而产生发光。光谱积分的量子点发光的强度用于对传播的等离子体激元模式成像。随着波导宽度从$5 μm$减小到$1 μm$，我们清楚地观察到在远端波导端的不同等离子体模式，使得它们能够在真实空间中直接成像。该成像技术应用于等离子体分束器，当相互作用长度$L_i$变化时，该等离子体分束器有助于确定两个分束器输出端口之间的分束比。对于激发能接近GaAs带边的$L_i\sim 9\pm1 μm$和$1 μm$宽波导，观察到$50:50$的分束比。我们的实验结果与波导和分束器的模式分布和时域有限差分模拟结果吻合得很好。
2014-05-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Emission from quantum-dot high- microcavities: transition from spontaneous emission to lasing and the effects of superradiant emitter coupling
测量和计算结果的一类新的发射器在腔量子电动力学制度的发射特性。该结构基于高精细度GaAs/AlAs微柱腔，每个微柱腔具有由InGaAs量子点层组成的活性介质，并且具有将大部分自发发射引导到一个腔模式（高β因子）中的显著特征。本文表明，通常的标准与传统的（低β因子）腔，一个尖锐的非线性输入-输出曲线伴随着显着的线宽变窄，激光必须加强的时间相等的二阶光子自相关函数确认激光。它还将表明，等时间的二阶光子自相关函数对于识别超辐射是有用的，超辐射是与量子点一起工作的高微腔中可能的相关性的表现。在巩固收集到的数据和识别激光作用的物理基础方面，理论和实验都表明只依赖于腔内光子数。这一点的证据来自于我们所有关于发射相干性和波动的测量和计算数据，从LED和腔增强LED到激光器，都位于相同的两条曲线上：一条是线宽变窄与腔内光子数的关系，另一条是g（2）（0）与腔内光子数的关系。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Design of a hybrid Mie-Tamm photonic structure as a highly directional GHz single-photon source
本文提出一种混合 Mie-Tamm 光子结构，通过定制多种光学模式增强单光子发射体亮度，设计经衬底侧激发与收集，并在 GaAs 上的 InGaAs QDs 中实现超 3 GHz 的定向单光子输出速率。
2022-12-12 physics.optics
Monolithic semiconductor hemispherical micro cavities for efficient single photon extraction
我们提出了一种单片半导体微腔设计，用于增强嵌入式量子发射器（如量子点或色心）的光-物质相互作用和光子提取效率。微腔是由平面后镜和顶部曲面镜组成的半球形法布里-珀罗设计。通过降低曲面镜的高度来抑制结构中的高阶模式，从而导致有效的光子提取到具有高斯远场辐射图案的基模中。通过改变反射镜的反射率可以很容易地改变腔的精细度，并且我们考虑两种具体情况：用于增强自组装量子点的宽带光子提取的低精细度结构和用于增强金刚石中色心的零声子线的单光子提取的中等精细度腔。我们还考虑了结构缺陷对腔性能的影响。最后，我们提出了单片GaAs半球形微腔的制作和光学特性。
2019-05-24 physics.app-ph physics.optics
Optical Waveguide-Pair Design for CMOS-Compatible Hybrid III-V-on-Silicon Quantum Dot Lasers
University College London（伦敦大学学院）；University of Lille（里尔大学）
本文提出了一种新型III-V-on-Silicon量子点激光器设计，通过优化220纳米厚硅波导实现与CMOS技术的兼容性，提升1.3微米激光器的能效与紧凑性。
2025-11-20 cond-mat.other physics.optics
Automated Vector-Scanning Spectroscopy for Large-Scale Characterization of Single Quantum Emitters
West Virginia University（西弗吉尼亚大学）；National Institute of Standards and Technology (NIST)（美国国家标准与技术研究院）；Theiss Research（Theiss研究所）；Joint Quantum Institute (JQI), University of Maryland（马里兰大学联合量子研究所）；Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)（坎皮纳斯州立大学）；Institute of Semiconductor and Solid State Physics, Johannes Kepler University（约翰内斯·开普勒大学半导体与固体物理研究所）
提出一种结合宽场光致发光成像与矢量台扫描共聚焦光谱的自动低温测量平台，实现芯片级高通量单量子点表征，识别高性能发射体并揭示统计趋势。
2026-06-26 physics.optics
Interplay of photons and charge carriers in thin-film devices
薄膜在光子学和光电子学中获得了发展，与体技术相比，其效率和功能性有希望得到改善，并且材料使用量减少。然而，薄膜的扩散将不仅受益于其制造的不断改进，而且受益于光子和载流子相互作用的统一和准确的理论框架。特别是，这种框架需要定量和自洽地考虑光子再循环和干涉效应。为此，在这里，我们结合了漂移扩散形式主义的载流子动力学和波动电动力学的光子输运自洽使用最近推出的干扰扩展辐射转移方程。所得到的方程系统可以使用标准的模拟工具数值求解，作为一个例子，在这里，我们将其应用到研究众所周知的GaAs薄膜太阳能电池。除了获得预期的器件特性，我们分析了潜在的复杂的光子传输和复合生成过程，通过光子和载流子的直接和自洽的描述，展示了不均匀激发结构提供的物理洞察力。在这项工作中提出的方法是通用的，可以用来获得准确的物理洞察到广泛的平面光电子器件，其中的薄膜单结太阳能电池研究这里只是一个例子。
2021-11-11 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
