Enhanced Purcell factor for nanoantennas supporting interfering resonances
我们研究了介质谐振纳米天线中耦合共振和准束缚态对Purcell因子的影响。我们分析数值干扰共振的纳米盘和没有基板时，模式耦合到一个发射器定位在纳米盘内，我们量化的模式贡献的Purcell因子也重建的谐振系统的辐射模式。结果表明，Purcell效应可以大大提高了一个强耦合的准BIC制度的共振。
2022-06-03 physics.optics
Tunable quantum dots in monolithic Fabry-Perot microcavities for high-performance single-photon sources
本文将微型法布里-珀罗微腔与压电致动器集成，通过应变调谐实现量子点与腔模的精确对准，获得Purcell因子约9、提取效率0.58、纯度0.956(2)和不可区分性0.922(4)的高性能单光子源，为片上可扩展量子光源集成扫清障碍。
2023-09-24 physics.optics quant-ph
High-Speed Tunable Microcavities Coupled to Rare-Earth Quantum Emitters
片上光子器件的电光控制是实现高效集成光子学的重要手段。由于其大的电光系数和高的非线性，绝缘体上钛酸锂（LNOI）是用于片上光子学的新兴平台[1]。将量子发射器集成到LNOI中将其在经典光子学中的多用途扩展到量子计算和通信[2，3]。在这里，我们将单一的稀土离子（REI）的量子发射体在电光可调锂磷灰石（LN）薄膜，并展示LN微腔耦合到REI在160 GHz的频率范围内的控制与5 \mus开关速度。腔的动态控制使得能够以短的时间常数调制REIs的Purcell增强。使用Purcell增强，我们发现的证据，检测单个Yb 3+离子在LN腔。在快速可调谐光子器件中耦合量子发射体是一种有效的方法来塑造发射体的波形[4]。它还提供了一个平台，用于在频谱-时间-空间域的集成中编码量子信息，以实现高水平的信道复用，以及生成确定性单光子源的方法[5，6]。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Demonstration of the enhanced Purcell factor in all-dielectric structures
珀塞尔效应通常被描述为在谐振器存在下自发衰减率的修改。在等离子体中，这种效应通常与由于表面等离子体的激发而在“热点”中的大的局部场增强相关联。然而，高折射率介电纳米结构，这成为全介质纳米光子学的基础，不能提供高值的局域场增强由于较大的辐射损耗。在这里，我们演示了如何实现一个强大的Purcell效应在全介电纳米结构，并从理论上表明，Purcell因子可以增加两个数量级的硅纳米颗粒的有限链。使用本征模分析的无限链，我们证明了高Purcell因子政权与范霍夫奇点。我们进行了微波频率的概念验证实验，并观察到在10个电介质颗粒的链中Purcell因子增强了65倍。
2016-06-01 physics.optics
Enhanced nonlinear frequency conversion and Purcell enhancement at exceptional points
我们推导出量化的解析公式从亚波长发射器嵌入三重共振非线性$χ^{(2)}$腔支持例外点（EP）的暗模和漏模。我们表明，在这样一个系统中的上转换辐射率可以大大提高-高达两个数量级-相比，典型的Purcell因子实现在非退化腔，单色和宽带发射器。我们通过研究反向设计的2D光子晶体板来提供概念验证演示，该光子晶体板支持在发射频率下由狄拉克锥形成的EP和在二次谐波频率下的相位匹配的漏模共振。
2017-06-03 physics.optics
Antenna-cavity hybrids: matching polar opposites for Purcell enhancements at any linewidth
光与单个量子发射体之间的强相互作用对于包括单光子源在内的大量应用是必不可少的。微腔和等离子体天线已经被频繁地用于通过Purcell效应来增强这些相互作用。两者都可以提供大的发射增强：腔通常通过长光子寿命（高$Q$），并且天线主要通过强场增强（低模式体积$V$）。在这项工作中，我们证明了一个混合系统，它结合了一个腔和一个偶极天线，可以实现更强的发射增强比单独的腔或天线。我们表明，这样的系统可以用作一个多功能的平台，以调整增强的带宽到任何所需的值，同时提高发射增强。我们完全一致的分析模型，可以确定的基本机制，增强发射增强混合系统，其中包括辐射阻尼和建设性的多重散射路径之间的干扰。此外，我们发现从我们的分析模型和有限元模拟一个现实的腔天线系统的强烈增强谱之间的协议。最后，我们证明了混合系统可以同时提高发射增强和保持一个接近统一的出耦合效率到一个单一的腔衰减通道，如波导。
2016-05-13 physics.optics
Squeezed-Light-Enhanced Dispersive Gyroscope based Optical Microcavities
基于Sagnac效应的光学陀螺在高灵敏度惯性旋转传感器中具有很好的应用前景。本文证明了对于具有正常色散的光学谐振陀螺，通过耦合到压缩真空光中，可以使测量灵敏度提高两个数量级，这与经典情况下的测量灵敏度不同。当系统工作在临界反常色散条件下时，注入压缩真空光可以使测量灵敏度超过相应的标准量子极限五个数量级，最小值为3.8*10^-5 Hz。这项工作为研制高灵敏度、小尺寸的光学陀螺提供了一种可能性。
2022-10-03 physics.optics
Suppressed Quenching and Strong Coupling of Purcell-Enhanced Single-Molecule Emission in Plasmonic Nanocavities
在金属纳米结构附近的发射体通过其通过非辐射通道的衰变而淬灭，从而导致对于放置在等离子体纳米结构的$<$ 10 nm内的发射体的不活动区的信念。在这里，我们表明，在紧密耦合的等离子体共振器形成纳米腔“淬火淬火”由于等离子体混合。与孤立的纳米粒子不同，等离子体纳米腔显示出模式杂交，其通过辐射通道大大增强了发射体激发和衰变。这为实现与等离子体激元的单分子强耦合创造了理想的条件，这在动态拉比振荡中是显而易见的，并且通过DNA折纸的横向依赖发射器放置进行了实验证实。
2017-02-22 physics.optics
Controlling the emission from semiconductor quantum dots using ultra-small tunable optical microcavities
我们报道了耦合到新型开放式光学微腔中的CdSe/ZnS核壳量子点的自发发射控制。腔体通过聚焦离子束铣削制造，并且提供小于立方微米的模体积。量子点发射光谱、空间模式和寿命都通过腔的存在而基本上被修改，并且可以通过主动地改变腔长度来调谐。在室温下实现了75%的发射率的增加，这归因于“坏发射器”制度中的珀塞尔效应。我们展示了对来自点的发射的高度控制，包括近单模操作和检测来自单个纳米晶体的强发射的能力。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Computation and optimization of the Purcell factor of an open tunable Fabry-Perot microcavity
原子的自发发射可以通过把它们放在两个形成光学腔的镜子之间来控制。在过去的10年中，材料加工技术的快速发展使得制造可以被精细地调谐到与发射器共振的微观光学腔成为可能。这使得单光子源、纳米激光器和新纳米发射体（如半导体量子点和金刚石中的氮空位中心）的光谱学方面取得了进展。在这里，我们介绍了一个逐步的方法来计算最新一代的开放式可调谐法布里-珀罗微腔用于微光致发光研究的Purcell因子。我们讨论了如何可以优化作为腔的几何形状的函数的Purcell因子，并找到与发射器的共振的条件。微妙之处，如发射器的光学特性和穿透深度的电场到腔镜也被认为是。
2022-04-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photonic Doping of Epsilon-Near-Zero Bragg Microcavities
Tampere University（坦佩雷大学）
本研究通过在超低损耗全介电ENZ平台中嵌入周期性介电米共振子，实现了光学频率下的光子掺杂，展示了超窄带米共振、增强磁光相互作用及多极选择性光谱等新应用。
2025-12-15 physics.optics
Multimode Nanobeam Photonic Crystal Cavities for Purcell Enhanced Quantum Dot Emission
本文设计并演示了 GaAs 光子晶体纳米梁腔，通过增大量子点与刻蚀侧壁的距离抑制光谱展宽，在几何约束导致的多模传播条件下实现品质因子约 10^3 的共振，为 Purcell 增强单光子发射提供新途径。
2025-07-18 physics.optics
Two-dimensional metal-chalcogenide films in tunable optical microcavities
准二维（2D）层状金属-硫属化合物薄膜具有吸引人的光电性质。然而，薄膜的光子应用可能由于弱的光吸收和表面效应导致量子产率降低而受到限制。在光学微腔中集成2D薄膜将允许克服这些限制，这是由于与薄膜的改性光耦合。在这里，我们提出了可调微腔嵌入单层二硫化钼或几个单层砷化镓薄膜。我们观察到显着的修改的光谱和时间特性的光致发光（PL）：PL发射光谱窄，波长可调腔模式的品质因数高达7400，PL寿命缩短了10倍，实现了Purcell增强的自发发射率的结果。这项工作有可能铺平道路的微腔增强发光器件的基础上分层的二维材料及其异质结构，也开辟了可能性腔QED在一个新材料系统的范德华晶体。
2014-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Purcell-enhanced single-photon emission from nitrogen-vacancy centers coupled to a tunable microcavity
光学微腔是增强单个量子发射体自发发射的有力工具。然而，在室温下固态中遇到的宽发射光谱限制了腔的影响，并且要求超小的模体积。我们展示了Purcell增强的单光子发射从纳米金刚石中的氮空位（NV）中心耦合到可调谐的基于光纤的微腔，其模式体积下降到$1.0\,λ^{3}$。我们记录了腔增强荧光图像，并研究了几个单一的发射器与一个腔。通过增强的荧光收集以及可调谐的荧光寿命修改证明了Purcell效应，并且我们推断有效的Purcell因子高达2.0。通过数值模拟，我们还表明，可以实现一种新的制度，光限制，其中法布里-珀罗模式与附加模式限制相结合的光限制本身。在这种制度下，有效的Purcell因子高达11 NV中心和63硅空位中心是可行的，保持明亮的单光子源和有效的自旋读出在环境条件下的承诺。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Microwave Demonstration of Purcell Effect Enhanced Radiation Efficiency
我们通过实验证明了一种基于Purcell效应的设计技术，用于改善阻抗匹配，从而提高了小型微波发射器的辐射效率。使用一个迭代的过程集中在比较的相位的辐射场的发射器在空气中的发射器在介电环境中，我们优化了一个小单极微波发射器周围的接地平面上方的电介质半球的结构，以最大限度地提高其辐射效率。优化后的系统在2.00 GHz和2.84 GHz的发射器和两个全向辐射模式之间显示出非常强的耦合，分别产生8360和430倍的Purcell增强因子，以及接近完美的辐射效率。
2022-07-29 physics.app-ph physics.optics
Purcell-enhanced solid-state laser cooling
School of Science and Engineering, Al Akhawayn University（Al Akhawayn大学科学与工程学院）；Ginzton Laboratory and Department of Electrical Engineering, Stanford University（斯坦福大学电气工程系金斯顿实验室）
本研究通过图案化槽波导结构利用珀塞尔效应提高固态激光冷却效率，展示了饱和功率密度和逃逸效率的增强，为光学制冷提供了新设计方向。
2026-01-30 physics.app-ph physics.optics
Quantitative cavity-enhanced photothermal dynamics in TMDC-integrated ultrahigh-Q microcavities
Keio University（庆应义塾大学）
该研究探究了集成TMDC的超高Q微腔的光热效应，建立了定量模型，揭示了PL特性差异，为相关混合系统的光热研究及器件热态控制提供了方法。
2026-08-04 physics.optics
Resonant self-pulsations in coupled nonlinear microcavities
本文对自脉动现象提出了一种新的观点，认为自脉动是由两个相互抵消的过程：模的拍频和模的转换所形成的平衡态。基于两个耦合的非线性微腔的结构提供了一个通用的例子，系统具有增强的能力，这种现象。提出了多层介质结构的具体设计方案，并应用耦合模理论描述了其动力学特性。强调了自脉动的频率与共振模式之间的频率分裂有关，并且可以在很宽的范围内调节。
2011-02-24 physics.optics
Purcell enhanced electroluminescence of a unipolar light emitting quantum device at 10 micron
Laboratoire de Physique de l’École normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；III-V Labs, a joint lab between Thales, Nokia and CEA（III-V 实验室，泰雷兹、诺基亚和CEA的联合实验室）；Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques, Université Paris Cité（材料与量子现象实验室，巴黎西岱大学）；Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, Université Paris-Saclay, CNRS（纳米科学与工程中心，巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心）
通过设计超材料微腔，实现 10 微米处单极光 emitting 量子器件的 Purcell 增强电发光，提升收集功率 100 倍。
2026-01-21 physics.optics quant-ph
Interplay of Purcell effect, stimulated emission, and leaky modes in the photoluminescence spectra of microsphere cavities
提出了一个描述微球腔体发射光谱的理论模型，并用光致发光（PL）光谱实验验证了该模型对ZnO微球中各级回音壁模（WGM）发射光谱的详细线形的预测.揭示了与各阶WGM相关的自发和受激发射谱中Purcell效应、品质因数和漏模的相互作用。该理论的关键成功是基于MS的全格林函数在复频率空间中的所有可能的共振模式方面的扩展，其允许将来自泄漏模式、受激发射过程和Purcell效应的贡献并入。结果表明，根据Mie理论计算的自发发射光谱（无Purcell效应）主要由漏模贡献，而自发辐射和Purcell效应增强的受激发射是实验观察到的WGM共振峰的主要来源.发现受激发射峰被其各自的模式品质因数Q双重增强：一个因子来自Purcell效应，另一个因子来自由速率方程导出的光子数。在综合所有这些效应之后，该理论可以提供ZnO MS PL谱中观察到的TE和TM模（包括高阶模）的精细特征的定量描述。令人惊讶的是，发现对于直径大于5 $μm$的ZnO MS，PL发射光谱由高阶模主导。这些发射机制的相互作用的定量理解应被证明是有用的优化基于微谐振器的发光器件的性能。
2019-08-27 physics.optics
Broadband Purcell enhanced emission dynamics of quantum dots in linear photonic crystal waveguides
研究了GaAs光子晶体波导中自组装InGaAs量子点的自发发射动力学。对于一个合奏的点耦合到波导中的导模，我们报告空间，光谱和时间分辨的光致发光测量，检测垂直于平面的光子晶体。对于与波导模式共振发射的量子点，与晶片的未处理区域中的点相比，观察到光致发光强度的~ 21倍增强。这种增强可以追溯到Purcell增强的量子点发射到波导的漏模和导模中，具有高达~4x的中等Purcell因子。发射到导模被示出为在几微米内被有效地散射出波导，有助于面外发射，并且允许使用光子晶体波导作为用于表面发射二极管或单光子源的宽带、效率增强结构。
2012-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Purcell-Enhanced Single-Photon Emission in the Telecom C-Band
该研究在InP基InAs量子点圆形布拉格光栅腔中实现电信C波段Purcell增强单光子发射，测得衰减时间180 ps、Purcell因子6.7及g⁽²⁾(0)=0.057。
2023-11-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bright and Purcell-enhanced single photon emission from a silicon G center
本文通过将硅G中心耦合至纳米光子腔实现Purcell增强，将自发辐射率提升6倍（Purcell因子>31），创下硅中0.97 ns的最快单光子发射率，发射体亮度提升一个数量级，为可扩展硅量子光源奠定基础。
2025-05-01 physics.optics quant-ph
Metasurface-Stabilized Optical Microcavities
我们证明了稳定的光学微腔抵消相位演变的腔模式使用非晶硅超颖表面作为两个腔端镜之一。精心的设计使我们能够将电信波长处的超颖表面散射损耗限制在2%以下，并且使用分布式布拉格反射器作为超颖表面衬底确保了高反射率。我们的第一个演示实验实现了电信波长微腔的品质因数高达4600，光谱谐振线宽低于0.4 nm，模式体积下降到低于2.7 $λ^3$。然后，我们表明，该方法引入了前所未有的自由，以稳定模式与任意的横向强度分布和设计腔增强全息模式。我们的方法将介电超颖表面的纳米级光控制能力引入腔电动力学，并且使用广泛的半导体制造工艺直接在工业上可扩展。
2022-08-13 physics.optics
Purcell enhanced and tunable single-photon emission at telecom wavelengths from InAs quantum dots in circular photonic crystal resonators
Toshiba Europe Limited（东芝欧洲有限公司）；IQE Europe Limited（IQE欧洲有限公司）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）
本研究通过结合孔光栅和肖特基二极管结构，实现了在电信波段内增强且可调的单光子发射，推动了量子光源的可扩展和稳定性发展。
2025-05-16 physics.optics quant-ph
Analytical and FDTD design of hybrid Fabry-Perot plano-concave microcavity for hexagonal boron nitride
有效的单光子发射器（SPE）的光的发射应当具有进入良好定义的时空模式的高计数率以及可接近的数值孔径（NA），以增加有效耦合到光波导中所需的光提取效率。基于先前开发的制造混合法布里-珀罗微腔的实验方法（进一步的信息可用[F. Ortiz-Huerta等人，Opt.Express 26，33245（2018）]），我们设法找到了实验可实现的分析和时域有限差分（FDTD）值，增强自发发射的混合平凹微腔的几何参数在二维（2D）六方氮化硼（hBN）中的色心的增强（即，Purcell增强），同时限制发射器的NA。利用傍轴近似和转移矩阵模型分别计算了微腔的基模和谐振模的光斑尺寸。发现由混合平凹微腔内部的2D hBN层托管的SPE（即面内偶极子）的Purcell增强为6。
2022-05-12 physics.optics
Purcell-enhanced optical refrigeration
Purdue University（普渡大学）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ)（莱布尼茨晶体生长研究所）
本文提出一种增强的普尔克效应光学制冷方法，通过光腔耦合提高高能光子发射，实现从较低能级开始的冷却，预测Yb³+:YLiF₄纳米晶体在现实条件下可达到约38K的最低内部温度。
2026-05-11 physics.optics quant-ph
Purcell factor for plasmon-enhanced metal photoluminescence
本文提出解析模型描述低于衍射极限金属纳米结构中MPL增强机制，推导出任意形状结构的MPL Purcell因子普适表达式，并揭示直接复合与天线介导过程干涉导致MPL光谱带蓝移。
2023-07-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
A hybrid single quantum dot coupled cavity on a CMOS-compatible SiC photonic chip for Purcell-enhanced deterministic single-photon emission
本研究在CMOS兼容SiC光子芯片上实现混合微环谐振器与量子点耦合，通过微加热器调谐实现Purcell增强的确定性单光子发射，品质因数达7800，Purcell因子约4.9，为可扩展光子量子应用提供新途径。
2024-11-11 physics.optics quant-ph
Purcell-enhanced dipolar interactions in nanostructures
强的光诱导原子间相互作用会引起少光子水平的非线性，这对量子信息处理的应用至关重要。与自由空间相比，介电环境可以增强原子的散射和光致偶极相互作用。对于该\emph{Purcell effect}，可以使用腔或波导。在这里，我们结合了热原子蒸汽中可实现的高密度与缝隙波导的有效耦合。与自由空间相互作用相反，在狭缝内排列的原子表现出排斥相互作用，由于Purcell效应，这种排斥相互作用进一步增强了8倍。相应的蓝移的过渡频率的原子排列在基本上是一维的几何形状以上的饱和消失，提供了一个可控的非线性在少光子水平。实验结果与包括介电环境、偶极相互作用和运动效应的蒙特卡罗模拟吻合得很好。这些结果为量子非线性光学和室温下的全光量子信息处理奠定了基础。
2021-12-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Purcell-enhanced X-ray scintillation
Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Solid state institute, Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院固体研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
通过纳米光子学设计实现普尔次效应增强闪烁材料的发光速率和光产量，提升X射线检测性能。
2023-10-17 physics.app-ph physics.optics
Hybrid photonic-plasmonic cavity design for very large Purcell factors at telecom wavelengths
混合光子-等离子体腔可以被定制为同时显示高Q因子和极小的模体积，这导致大的Purcell因子FP值。在不同的混合配置中，那些基于纳米粒子在一个镜子（NPoM）等离子体腔提供了最低的模式体积之一，虽然到目前为止，他们的操作已被限制在1 μm以下的波长。在这里，我们提出了一种混合结构，该结构由硅光子晶体腔组成，该腔的中心有一个缝隙，其中引入了金纳米颗粒。该混合系统工作在电信波长，并提供高Q因子值（Q ${\approx} 10^{5}$）和小归一化模体积（Vm ${\approx} 10^{-4}$），导致极大的Purcell因子值FP ${\approx} 10^{7}$ - ${10^{8}}$。所提出的腔可用于不同的应用，如分子光力学，生物和化学传感，全光信号处理或增强拉曼光谱在相关的电信波长范围。
2022-04-11 physics.optics
Topological cavity based on slow light topological edge mode for broadband Purcell enhancement
拓扑谷型光子晶体结构中的慢光为增强光与物质的相互作用提供了新的可能性。报道了一种基于慢光拓扑边缘模的拓扑腔用于宽带Purcell增强。在两个拓扑结构不同的谷型光子晶体之间引入有胡须的界面，可以实现群指数大于100的拓扑边缘模，由于局域态密度的增加，极大地提高了Purcell因子.在慢光区，拓扑腔支持的腔模数远多于快光区，且具有更高的品质因数，这一点在理论和实验上都得到了证实。我们表明，腔使宽带Purcell增强与大量的Purcell因子，受益于密集的腔模式，高品质因数在一个很宽的光谱范围。这对实现高效率的量子点单光子源和纠缠光子源具有重要意义，同时对光谱匹配的要求也较少。这种拓扑腔可以作为一个重要的基石，朝着光子集成电路的发展嵌入量子发射器。
2021-06-25 physics.optics
Planar Microcavities can Suppress Exciplex Formation and Increase the Emission Efficiency of Organic Semiconductors
École Polytechnique de Montréal（蒙特利尔高等理工学院）；Hokkaido University（北海道大学）
研究探讨平面微腔对有机半导体发射的影响，通过嵌入ZnPc:TPBi混合物，抑制非辐射激基复合物形成等，提高光致发光量子产率超四十倍，揭示腔可调控激发态，为有机光电器件发展开辟新途径。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Purcell-Enhanced Single Photons at Telecom Wavelengths from a Quantum Dot in a Photonic Crystal Cavity
本文研究 InAs/InP 量子点与光子晶体腔耦合，在电信 C 波段实现 Purcell 因子为 5、辐射寿命 340 ps 的单光子发射，并通过温度调谐在 25K 下保持单光子纯度，验证了无低温 C 波段单光子源的可行性。
2023-10-30 physics.optics quant-ph
Efficient Terahertz Generation in Triply Resonant Nonlinear Photonic Crystal Microcavities
提出了一种利用基于光子晶体腔的三重谐振系统，通过差频产生（DFG）过程实现腔增强非线性太赫兹波的方案。我们表明，高非线性重叠可以通过将太赫兹腔耦合到双共振、双偏振近红外（例如电信波段）光子晶体纳米束腔来实现，允许通过χ（2）非线性混合三个相互正交的基本腔模式。我们通过耦合模理论证明了泵浦频率的完全耗尽-即，量子限制转换-在实验上可行的几何结构中是可能的，其中在最佳总转换效率点处的操作输出功率可通过改变模式质量（Q）因子来调节。
2009-08-04 physics.optics
Optoelectronic forces with quantum wells for cavity optomechanics in GaAs/AlAs semiconductor microcavities
辐射压力、电致伸缩和光热力被用来研究腔光学力学中的反作用、非线性和量子现象。我们在这里通过一个详细的研究，观察到的腔机械模式的相对强度时，用脉冲激光激发接近GaAs的光隙，涉及真实的载流子激发和变形势相互作用的光电子力是最强的机制，在半导体GaAs/AlAs分布布拉格反射器光机械谐振器的光到声转换。我们表明，超快的空间重新分布的光激发载流子在微腔与大量的GaAs间隔导致增强耦合到基本的20 GHz垂直极化机械呼吸模式。沿着器件生长轴的载流子扩散可以通过增加激光功率来增强，或者通过在腔间隔物中嵌入GaAs量子阱来限制，这里使用的策略是证明和设计具有真实载流子的声子产生中的光电力。所观察到的现象的波长依赖性提供了进一步的光电力的作用的证据。与不同的干预机制及其相关的光学力学的动态反作用的光学力进行评估，使用有限元方法。研究结果为迄今为止很少研究光机械固态谐振器中存在光电子力的动态反作用开辟了道路。
2018-03-23 physics.optics
Fast Purcell-enhanced single photon source in 1,550-nm telecom band from a resonant quantum dot-cavity coupling
1,550 nm电信波段的高比特率纳米腔单光子源是光纤远程量子通信网络发展面临的挑战。在这里，我们报告了一个非常快的单光子源在1,550 nm的电信波段，这是通过一个大的Purcell增强，从一个单一的InAs量子点和InP光子晶体纳米腔耦合的结果。在共振时，自发发射速率提高了5倍，从而在1，550 nm处获得了0.2 ns的创纪录的快速发射寿命。我们还表明，这种发射表现出增强的反聚束下降。这是在1,550 nm电信波段首次实现纳米腔增强单光子发射器。这种在电信波段的耦合量子点腔系统因此提供了明亮的高比特率非经典单光子源，其为经由光纤的长距离量子电信系统的发展提供了吸引人的新机会。
2012-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Bright Purcell enhanced single-photon source in the telecom O-band based on a quantum dot in a circular Bragg grating
半导体量子点与光子腔的结合是实现非经典光源的一种很有前途的方法，它在亮度、稳定性和重复频率方面具有最先进的性能。在目前的工作中，我们展示了在电信O波段发射的InGaAs/GaAs量子点的圆形布拉格光栅腔的耦合。我们证明了一个宽带几何提取效率的提高，通过调查两个发射线在带上激发，内部和失谐腔模式，分别。在第一种情况下，达到4的Purcell增强。对于后一种情况，实现了1.4%的端到端亮度，其中第一透镜处的亮度为23%。利用p壳层泵浦，实现了高计数率与纯单光子发射（饱和时g（2）（0）= 0.01）的组合。最后，在77 K的温度下获得了良好的单光子纯度（g（2）（0）= 0.13）和191 kcps的探测器计数率。
2021-07-07 physics.optics quant-ph
Purcell-enhanced Bright and Dark Exciton Emission from Perovskite Quantum Dots in Micro-ring Resonators
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Yonsei University（延世大学）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本研究通过普尔次增强在微环谐振腔中实现钙钛矿量子点的明亮和暗态激子发射，展示了可扩展的集成光子器件应用。
2026-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Relations between near-field enhancements and Purcell factors in hybrid nanostructures of plasmonic antennas and dielectric cavities
本文理论揭示了混合等离子体-介质纳米结构中近场增强与珀塞尔因子并非完全正相关，消光截面是决定珀塞尔因子的关键因素，并给出了耦合系统珀塞尔因子的预测方法与极限。
2024-01-15 physics.optics
Coherent and Purcell-enhanced emission from erbium dopants in a cryogenic high-Q resonator
定制的基质晶体中掺杂剂和其他原子类缺陷的稳定性和出色的相干性使其成为在量子网络中实现分布式量子信息处理和传感的领先平台。尽管所需的有效的光-物质耦合可以通过集成到纳米级谐振器中来实现，但在这种方法中，界面的接近性对即使是最不敏感的发射器的相干性也是有害的。在这里，我们建立一个替代方案：通过将19微米薄的掺铒晶体集成到具有九百万品质因数的低温法布里-珀罗谐振器中，我们可以证明发射速率的59（6）倍增强，对应于530（50）的两级Purcell因子，同时保持最高达0.54（1）ms的寿命有限的光学相干性。由于其在光纤的最小损耗波长处的发射和其46（8）%的外耦合效率，我们的系统能够为长距离量子网络提供相干和有效的节点。
2020-11-10 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Room temperature Purcell enhanced single erbium ions in silicon-carbide-on-insulator microring resonators
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology（国立量子科学技术研究院）；The University of Melbourne（墨尔本大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
研究在室温下实现硅碳化物绝缘体微环谐振器中单铒离子的室温单光子发射，通过优化谐振腔与铒缺陷的模式重叠，实现约70倍的普尔尔效应增强，同时观察到小的光谱扩散。
2026-05-07 physics.optics quant-ph
Purcell-enhanced emissions from diamond color centers in slow light photonic crystal waveguides
本文提出利用金刚石慢光光子晶体波导实现内嵌硅空位色心的宽带光学耦合，展示了高达70的高群指数波导模式及Purcell增强发射，为构建稳健的自旋-光子接口提供了实用平台。
2025-03-03 physics.optics quant-ph
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
Purcell enhanced emission and saturable absorption of cavity-coupled CsPbBr$_3$ quantum dots
本研究将胶体CsPbBr₃钙钛矿量子点耦合到圆形布拉格光栅高Q腔，实现了亮度一个数量级提升、自发辐射速率8倍提高，还观察到可饱和吸收，为该系统提升光子不可区分性和实现强光学非线性奠定基础。
2023-12-12 physics.app-ph physics.optics
Optical transparency induced by a largely Purcell-enhanced quantum dot in a polarization-degenerate cavity
光学活性自旋系统耦合到具有高协同性的光子腔可以产生强的光-物质相互作用，这是量子网络的关键成分。但是获得用于量子信息处理的高协同性通常涉及使用光子晶体腔，其特征在于从自由空间的光学访问差，特别是对于自旋的相干控制所需的圆偏振光。在这里，我们展示了耦合与合作高达$8$的InAs/GaAs量子点的制造靶心腔，提供近简并和高斯偏振模式的有效的光学访问。我们观察到自发发射寿命的量子点短$80$ ps（$\approx 15$ Purcell增强）和$\approx 80\%$的光从腔体反射的透明度。利用光子开关的诱导透明性，同时相干地控制量子点自旋，可以有助于建立量子网络的持续努力。
2022-09-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Fundamental thermal noise limits for optical microcavities
提出了高品质因数（$Q$）、小模体积（$V$）光学微腔中热折射噪声的理论和实验表征方法。类似于宏观法布里-珀罗谐振器中布朗运动所施加的稳定性限制，微腔热折射噪声引起与模体积相关的最大有效品质因数。国家的最先进的制造微腔被发现是在一个数量级的这个界限。我们证实了我们的理论的假设，通过测量高$Q/V$硅光子晶体腔的噪声谱，并应用我们的结果来估计建议的室温，全光量子比特使用腔增强体材料非线性的最佳性能。
2020-05-07 physics.optics quant-ph
Surface-mode microcavity
研究了基于光子晶体平板中零群速度表面模的光学微腔。结果表明，这种微腔在光子晶体平板中容易获得高品质因数。随着腔长的增加，品质因数逐渐提高，谐振频率逐渐收敛到光子晶体中零群速度表面模的谐振频率。具有高品质因数的谐振模的数目主要由零群速度的表面模的数目决定。
2005-08-31 physics.optics
Unidirectional light emission from high-Q modes in optical microcavities
本文提出了一种新的设计方案来设计支持高Q模的单向光发射光学微腔。这通过将具有单向发射的低Q模式耦合到高Q模式来实现。这种耦合是由于在避免的共振交叉附近增强的动态隧穿。数值结果表明，适当定位的空气孔的微盘的可行性和潜力，这一概念。
2006-02-28 cond-mat.other nlin.CD physics.optics
Exceptional rings in nonlinear non-Hermitian planar optical microcavities: implementation, signal enhancement, and topology
Paderborn University（帕德博恩大学）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学科学学院）；Department of Physics, University of Arizona（亚利桑那大学物理系）
研究非线性非厄密平面光学微腔中例外环的实现、信号增强及拓扑特性，揭示非线性对例外环拓扑结构的影响，提出通用框架用于工程设计。
2026-01-09 physics.optics
Observation of non-classical light in semiconductor microcavities
半导体微腔被广泛用于研究腔激子-极化激元的集体相互作用导致的凝聚现象。激子-光相互作用在这样的结构中由于高质量腔内部的电磁场的共振增强而被高度增强。人们对与腔模非共振的激子态的兴趣相当低，由于腔的存在，激子与光子的相互作用大大减弱。我们在这里指出，这些状态是负责非经典光产生的半导体微腔。
2014-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Consequences of a wave-correction extended ray dynamics for integrable and chaotic optical microcavities
射线光学是描述介质光学微腔及其远场发射的一种有效而通用的工具。而通常众所周知的射线光学在平面界面产生合理的结果，半经典和边界曲率引起的修正将变得更加重要的腔尺寸进一步减小。在本文中，我们总结了各种射线光学光学的光学微谐振器的描述，另外特别注意混沌与非混沌（可积或近可积）谐振器几何形状之间出现的差异，分别。而在混沌的情况下，远场图案是已知的不稳定的流形与泄漏区域的重叠，它的结果从发射的轨迹与最小的非零衰减率在非混沌的情况下。我们提出了一个增强的射线光学描述，扩展波启发（半经典）校正，并讨论其后果的射线动力学。特别是，我们发现明确的迹象，吸引子的存在下产生的非哈密顿性质的相空间中的扩展射线动力学。我们说明了它们对远场发射的影响，并表明它可以大大不同于传统的射线描述结果。
2017-08-21 physics.optics
Purcell and collection efficiency enhancement of single NV- center emission coupled to an asymmetric Tamm structure
与不同空间维度的工程光子结构相关联的共振模式对于获得用于量子技术的明亮的按需单光子源是必不可少的。本文提出金刚石中带负电荷的氮空位（NV-）心是一种优良的室温单光子源。金刚石中自旋态的可能光学读出使其成为自旋光子界面的良好候选者。然而，NV-中心的弱光收集、弱的零声子线、低的发射速率和宽的声子诱导发射的存在限制了NV-中心在量子技术中的应用。在这里，我们提出了一种可行的，易于制造的，非对称的Tamm结构与单NV-中心耦合，以提高零声子线（ZPL）的发射率与更好的光收集效率。非对称的Tamm结构显示出双谐振模式，其中一个模式与640 nm的NV-ZPL波长一致。该模式的品质因数（Q因子）为140，这远好于常规Tamm结构的Q因子，因此，更好的场强局部化。我们实现了四倍的Purcell增强以及在640 nm处增强五倍的光收集效率。所提出的结构是有用的，用于产生明亮的单光子使用NV中心和一个有效的自旋光子接口。
2022-10-22 physics.optics
