Control of light trapping in a large atomic system by a static magnetic field
我们提出用一个外部的静态磁场来控制冷原子系综中的光囚禁。在适当选择激发脉冲的频率和偏振态的情况下，光场可望加速稀原子体系的荧光。在一个密集的合奏，该领域不影响早期的超辐射信号，但放大强度波动在中间的时间，并诱导一个非常缓慢的，非指数的长时间衰减。荧光的减慢是由于空间局部集体原子态的激发，这些原子态仅在强磁场下出现，并且具有指数级长的寿命。因此，我们的研究结果铺平了道路的无序诱导光在冷原子系统中的本地化的实验观察。
2016-06-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Near-field collection of fluorescence of quantum dots with a fiber-integrated multimode plasmonic probe
强的光-物质相互作用和对量子发射体荧光的高效光学收集是量子和纳米光子领域的重要课题。高质量的腔体、色散光子晶体波导甚至等离子体结构被用来增强与量子发射体的相互作用，从而实现对荧光的有效收集。本文提出了一种利用多模银纳米线波导收集量子点荧光的新方法。荧光寿命的测量进行研究量子点和不同的等离子体激元模式之间的耦合。与远场收集方法相比，银纳米线光纤探针理论上可以实现近1的收集效率。这种光纤集成等离子体探针可能在纳米光子学领域中是有用的，也有希望用于量子信息器件。
2017-01-11 physics.optics
Resonance fluorescence spectral dynamics of an acoustically modulated quantum dot
依赖于光子量子比特的量子技术需要对其属性的精确可控性。为此，混合方法特别有吸引力，因为它们提供了很大的灵活性来解决光子自由度的不同方面。当将光子学与其他量子平台（如声子）相结合时，必须实现在机械域和光学域之间转换的量子换能器。在这里，我们实现了声子之间的界面的表面声波（SAW）和单光子的形式，介导的一个单一的半导体量子点激子。在这种结合的理论和实验研究中，我们表明，不同的边带表现出特征闪烁动力学，可以通过失谐的激子跃迁的激光控制。通过发展分析近似，我们可以更好地理解所涉及的内部动力学。我们的特定SAW方法使我们能够达到约1 GHz的理想频率范围，从而实现接近组合基本时间带宽限制的同时时间和频谱声子边带分辨率。
2021-08-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Collection of fluorescence from an ion using trap-integrated photonics
本文提出一种利用陷阱集成光子学收集捕获离子荧光的方法，通过波导集成光栅将光子耦合至单模，实现被动相位稳定、高效操纵与可重复性，为大规模量子态生成与测量奠定基础。
2025-05-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Atomic fluorescence collection into planar photonic devices
研究利用平面光子学解决囚禁离子荧光收集的挑战，基于互易性原理推导收集效率，设计并验证了两种衍射收集元件，并提出一种用于远程纠缠生成的集成波导配置。
2024-12-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Two-photon microscopy using picosecond pulses from four-wave mixing in a Yb-doped photonic crystal fiber
提出基于掺镱光子晶体光纤四波混频的紧凑皮秒激光源，工作在790 nm，峰值功率约3.8 kW，重复频率可变，在双光子显微成像中实现与飞秒Ti:Sapphire激光器可比的荧光信号。
2025-04-02 physics.optics
Temperature-Tunable Entangled Photon Source for Multiplexed Time-Resolved Fluorescence on a Nanophotonic Platform
本文提出一种基于薄膜铌酸锂的温度可调谐纠缠光子源，通过I型相位匹配实现跨越一个八度的波长调谐，为片上多路复用时间分辨荧光寿命传感提供了高效、紧凑的解决方案。
2025-07-15 physics.optics
Optical switching of resonance fluorescence from a single germanium vacancy color center in diamond
可扩展的量子光子网络需要量子发射器的相干激发。然而，许多固态系统可以经历到抑制荧光的暗搁置状态的转变。在这里，我们证明了使用弱非共振激光的受控门控，共振激发可以恢复和放大单个锗空位（GeVs）。采用门控共振激发，我们实现了光学稳定的共振荧光的GeV中心。我们的研究结果是至关重要的部署钻石色心作为可靠的积木可扩展的固态量子网络。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Enhancement of the Zero Phonon Line emission from a Single NV-Center in a Nanodiamond via Coupling to a Photonic Crystal Cavity
使用纳米操纵技术，将具有单个氮空位中心的纳米金刚石直接放置在磷化镓光子晶体腔的表面上。观察到在零声子线（ZPL）处的荧光发射的Purcell增强因子为12.1。ZPL耦合是未来基于金刚石的集成量子光学器件的关键一步。
2010-08-20 physics.optics quant-ph
Picocavity-controlled Sub-nanometer Resolved Single Molecule Non-linear Fluorescence
本文将宏观量子电动力学理论与开放量子系统理论相结合，提出了一种半经典理论，研究了等离子体微腔中单分子的荧光。为了深入了解实验结果[Nat. Photonics，14，693（2020）]，我们进一步用由单原子修饰的银STM针尖和银衬底形成的皮腔的经典电磁模拟和锌酞菁分子的时间依赖密度泛函理论计算来装备该理论。我们的模拟不仅再现了实验中测得的荧光光谱，证实了极端场的影响所提供的picocavity，但也揭示了拉比振荡动力学和Mollow三重态光谱适度的激光激发。因此，我们的研究突出了相干操纵分子状态和探索非线性光学现象的可能性与等离子体微腔。
2021-12-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Scanning emitter lifetime imaging microscopy for spontaneous emission control
我们报告了一种实验技术来映射和利用任意平面纳米光子结构的光学态的局部密度。该方法依赖于定位附着到扫描探针的自发发射器，该自发发射器相对于其光子环境确定性地且可逆地定位，同时测量其寿命。我们证明了该方法通过成像增强周围的金属纳米线的光学态的局部密度。通过纳米定位，荧光的点状源的衰减速率可以通过将其耦合到导线的引导等离子体模式而可逆地且重复地改变两倍。
2011-04-20 physics.optics
Spatially resolved spectroscopy of alkali metal vapour diffusing inside hollow-core photonic crystal fibres
提出了一种新型的集成空芯光子晶体光纤的紧凑型全玻璃蒸气池。没有金属，如在传统的真空室和更紧凑的几何形状允许快速和均匀的加热。因此，我们可以在更快的时间尺度上填充纤维，从几分钟到几小时不等。此外，全玻璃设计确保了沿光纤的光学接入。这允许通过测量来自原子的频率依赖性荧光来实时监测空心核内铷原子的扩散。原子密度的数值反演使用5能级系统的布洛赫方程。
2022-05-12 physics.atom-ph physics.optics
From Classical Four-Wave Mixing to Parametric Fluorescence in Silicon micro-ring resonators
四波混频可以被激发或自发发生。第一个过程本质上要强得多，并且通过经典的非线性光学很好地理解。后者，也被称为参量荧光，只能在光的量子理论的框架内解释。我们的实验表明，在一个微环谐振器，这两个过程的效率之间存在一个简单的关系，这是独立的非线性和环的大小。特别是，我们表明，参数荧光产生的平均功率可以立即估计从一个经典的FWM实验。这些结果表明，光子集成结构的经典非线性表征可以提供其非线性量子特性的准确信息。
2012-08-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Resonance Fluorescence of a Single Artificial Atom
开放空间中的原子可以通过电磁波的共振吸收和再发射来检测，称为共振荧光，这是量子光学的基本现象。本文报道了单个人工原子对传播波的散射的观测结果。人工原子是一个超导的宏观二能级系统，其行为与量子光学中一维开放空间中点状散射体与电磁场相互作用的预言在定量上是一致的。在传播波的高度消光中揭示的强原子-场相互作用将允许可控人造原子在量子光学和光子学中的应用。
2010-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.optics
Resonance fluorescence of a chiral artificial atom
我们演示了一个超导人造原子与微波光子波导的强单向耦合。我们的人工原子是通过将一个transmon量子比特耦合到波导中的两个空间分离的点，并进行时间调制的相互作用来实现的。在我们的计划中的参数耦合所产生的方向敏感的干扰的结果在一个非互易的响应，我们测量的自发发射的前向/后向比超过100。我们通过测量强共振驱动下的共振荧光光谱和观察分辨良好的Mollow三重态来验证这种人工手性原子的量子非线性行为。此外，我们证明了人工原子的第二跃迁能量的手征性，并控制它与一个脉冲序列，以实现一个依赖于量子比特状态的非互易相位巡游光子。我们的演示提出了一个超导硬件平台，用于可扩展地实现手性量子光学范式中的几个关键功能，包括具有全对全连接性的量子网络，多体纠缠的驱动耗散稳定，以及复杂的非经典光态的产生。
2022-12-21 physics.optics quant-ph
Nanoscale positioning approaches for integrating single epitaxial quantum emitters with photonic nanostructures
确定性地集成单个固态量子发射器与光子纳米结构作为光子量子技术背景下的关键使能资源。由于许多广泛使用的固态量子发射体的随机空间位置，在过去十年中已经探索了许多用于在纳米纤维化之前定位量子发射体的定位方法。在这里，我们回顾了几种纳米定位方法的工作原理和在这一领域的最新进展，包括原子力显微镜，扫描电子显微镜，共聚焦显微镜与\textit{in situ}光刻，和宽场荧光成像技术。介绍了一系列具有代表性的高性能器件演示，包括高质量的单光子源、明亮的纠缠光子对、强耦合腔QED系统和其他新兴应用。讨论了将定位技术应用于不同材料系统的挑战以及使用这些方法实现大规模量子光子器件的机会。
2021-05-13 physics.optics quant-ph
Linear Arrays of Metal-Coated Microspheres: a Polarization-Sensitive Hybrid Colloidal Plasmonic-Photonic Crystal
National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies INCDTIM（同位素和分子技术研究与发展国家研究所）；Institute for Interdisciplinary Research in Bio-Nano-Sciences, Babes-Bolyai University（巴比什-博尧伊大学生物纳米科学跨学科研究所）
研究线性排列的金属涂层微球阵列的光学性质，揭示其极化敏感的等离子体-光子混合模式及表面增强拉曼散射效应，为光子学和表面增强拉曼光谱应用提供新思路。
2026-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nanoimplantation and Purcell enhancement of single NV centers in photonic crystal cavities in diamond
我们提出了一个控制创建的单氮空位（NV）中心通过离子注入的光子晶体腔的中心，这是在超纯，单晶金刚石膜制造。NV中心的高分辨率放置是通过原子力显微镜（AFM）的穿刺尖端使用5keV的氮离子束的准直来实现的。我们证明了注入NV中心的宽带荧光耦合到腔模，并观察到Purcell增强的自发发射。结果与主方程模型的腔耦合是一致的。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A near infrared emission feature from visible fluorescence tails and its correlation with singlet oxygen
本文研究了光化学产生单线态氧时观察到的923 nm近红外发射特征，通过系统实验和模拟发现其源于光敏剂荧光尾与探测器灵敏度非线性增加，且在特定条件下与单线态氧浓度相关，为NIR成像和光子学应用提供参考。
2025-07-07 physics.optics
Two-photon interference between mutually-detuned resonance fluorescence signals scattered off a semiconductor quantum dot
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；School of Science, Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学理学院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所光电子材料器件国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电/化学工程学院）
研究通过双光子干涉测量互为调制的共振荧光信号，揭示了光子不可区分性与激光脱调之间的关系，发现大脱调下二阶相关函数异常特性。
2025-11-06 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Dynamic resonance fluorescence in solid-state cavity quantum electrodynamics
本文在固态腔量子电动力学系统中首次观测并系统研究了超越Mollow三重峰的动态共振荧光光谱，通过全量子模型定量解释了多边峰、光谱不对称及腔滤波效应，并揭示其干涉起源，为动态驱动两能级系统产生奇异量子光态奠定了基础。
2023-05-30 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
Naturally occurring fluorescence in transparent insect wings
尽管它被认为在自然界中起着至关重要的作用，但从光学，化学和生物学的角度来看，天然生物体中的荧光仍然没有得到充分的研究。其中一个例子是半翅目昆虫的透明翅膀：迄今为止，在蝉总科的3,000种描述物种中，没有任何一种报道过荧光发射。然而，这种现象已经在几种蝴蝶和蛾类中进行了研究，其中彩色的翅膀鳞片被称为嵌入荧光团，如蝶形色素II。这些尺度中存在的光子结构可以介导相关的光发射。在豆娘和蜻蜓的静脉关节和透明翅膀的膜中也描述了荧光。这种发射归因于存在自体荧光蛋白，例如节枝弹性蛋白，其在生物组织中引起低刚度和高应变，从而允许被动翼变形。在这篇文章中，我们用线性和非线性光学方法表征了灰色的\textit{Cicada orni}（Linnaeus，1758）和普通的\textit{Lyristes (Tibicen) plebejus}（Scopoli，1763）透明翅膀的荧光发射。我们将它们的特性与另外两种具有透明翅膀的昆虫的荧光发射进行了比较，这两种昆虫是\textit{Hemaris fuciformis}（Linnaeus，1758），通常被称为宽缘蜂蛾和婆罗洲豆娘\textit{Vestalis amabilis} Lieftinck，1965。这些荧光行为通过单光子和多光子显微镜和光谱法进行光学表征，使我们能够推断材料的对称性以及荧光团在昆虫视觉感知中的生物学作用，并解释材料在300-…
2021-09-21 physics.bio-ph physics.optics
A Tunable Waveguide-Coupled Cavity Design for Efficient Spin-Photon Interfaces in Photonic Integrated Circuits
耦合到光子晶体腔的固态发射器表现出增加的进入单频模式的光子发射。然而，耦合到量子发射器的光子晶体腔的当前设计具有三个主要问题：发射器被放置在表面附近，这会降低它们的光学性质，腔荧光不能被收集到单个有用模式中以用于进一步路由，以及制造后调谐当前不可能以稳定和可逆的方式单独用于每个节点。在本文中，我们介绍了一种混合腔的设计与最小的主机材料，保持发射器$\geq100\,$ nm的所有表面制造。该腔具有大于$1\times10^6$的无载品质因数（$Q$）和$5.5\times10^4$的有载$Q$，其中超过75%的发射直接耦合到由提供低损耗波导的方便材料构建的下层光子集成电路中。最后，这种设计可以被主动地和可逆地调谐到与发射器谐振，允许在腔线宽的10倍以上调谐，同时保持$Q$因子的$\geq50$ %，而对同一芯片上的其他腔没有影响。
2016-10-27 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
Tunable quantum emitters on large-scale foundry silicon photonics
本研究通过混合集成InAs/InP量子点微芯片至代工硅光子电路，实现可调谐单光子发射，为可编程量子信息处理器铺路。
2023-06-29 physics.optics quant-ph
Self-aligned patterning technique for fabricating high-performance diamond sensor arrays with nanoscale precision
如何在纳米尺度上有效地将缺陷中心的产生与光子学结构相匹配，是实现高性能光子器件以及量子传感、可扩展量子系统、量子计算网络等量子技术应用面临的突出挑战之一。在此，我们提出了一种简单的自对准图形化技术，完全基于传统的工程技术，掺杂精度可以达到~ 15 nm。具体来说，我们证明了这种技术，通过制造金刚石纳米柱传感器阵列，这表明高一致性和接近最佳的光子计数，高产量接近理论极限，和高过滤效率为不同的NV中心。结合适当的晶体取向，实现了4.65 Mcps的饱和荧光速率和1900 cps^（-1/2）的最佳报道的荧光依赖检测灵敏度。这种技术适用于所有类似的固态系统，应促进并行量子传感和可扩展的信息处理的发展。
2022-03-17 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Machine learning classification for field distributions of photonic modes
机器学习技术可以揭示大量数据中隐藏的结构，并可能扩展甚至取代分析科学方法。在纳米光子学中，模式可以增加位于纳米结构内部或表面附近的发射器的光输出。优化这样的系统需要系统地分析大量的三维场分布数据。我们提出了一种基于有限元模拟和机器学习的方法，用于识别具有大场能量和特定空间特性的模式。通过聚类，我们减少了现场分布数据的原型的最小子集。该方法的预测能力证明了使用实验测量的荧光增强的量子点的光子晶体表面上的分析。聚类方法可用于依赖于三维场数据的任何优化任务，并且因此与生物传感、量子点太阳能电池或光子上转换相关。
2018-03-22 physics.comp-ph physics.data-an physics.optics
Maxwell-Bloch modeling of an x-ray pulse amplification in a 1D photonic crystal
我们提出了一个实施的Maxwell-Bloch（MB）形式主义的X射线发射动力学的研究周期性多层材料，无论是人工或天然的。该处理是基于一个直接的时域有限差分法（FDTD）的麦克斯韦方程组结合布洛赫方程的解决方案，将随机自发发射噪声。除了材料的周期性之外，处理区分两种类型的层，那些是活性的（或共振的）和那些是非共振的。数值模型被应用到多层材料中的$Kα$发射的问题，其中的粒子数反转可以通过快速的内壳层光电离由X射线自由电子激光（XFEL）。通过数值模拟说明了布拉格衍射条件下所产生的放大荧光的特异性。相应的脉冲可用于X射线与物质的非线性相互作用的具体研究。
2021-02-17 physics.optics quant-ph
Fluorescence enhancement of single V2 centers in a 4H-SiC cavity antenna
本研究通过将V2中心集成到镀银4H-SiC薄膜腔天线中，解决了高折射率材料导致光子提取率低的问题，实现了室温下平均9倍的光子收集增强，并验证了该增强对发射器位置的鲁棒性。
2024-07-01 physics.optics quant-ph
Mapping the radiative and the apparent non-radiative local density of states in the near field of a metallic nanoantenna
我们提出了一种新的方法来提取各种贡献的光子局域态密度的近场荧光图。该方法是基于同时映射的荧光强度和衰减率，并严格应用互易定理。它使我们能够将辐射和表观非辐射局域态密度对衰变率变化的贡献分开。表观非辐射贡献说明了由于辐射出检测立体角和环境中的吸收而造成的损失。数据分析依赖于新的分析计算，并且不需要使用数值模拟。该方法最相关的应用之一是表征纳米结构，旨在最大限度地提高检测立体角中发射的光子数量，这是现代纳米光子学中的一个关键问题。
2014-11-06 physics.optics
Single photon emission and single spin coherence of a nitrogen vacancy centre encapsulated in silicon nitride
本文证明富氮氮化硅可作为量子光子学平台，因为封装其中的纳米金刚石氮空位中心仍保持单光子发射和自旋相干性，从而为固态发射体集成光子电路提供新路径。
2025-05-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Nonlinear Quantum Optics at a Topological Interface Enabled by Defect Engineering
本研究通过缺陷工程和逆向设计，将量子点集成到谷霍尔拓扑波导界面，首次实现了单光子水平的共振荧光与透射光谱，为拓扑光子学与量子非线性系统的相互作用研究开辟了新途径。
2024-08-28 physics.optics quant-ph
Powering Monolithic and Hybrid Organic Optical Waveguides via Integrated Focused Micro-LEDs for Sustainable Photonic Circuits
本文提出利用UV LED激发柔性有机晶体波导，实现蓝、橙、黄荧光信号转换，展示聚焦LED在机械弯曲、能量转移和混合方向耦合器中的应用，为可见光通信提供可持续解决方案。
2024-02-29 physics.app-ph physics.optics
Graphene as a tunable THz reservoir for shaping the Mollow triplet of an artificial atom via plasmonic effects
利用一个真实的量子主方程，我们证明了通过对一个或多个石墨烯单层施加偏压，可以调节二能级人工原子（量子点）的光子局域态密度，从而实现对原子共振荧光光谱的调谐.结构化光子水库包括使用光子格林函数理论，充分占的损失和色散。场驱动的Mollow三重态光谱可以由石墨烯偏压在太赫兹频率范围内主动控制。我们还考虑了电介质支撑环境和多个石墨烯层对发射荧光的影响。最后，热浴效应被认为是重要的低太赫兹频率。
2014-07-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Acceleration and adiabatic expansion of multi-state fluorescence from a nanofocus
本研究利用单个非谐振等离激元波导，通过反向纳米聚焦方法，在铒离子电信发射波段实现了超过590倍的辐射发射增强，并成功分辨了Stark分裂的电偶极子跃迁，为光子量子网络和片上通信提供了新途径。
2022-02-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrical control of quantum dots in GaAs-on-insulator waveguides for coherent single-photon generation
本文通过粘合键合工艺实现GaAs-on-insulator平台，集成电控量子点与SiN波导，实现窄线宽和高纯度单光子发射，为可扩展量子光子集成提供实用路径。
2025-08-06 physics.optics quant-ph
On-Chip Integration of Single Solid-State Quantum Emitters with a SiO$_2$ Photonic Platform
未来集成纳米光子器件的一个重要组成部分是单光子发射器和具有单光学模式的量子存储器的可扩展芯片上接口。在这里，我们提出了一个单一的固态量子位，氮空位（NV）中心，与光子平台组成的硅衬底上热生长的SiO $_2$完全确定性集成。该平台以其超低荧光和生产各种无源结构（如高Q微谐振器和模式尺寸转换器）的能力而脱颖而出。通过数值分析，可以确定一个最佳的结构，有效地耦合的偶极子发射器的导模。在实验上，预选NV发射器的集成与原子力显微镜和量子发射器的片上激发以及单光子耦合到集成结构的导模进行了演示。我们的方法显示了该平台作为具有固态量子位的片上光子结构的强大纳米级接口的潜力。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Donor-acceptor recombination emission in hydrogen-terminated nanodiamond: Novel single-photon source for room-temperature quantum photonics
本文提出并验证氢终端纳米金刚石中窄荧光谱线源于施主-受主对辐射复合，证明其可作为室温下发射速率超100万计数/秒的高性能单光子源。
2023-10-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A Diamond-Photonics Platform Based on Silicon-Vacancy Centers in a Single Crystal Diamond Membrane and a Fiber-Cavity
我们实现了一个潜在的平台，一个有效的自旋光子接口，即带负电荷的硅空位中心的金刚石膜耦合到一个完全可调谐的，基于光纤的，光学谐振器的模式。我们证明，引入薄（$\sim 200 \, \text{nm}$），单晶金刚石膜的谐振腔的模式不会改变腔的属性，这是一个有效的自旋光子接口的关键点之一。特别是，我们观察到恒定的高精细度值高达$3000$和线性分散在膜的存在下。我们观察到了增强因子为$\sim 1.9$的SiV $^{-}$中心系综的腔耦合荧光。此外，从我们的调查中，我们提取的合奏吸收和外推的吸收截面$(2.9 \, \pm \, 2) \, \cdot \, 10^{-12} \, \text{cm}^{2}$为一个单一的SiV $^{-}$中心，比以前报道的高得多。
2019-03-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
On-chip generation, routing and detection of quantum light
基于半导体的光子信息技术正迅速地被推向量子极限，其中光的非经典状态可以在原型量子光学电路中产生、操纵和利用。在这里，我们报告的芯片上产生的量子光从个人，共振激发自组装InGaAs量子点，有效的路由长度尺度$\geq 1$ mm通过GaAs脊波导和原位检测使用倏逝耦合集成NbN超导单光子探测器在同一芯片上制造。通过时间上过滤的时间分辨的发光信号，从单一的，共振激发的量子点，我们使用的原型量子光学电路进行时间分辨的激发光谱上的单点，并证明共振荧光的线宽为$10 \pm 1 \ μ$ eV的，所需的关键要素使用单光子在原型量子光子电路。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Heterogeneous integration of solid state quantum systems with a foundry photonics platform
本文将含NV中心的纳米金刚石异构集成到标准180 nm CMOS工艺的低荧光氮化硅光子芯片上，实现六位点选择性寻址、片上PL收集与HBT单光子验证。
2023-04-20 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Single photon emission from ZnO nanoparticles
室温单光子辐射源是光子学和新兴量子技术的重要资源。在这项工作中，我们研究了20 nm氧化锌（ZnO）纳米粒子的缺陷中心的单光子发射。发射器在以640 nm为中心的红色光谱范围内表现出明亮的宽带荧光，具有偏振激发和发射。所研究的发射器显示连续闪烁，然而，漂白可以使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）涂层抑制。此外，氢终止增加了单光子发射体的密度。我们的研究结果将有助于在ZnO量子系统的识别。
2014-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Scalable construction of hybrid quantum photonic cavities
The MITRE Corporation（MITRE公司）；Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学光学科学学院）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
本研究提出了一种可扩展的混合量子光子谐振腔构建方法，实现了高品质因子和可调谐的谐振腔，用于多路复用量子中继器设计。
2024-10-04 physics.optics quant-ph
Highly Polarized Light Emission from 6T@BNNT Nanohybrids
有机荧光团的偏振荧光发射已经在光子学中被广泛研究，并且越来越多地被用于单分子尺度的生物成像。然而，由于与分子自聚集成亚纳米尺度相关的去极化和淬灭效应，扩展紧凑分子组装体的极化性质是极其具有挑战性的。在这里，我们证明了氮化硼纳米管（BNNT）可以作为一个一维主机模板的BNNT内的封装α-六噻吩（6 T）的对齐，导致光学活性6T@BNNT纳米杂化。我们表明，从纳米杂化材料的荧光是强烈的偏振消光比高达700在室温下。对内径高达1.5 nm的BNNT内部的6 T取向的统计分析表明，至少80%的封装的6 T相对于BNNT轴表现出小于10°的最大偏离角。尽管在较大的BNNT中分子-分子和分子-BNNT吸附之间存在竞争，但我们的研究结果还表明，超过80%的分子沿BNNT轴显示出优先取向，偏离角小于45°。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chip-compatible quantum plasmonic launcher
集成的按需单光子源是实现光子量子信息处理系统的关键。为了实现实用的量子光子器件，固态量子发射器的发射速率需要大幅提高，并且发射的信号必须直接耦合到片上电路。光子发射速率的加速最好通过耦合到等离子体天线来实现，而片上集成可以通过将发射器直接耦合到光子波导来容易地获得。实用器件的实现要求在单一结构中实现发射加速和有效的外耦合。在这里，我们提出了一种新的平台，有效地结合了芯片上的兼容性与高辐射发射率，量子等离子体发射器。拟议的发射器包含纳米金刚石中的单个氮空位（NV）中心作为量子发射器，其提供约7000倍的创纪录的平均荧光寿命缩短因子。具有单个NV的纳米金刚石夹在两个银膜之间，这两个银膜将超过一半的发射耦合到面内传播的表面等离子体激元中。这种简单、紧凑且可扩展的架构代表了实际实现高速片上量子网络的关键一步。
2019-10-07 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Comparative Silane Surface Functionalization Strategies for Enhanced Bloch Surface Wave Biosensing of Anti-SARS-CoV-2 Antibodies
Sapienza University of Rome（罗马第一大学）；Italian Institute of Technology (IIT)（意大利理工学院）；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）
研究比较了三种有机硅烷化学物质在SiO2终止的1D光子晶体上的应用，发现CPTES在特定信号、低变异性及低非特异性吸附方面表现最佳，适用于快速血清学分析。
2026-04-24 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.optics
Quantum Emitters in Aluminum Nitride Induced by Zirconium Ion Implantation
本文研究锆和氪重离子注入结合热退火在氮化铝中诱导单光子发射体的方法，发现发射体主要源于空位型缺陷，并确定了实现高密度低背景荧光发射体的最佳注量条件，为片上量子光子应用提供了材料平台支撑。
2024-01-26 physics.optics quant-ph
Probing the local density of states in three dimensions with a scanning single quantum emitter
它们的内在性质使单量子系统成为量子增强传感和显微镜的理想工具。作为额外的益处，它们的尺寸通常在原子尺度上，这使得能够以非常高的空间分辨率进行感测。在这里，我们报告利用一个单一的氮空位中心纳米金刚石进行三维扫描探针荧光寿命成像显微镜。通过测量单个发光体寿命的变化，获得了纳米尺度上的局域光态密度信息。这种收集光态局部密度信息的技术对于理解基本量子光学过程以及新型光子和等离子体器件的工程设计都很重要。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Giant Purcell broadening and Lamb shift for DNA-assembled near-infrared quantum emitters
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；University of Fribourg（弗里堡大学）；Materials Physics Center CSIC-UPV/EHU（CSIC-巴斯克国立自治大学材料物理中心）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克拉巴斯科，巴斯克科学基金会）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克国立自治大学）
通过DNA折纸技术精确定位单分子于等离子体纳米腔内，发现商用荧光素在近红外波段表现出与扫描探针实验相当的巨普尔塞尔因子和拉姆移位，为发展超快量子光源提供了新途径。
2024-07-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Suitability of nanodiamond NV centers for spontaneous emission control experiments
金刚石中的NV中心通常被认为是非常有前途的无限稳定的高效单光子源。我们报告了一个实验的亮度，辐射衰减率，非辐射衰减率和量子效率的单NV中心的金刚石纳米晶体的量化。我们的实验表明，通常观察到的纳米金刚石中NV中心的荧光衰减速率的大范围扩展与在近单位量子效率下超小高折射率晶体中的大纳米光子模式密度变化的常见解释不一致。我们报告说，NV中心在25 nm的纳米晶体基本上是不敏感的局部态密度（LDOS）的变化，我们诱导在介电界面处使用液体来改变折射率，并提出在这样的纳米晶体的量子效率广泛分布在0%和20%之间。对于单个NV中心在较大的100 nm的纳米晶体，我们表明，衰减速率的变化可以可逆地诱导纳米机械接近一面镜子，以改变LDOS。使用这种扫描镜的方法，我们第一次报告校准的NV中心的量子效率，并表明，不同的，但名义上相同的纳米晶体具有广泛分布的量子效率在10%和90%之间。我们的测量意味着，纳米晶体组装成混合光子结构的腔QED应首先单独筛选，以评估荧光特性的细节。
2012-12-20 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Organic Crystal Active Waveguide as an All-Angle Signal Receiver and Transmission Platform for Visible Light Communication
本研究首次利用高光致发光量子产率的有机晶体SAA作为波导介质，结合开关键控调制，实现了集波长转换、全向波导和实时信号处理于一体的全有机可见光通信平台，验证了无差错信号检测和灰度图像传输。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Femtosecond Hot-Exciton Emission in a Ladder-Type pi-Conjugated Rigid-Polymer Nanowire
热激子通常是固相的初始元激发产物，特别是在低维光子材料中，这是所有后续过程的瓶颈。热激子发射（HExEm）的测量是一个巨大的挑战，由于快速EK弛豫，因此非常微弱的瞬态发射。本文报道了利用飞秒时间分辨荧光光谱首次在准一维π共轭有机刚性棒量子纳米线MeLPPP（methyl-substituted ladder-type poly（para-phenylenes））的薄膜中清晰地观测到飞秒HExEm。结果表明，来自冷却热激子的清晰的HExEm具有~500至~800 fs的寿命，并且由于这种超短停留时间而伴随非常弱的密度依赖的单重态-单重态湮灭（SSA）。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
