論文の概要: Broadband, efficient extraction of quantum light by a photonic device
comprised of a metallic nano-ring and a gold back reflector
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.07738v1
- Date: Tue, 14 Dec 2021 20:48:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-04 13:53:34.744048
- Title: Broadband, efficient extraction of quantum light by a photonic device
comprised of a metallic nano-ring and a gold back reflector
- Title（参考訳）: 金属ナノリングと金バックリフレクタからなるフォトニックデバイスによる広帯域効率的な量子光抽出
- Authors: Cori Haws, Edgar Perez, Marcelo Davanco, Jin Dong Song, Kartik
Srinivasan, and Luca Sapienza
- Abstract要約: 金属ナノリングと金のバックリフレクタを組み合わせることで, 単一光子の集光効率が向上することを示す。
これらの結果は、スケーラブルでブロードバンドで、量子通信アプリケーションのための量子光源を容易に作成するための重要なステップである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: To implement quantum light sources based on quantum emitters in applications,
it is desirable to improve the extraction efficiency of single photons. In
particular controlling the directionality and solid angle of the emission are
key parameters, for instance, to couple single photons into optical fibers and
send the information encoded in quantum light over long distances, for quantum
communication applications. In addition, fundamental studies of the radiative
behavior of quantum emitters, including studies of coherence and blinking,
benefit from such improved photon collection. Quantum dots grown via
Stranski-Krastanov technique have shown to be good candidates for bright,
coherent, indistinguishable quantum light emission. However, one of the
challenges associated with these quantum light sources arises from the fact
that the emission wavelengths can vary from one emitter to the other. To this
end, broadband light extractors that do not rely on high-quality factor optical
cavities would be desirable, so that no tuning between the quantum dot emission
wavelength and the resonator used to increase the light extraction is needed.
Here, we show that metallic nano-rings combined with gold back reflectors
increase the collection efficiency of single photons and we study the
statistics of this effect when quantum dots are spatially randomly distributed
within the nano-rings. We show an average increase in the brightness of about a
factor 7.5, when comparing emitters within and outside the nano-rings in
devices with a gold back reflector, we measure count rates exceeding 7 x 10^6
photons per second and single photon purities as high as 85% +/- 1%. These
results are important steps towards the realisation of scalable, broadband,
easy to fabricate sources of quantum light for quantum communication
applications.
- Abstract（参考訳）: アプリケーションにおいて量子エミッタに基づく量子光源を実装するためには、単一光子の抽出効率を向上させることが望ましい。
特に、放出の方向性とソリッドアングルを制御することは、例えば、単一光子を光ファイバに結合し、量子光に符号化された情報を長距離に送信する量子通信応用において重要なパラメータである。
加えて、コヒーレンスや点滅の研究を含む量子エミッタの放射挙動に関する基礎研究は、これらの改良された光子収集の恩恵を受ける。
Stranski-Krastanov法により成長した量子ドットは、明るく、コヒーレントで、識別不能な量子発光の候補となることが示されている。
しかしながら、これらの量子光源に関連する課題の1つは、放射波長が1つのエミッタからもう1つのエミッタに変化するという事実から生じる。
この目的のためには、高品質の光学キャビティに依存しないブロードバンド光抽出器が望ましいため、量子ドット放射波長と光抽出を高めるために使用される共振器との調整が不要となる。
ここでは, 金属ナノリングと金のバックリフレクタを組み合わせることで, 単一光子の集光効率が向上することを示し, 量子ドットがナノリング内にランダムに分布する場合のこの効果の統計について検討する。
約7.5の輝度が平均的に増加し, ナノリング内および外部のエミッタをゴールドバックリフレクターで比較した場合, カウントレートが7 x 10^6光子/秒, シングル光子純度を85%+/-1%と測定した。
これらの結果は、スケーラブルでブロードバンドで、量子通信アプリケーションのための量子光源を容易に作成するための重要なステップである。
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