論文の概要: Observation of large spontaneous emission rate enhancement of quantum
dots in a broken-symmetry slow-light waveguide
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.06453v1
- Date: Fri, 12 Aug 2022 18:42:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-31 08:28:07.654866
- Title: Observation of large spontaneous emission rate enhancement of quantum
dots in a broken-symmetry slow-light waveguide
- Title（参考訳）: 破壊対称性低光導波路における量子ドットの大自発放出速度の観測
- Authors: Hamidreza Siampour, Christopher O'Rourke, Alistair J. Brash, Maxim N.
Makhonin, Ren\'e Dost, Dominic J. Hallett, Edmund Clarke, Pallavi K. Patil,
Maurice S. Skolnick, A. Mark Fox
- Abstract要約: 埋め込み量子ドットを用いたナノフォトニック導波路プラットフォーム(QD)の実証
この設計では、低光域に放射周波数を合わせるためにQDチューニングを施したグライド平面フォトニック結晶導波路のスローライト効果を利用する。
次に、導波路モードに高次カイラル結合を有するドットに対して、5倍のパーセル拡張を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum states of light and matter can be manipulated on the nanoscale to
provide a technological resource for aiding the implementation of scalable
photonic quantum technologies [1-3]. Experimental progress relies on the
quality and efficiency of the coupling between photons and internal states of
quantum emitters [4-6]. Here we demonstrate a nanophotonic waveguide platform
with embedded quantum dots (QDs) that enables both Purcell-enhanced emission
and strong chiral coupling. The design uses slow-light effects in a glide-plane
photonic crystal waveguide with QD tuning to match the emission frequency to
the slow-light region. Simulations were used to map the chirality and Purcell
enhancement depending on the position of a dipole emitter relative to the air
holes. The highest Purcell factors and chirality occur in separate regions, but
there is still a significant area where high values of both can be obtained.
Based on this, we first demonstrate a record large radiative decay rate of 17
ns^-1 (60 ps lifetime) corresponding to a 20 fold Purcell enhancement. This was
achieved by electric-field tuning of the QD to the slow-light region and
quasi-resonant phonon-sideband excitation. We then demonstrate a 5 fold Purcell
enhancement for a dot with high degree of chiral coupling to waveguide modes,
substantially surpassing all previous measurements. Together these demonstrate
the excellent prospects for using QDs in scalable implementations of on-chip
spin-photonics relying on chiral quantum optics.
- Abstract（参考訳）: 光と物質の量子状態はナノスケールで操作でき、スケーラブルなフォトニック量子技術[1-3]の実装を支援する技術資源を提供する。
実験の進展は、光子と量子エミッタの内部状態との間の結合の質と効率に依存する [4-6]。
本稿では、Purcell-enhanced emissionと強力なキラルカップリングを可能にする量子ドット(QD)を組み込んだナノフォトニック導波路プラットフォームを実証する。
この設計では、低光域に放射周波数を合わせるためにQDチューニングを施したグライド平面フォトニック結晶導波路のスローライト効果を利用する。
シミュレーションは、気孔に対する双極子エミッタの位置に応じてキラリティーとパーセルの強化をマッピングするために使用された。
最も高いパーセル因子とキラリティは別々の領域で起こるが、どちらも高い値が得られる重要な領域は依然として残っている。
そこで,本研究では20倍のパーセル強化に対応する17ns^-1(60ps寿命)の放射減衰速度を初めて実証した。
これはqdのスローライト領域への電場チューニングと準共鳴フォノンサイドバンド励起によって達成された。
次に、導波路モードに高次キラル結合を有するドットに対する5倍のパーセル拡張を示し、過去のすべての測定値を大幅に上回った。
これらとともに、キラル量子光学に依存するオンチップスピンフォトニクスのスケーラブルな実装にQDを使用するための優れた可能性を示している。
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