論文の概要: Dielectric Fano Nanoantennas for Enabling Sub-Nanosecond Lifetimes in NV-based Single Photon Emitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.03014v1
• Date: Wed, 3 Jul 2024 11:15:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-04 14:35:46.917506
• Title: Dielectric Fano Nanoantennas for Enabling Sub-Nanosecond Lifetimes in NV-based Single Photon Emitters
• Title（参考訳）: NV型単一光子エミッタにおけるサブナノ秒寿命の誘電体ファノナノアンテナ
• Authors: Shu An, Dmitry Kalashnikov, Wenqiao Shi, Zackaria Mahfoud, Ah Bian Chew, Yan Liu, Jing Wu, Di Zhu, Weibo Gao, Cheng-Wei Qiu, Victor Leong, Zhaogang Dong,
• Abstract要約: 誘電体ナノアンテナはプラズモンよりも強い発光増強を提供する。 界面エミッタはパーセル増強係数が10、サブns発光寿命が9、偏光コントラストが9である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.310350757094405
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Solid-state quantum emitters are essential sources of single photons, and enhancing their emission rates is of paramount importance for applications in quantum communications, computing, and metrology. One approach is to couple quantum emitters with resonant photonic nanostructures, where the emission rate is enhanced due to the Purcell effect. Dielectric nanoantennas are promising as they provide strong emission enhancement compared to plasmonic ones, which suffer from high Ohmic loss. Here, we designed and fabricated a dielectric Fano resonator based on a pair of silicon (Si) ellipses and a disk, which supports the mode hybridization between quasi-bound-states-in-the-continuum (quasi-BIC) and Mie resonance. We demonstrated the performance of the developed resonant system by interfacing it with single photon emitters (SPEs) based on nitrogen-vacancy (NV-) centers in nanodiamonds (NDs). We observed that the interfaced emitters have a Purcell enhancement factor of ~10, with sub-ns emission lifetime and a polarization contrast of 9. Our results indicate a promising method for developing efficient and compact single-photon sources for integrated quantum photonics applications.
• Abstract（参考訳）: 固体量子エミッタは単一光子の必須源であり、その放出率の向上は量子通信、計算、気象学の応用において最重要となる。 1つのアプローチは、パーセル効果により放出速度が増大する共鳴フォトニックナノ構造と量子エミッターを結合させることである。 誘電体ナノアンテナは、高いオーミック損失を被るプラズモンよりも強力な発光増強を提供するため、有望である。 そこで我々は,シリコン(Si)エリプとディスクを用いた誘電体ファノ共振器の設計と製造を行い,準バウンド状態の準連続(準BIC)と三重共鳴のモードハイブリダイゼーションをサポートする。 ナノダイアモンド(ND)中の窒素空孔(NV-)中心をベースとした単一光子エミッタ(SPE)を介在させることにより,開発した共振器の性能を実証した。 その結果, 界面エミッタはパーセル増強係数が約10であり, サブnsの発光寿命と偏極コントラストが9。 本研究は, 量子フォトニクス応用のための, 効率的かつコンパクトな単一光子源開発のための有望な手法であることを示す。

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