論文の概要: Purcell-Enhanced, Directional Light-Matter Interaction in a Waveguide-Coupled Nanocavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.10351v1
- Date: Fri, 17 Jan 2025 18:47:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-20 13:58:44.380991
- Title: Purcell-Enhanced, Directional Light-Matter Interaction in a Waveguide-Coupled Nanocavity
- Title（参考訳）: 導波路結合ナノキャビティにおけるパーセル強化指向性光物質相互作用
- Authors: Nicholas J. Martin, Dominic Hallett, Mateusz Duda, Luke Hallacy, Elena Callus, Luke Brunswick, René Dost, Edmund Clarke, Pallavi K. Patil, Pieter Kok, Maurice S. Skolnick, Luke R. Wilson,
- Abstract要約: 導波路結合ナノキャビティに量子ドット(QD)を埋め込むことにより、単一光子の電気的、スピン依存的、方向性結合を実証する。
ナノキャビティは、エミッタの方向コントラストを広範囲に電気的に調整することを可能にする。
これらの特性を組み合わせることで、この共振器導波路アプローチは指向性ナノフォトニクス回路におけるビルディングブロックとしての使用が期待できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: We demonstrate electrically tunable, spin-dependent, directional coupling of single photons by embedding quantum dots (QDs) in a waveguide-coupled nanocavity. The directional behavior arises from direction-dependent interference between two cavity modes when coupled to the device waveguides. The small mode volume cavity enables simultaneous Purcell enhancement (${10.8\pm0.7}$) and peak directional contrast (${88\pm1\%}$), exceeding current state-of-the-art waveguide-only systems. We also present a scattering matrix model for the transmission through this structure, alongside a quantum trajectory-based model for predicting the system's directionality, which we use to explain the observed asymmetry in directional contrast seen in QD devices. Furthermore, the nanocavity enables wide-range electrical tuning of the emitter's directional contrast. We present results showing precise tuning of a QD emission line from a directional contrast of ${2\%}$ to ${96\%}$. In combination, these characteristics make this cavity-waveguide approach promising for use as a building block in directional nanophotonic circuits.
- Abstract（参考訳）: 導波路結合ナノキャビティに量子ドット(QD)を埋め込むことにより、単一光子の電気的調節、スピン依存、指向性結合を示す。
指向性は、デバイス導波路に結合する際に2つのキャビティモード間の方向依存的な干渉から生じる。
小型モードのボリュームキャビティは、Purcell拡張({10.8\pm0.7}$)とピーク方向コントラスト({88\pm1\%}$)を同時に実現し、現在最先端の導波管のみのシステムを超える。
また、この構造を通しての伝送のための散乱行列モデルと、システムの方向性を予測する量子軌道ベースモデルとを併用し、QDデバイスで見られる方向コントラストにおける観測された非対称性を説明する。
さらに、ナノキャビティにより、エミッタの方向性コントラストを広範囲に電気的に調整することができる。
本稿では,QDエミッションラインを${2\%}$から${96\%}$の方向コントラストから正確にチューニングした結果を示す。
これらの特性を組み合わせることで、この共振器導波路アプローチは指向性ナノフォトニクス回路におけるビルディングブロックとしての使用が期待できる。
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