論文の概要: Bright single-photon source in a silicon chip by nanoscale positioning of a color center in a microcavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.12744v1
- Date: Wed, 22 Jan 2025 09:25:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-23 13:28:24.717061
- Title: Bright single-photon source in a silicon chip by nanoscale positioning of a color center in a microcavity
- Title（参考訳）: 微小キャビティにおける色中心のナノスケール位置決めによるシリコンチップの発光単光子源
- Authors: Baptiste Lefaucher, Yoann Baron, Jean-Baptiste Jager, Vincent Calvo, Christian Elsässer, Giuliano Coppola, Frédéric Mazen, Sébastien Kerdilès, Félix Cache, Anaïs Dréau, Jean-Michel Gérard,
- Abstract要約: シリコンオン絶縁体マイクロキャビティにおける色中心のナノスケール位置決めにより作製した近赤外線形偏光単光子の全シリコン源について述べる。
その結果は、シリコンフォトニクスチップ内での、識別不能な近赤外線単一光子のオンデマンドソースへの大きな一歩となった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: We present an all-silicon source of near-infrared linearly-polarized single photons, fabricated by nanoscale positioning of a color center in a silicon-on-insulator microcavity. The color center consists of a single W center, created at a well-defined position by Si$^{+}$ ion implantation through a 150 nm-diameter nanohole in a mask. A circular Bragg grating cavity resonant with the W's zero-phonon line at 1217 nm is fabricated at the same location as the nanohole. Under above-gap continuous-wave excitation, a very clean photon antibunching behavior ($g{^2} \leq 0.06$) is observed over the entire power range, which highlights the absence of parasitic emitters. Purcell-enhancement of W's zero-phonon emission provides both a record-high photoluminescence count rate among Si color centers (ca $1.2 \times 10^{6}$ counts/s) and apparent Debye-Waller factor around 99%. We also demonstrate the triggered emission of single photons with 93% purity under weak pulsed laser excitation. At high pulsed laser power, we reveal a detrimental effect of repumping processes, that could be mitigated using selective pumping schemes in the future. These results represent a major step towards on-demand sources of indistinguishable near-infrared single photons within silicon photonics chips.
- Abstract（参考訳）: シリコンオン絶縁体マイクロキャビティにおける色中心のナノスケール位置決めにより作製した近赤外線形偏光単光子の全シリコン源について述べる。
色中心は単一のW中心で構成され、Si$^{+}$イオン注入により、マスクの150nmナノホールを介して明確に定義された位置で形成される。
ナノホールと同じ位置にWのゼロフォノン線1217nmの円形ブラッグ格子共振器を作製する。
上記のギャップ連続波励起の下では、非常にクリーンな光子アンチバンキング挙動(g{^2} \leq 0.06$)がパワーレンジ全体にわたって観測され、寄生性エミッターの欠如が強調される。
W のゼロフォノン放射のパーセル化は、Si 色中心 (ca $1.2 \times 10^{6}$ counts/s) と、Debye-Waller 因子(英語版) の約 99% という記録的な高輝度カウントレートを提供する。
また、弱いパルスレーザー励起下での純度93%の単一光子の励起を実証した。
高パルスレーザーパワーでは、将来選択的ポンプ方式で緩和できる反跳プロセスの有害な効果が明らかになる。
これらの結果は、シリコンフォトニクスチップ内での、識別不能な近赤外線単一光子のオンデマンドソースへの大きな一歩である。
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