論文の概要: Amplified Directional Photoluminescence from CIS Quantum Dots and hBN Quantum Emitters using Tunable BIC Metasurfaces
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.10470v1
- Date: Sun, 12 Oct 2025 06:33:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-14 18:06:29.958222
- Title: Amplified Directional Photoluminescence from CIS Quantum Dots and hBN Quantum Emitters using Tunable BIC Metasurfaces
- Title（参考訳）: CIS量子ドットとhBN量子エミッタの波長可変BICメタサーフェスによる増幅指向性発光
- Authors: Omar A. M. Abdelraouf,
- Abstract要約: 集積および調整可能な光源は、量子コンピューティング、通信、センシングにおいて量子ナノフォトニクスチップの発展に不可欠である。
可視状態の連続性 (BIC) 共鳴において, 調節可能な結合状態をサポートする活性ハイブリッドメタ曲面を報告した。
我々は、Sb2S3相変調による広波長可変PL発光とともに、33倍の高方向光発光増幅を実験的に実証した。
- 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: Integrated and tunable light sources are critical for advancing quantum nanophotonic chips in quantum computing, communications, and sensing. However, efficient and tunable emission amplification post-fabrication poses major challenges. Hybrid metasurfaces combining niobium pentoxide (Nb2O5), copper indium sulfide (CIS) quantum dots or hexagonal boron nitride (hBN), and antimony trisulfide (Sb2S3) as a low-loss phase-change material offer a compelling solution for dynamic control and amplification of photoluminescence and quantum light emission. In this work, we report an active hybrid metasurface supporting tunable bound states in the continuum (BIC) resonances in the visible regime, achieving experimental Q-factors up to 206 and strong amplification of CIS QDs photoluminescence as well as quantum light emission of hBN single-photon emitters. The metasurface enables BIC resonance shifts of 33.5 nm in the visible spectrum via phase transition of Sb2S3, and 17 nm through dimensional parametric tuning. We experimentally demonstrate highly directional photoluminescence amplification up to 33-fold, alongside broad tunable amplified PL emission upon Sb2S3 phase modulation. Furthermore, we propose amplified, tunable, and on-demand strong coupling of hBN single-photon emitters with the tunable BIC metasurface for next-generation broadband quantum nanophotonic chips. This work sets a new benchmark in reconfigurable nanophotonic platforms for efficient quantum light sources in integrated photonic systems.
- Abstract（参考訳）: 集積および調整可能な光源は、量子コンピューティング、通信、センシングにおいて量子ナノフォトニクスチップの発展に不可欠である。
しかし、効率的で調整可能なエミッション増幅は、ファブリケーション後の大きな課題となる。
二酸化ニオブ(Nb2O5)、硫化インジウム(CIS)の量子ドット、または六方晶窒化ホウ素(hBN)、低損失相変化物質としてのアンチモントリスルフィド(Sb2S3)を組み合わせたハイブリッドメタサイトは、光発光と量子発光の動的制御と増幅のための説得力のあるソリューションを提供する。
本研究では, 可視光状態における連続体(BIC)共鳴における波長可変状態を支持する活性なハイブリッドな準曲面を報告し, 実験的なQ因子を206まで達成し, CIS QDs光発光を強く増幅し, hBN単一光子放射体の量子発光を行う。
準曲面は、Sb2S3の相転移による可視スペクトルの33.5nm、次元パラメトリックチューニングによる17nmのBIC共鳴シフトを可能にする。
我々は、Sb2S3相変調による広波長可変増幅PL発光とともに、33倍の高方向光発光増幅を実験的に実証した。
さらに、次世代量子量子ナノフォトニクスチップの波長可変BIC準曲面とhBN単一光子エミッタの増幅、チューナブル、オンデマンド結合を提案する。
この研究は、集積フォトニクス系における効率的な量子光源のための再構成可能なナノフォトニクスプラットフォームに新しいベンチマークを設定した。
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