論文の概要: Room temperature Purcell enhanced single erbium ions in silicon-carbide-on-insulator microring resonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.05815v1
• Date: Thu, 07 May 2026 07:53:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-08 22:27:11.607829
• Title: Room temperature Purcell enhanced single erbium ions in silicon-carbide-on-insulator microring resonators
• Title（参考訳）: シリコンカーバイドオン絶縁体マイクロリング共振器における室温パーセル強化単一エルビウムイオン
• Authors: Joshua Bader, Shin-ichiro Sato, Jeffrey C. McCallum, Ruixuan Wang, Shao Qi Lim, Alexey Lyasota, David Broadway, Brett C. Johnson, Sven Rogge, Qing Li, Stefania Castelletto,
• Abstract要約: 電信Cバンド(1530-1565nm)で動作する単一光子エミッタは、スピン光子界面の主候補である。 本研究では, 4H-Silicon-Carbide-on-Insulator (4H-SiCOI) マイクロリング共振器にイオンを注入した単一光子を室温で完全に一体化する実験を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.074876191181389
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Spin-carrying single-photon emitters operating in the telecommunication C-band (1530-1565nm) are prime candidates for integrated spin-photon interfaces, offering seamless compatibility with existing fiber-optic infrastructure, an essential component for future quantum networks. In this context, erbium-dopants ($\text{Er}^{3+}$) are particularly compelling due to their exceptional emitter properties, including small spectral diffusion and long spin coherence times. However, their low C-band photon-emission rate and operation at cryogenic temperatures has limited the realization of this technology. In this work, we demonstrate fully integrated single-photon emission from an ion implanted $\text{Er}^{3+}$-embedded into a 4H-silicon-carbide-on-insulator (4H-SiCOI) microring resonator operating at room temperature. By optimizing the mode overlap between the resonator and the $\text{Er}^{3+}$-defect, we achieved a $\sim$70$\times$ Purcell enhancement and recorded small spectral diffusion of $\sim$54 MHz. We further characterize the $\text{Er}^{3+}$ single photon emission via photon correlation g$^{(2)}$-histograms and investigate its performance under varying magnetic-field, demonstrating Zeeman splitting on single emitters.
• Abstract（参考訳）: 通信用Cバンド(1530-1565nm)で動作するスピンキャリア型単一光子エミッタは、既存の光ファイバーインフラとのシームレスな互換性を提供し、将来の量子ネットワークにとって不可欠なコンポーネントである。 この文脈では、エルビウムドーパント($\text{Er}^{3+}$)は、小さなスペクトル拡散や長いスピンコヒーレンス時間を含む例外的なエミッター特性のために特に魅力的である。 しかし、低温でのCバンド光子放出速度と動作は、この技術の実現を制限している。 本研究では,4H-ケイ素-炭化物-イオン共振器(4H-SiCOI)マイクロリング共振器(4H-SiCOI)にイオン注入した$\text{Er}^{3+}$-embeddedから完全一体化された単一光子放出を示す。 共振器と$\text{Er}^{3+}$-defectのモードオーバーラップを最適化することにより、$\sim$70$\times$ Purcell拡張と$\sim$54 MHzの小さなスペクトル拡散を記録した。 我々はさらに、光子相関g$^{(2)}$-ヒストグラムによる$\text{Er}^{3+}$単一光子放射を特徴付け、その特性を様々な磁場下で調べ、単一のエミッタ上でゼーマン分裂を示す。

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