ALN結晶での狭い線幅と高debye因子シングルフォトン源フェムト秒レーザーの調製

ALNシングルクリスタル材料が利用可能です。製品の仕様を参照してください。https://www.powerwaywafer.com/aln-substrate.html。その他の製品情報や問い合わせについては、営業チームに連絡してください。[email protected].

現在、人々はALNを使用して、高いQ値共鳴空洞と低損失波動管を準備しています。また、ALN結晶の室温で動作できる単一の光子源であることが報告されています。ただし、量子統合光学回路の光源として、依然として課題があります。まず、ALNの単一光子源の光学特性は貧弱であり、高い背景蛍光を示し、ゼロフォノン系統はスペクトル放射全体の低い割合を占めています（Debye因子は非常に低く、3％しかありません）。共鳴空洞と光学導波路を使用した結合を実現するには、単一の光子源の位置を正確に制御する必要があります。 ALNの狭い線幅、高いdebye係数、およびALNの正確で制御可能な位置を持つ単一の光子源を達成する方法は、ALNの光学量子積分プラットフォームの開発において緊急の問題です。

1.フェムト秒レーザーによってALNで調製された高性能の単一光子源に関する研究

最近、研究チームはフェムト秒レーザーを使用して、単一光子放出用のカラーセンター光源を準備しました。高品質のALN単結晶では、フェムト秒レーザーパルスと材料の間の非線形相互作用を利用して、回折光学制限を超えた処理を実現します。レーザー焦点で量子欠陥の形成を誘導し、カラーセンターを生成し、新しい発光カラーセンターエネルギーレベルをバンドギャップに導入します。

図1概略図とスペクトルおよび量子放射特性テスト窒化アルミニウムのフェムト秒レーザー調製における単一の光子源のテスト

実験では、ALN単結晶基質で単一光子源の局在が達成できることが示されており、発光カラーセンターの処理収率は50％以上に達することがあります。興味深いことに、フェムト秒レーザーによって調製された単一の光子源ラインは、幅が狭く、非常に純粋なスペクトル、非常に低いバックグラウンド蛍光を持ち、単一の鋭い発光ピークと非常に弱いポノン側帯を示します。計算後、単一光子源のdebye係数は65％以上に達することができます。スペクトルの変化と単一光子数を監視することにより、レーザー調製した単一光子源が長期の光学励起下で高い安定性を維持することがわかった。さらに、研究チームは、酸素関連の欠陥がこれらのカラーセンターによって放出される単一光子源のタイプである可能性があると提案し、提案したカラーセンターの種類に関する第一原理の計算も実施しました。

図2フェムト秒レーザーで処理された単一の光子源の光学特性

2.P展望ALN単結晶の単一光子源の

研究チームは、フェムト秒レーザーを使用して、ALN単結晶基板上の高性能単一光子源（狭い線幅、室温での高い安定性、室温での高い安定性）を50％以上の配置と準備しました。この研究は、ALN結晶が安定した高品質の室温の単一光子放出を達成できることを示しており、次世代の量子光子チップの大きな可能性を示し、窒化アルミニウムに基づいた統合された量子プラットフォームの開発のための単一光子源の信頼できる準備技術を提供します。

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