麻省理工学院对光子集成的量子发射器的光谱特性研究

 

研究领域

量子研究，PL光谱，单光子源，光子集成电路

现阶段，光子器件越来越小型化并逐步应用于光子集成电路中，其可以与晶圆规模的硅制造技术兼容。该技术优势明显，规模大，成本低，然而，仍有许多挑战有待解决，因此世界各地的研究者都在积极研究。例如，集成用于通信、计算、信息处理和量子增强传感的量子测量协议需要有源单光子量子光源，其中，发射器需嵌入在固态材料中。一些性能最高的单光子源候选产品，如钻石色中心在实验室的小尺度测量中工作良好，但似乎很难集成到大型晶圆片规模的制造过程中。

麻省理工学院的Dirk Englund和纽约城市大学(City University of New York) 的Gabriele Gross等研究人员正在探索可以应用在晶圆片尺度上的量子发射的新主体材料，并通过包括光谱测量等方法来表征其特性。他们最近发表的研究文章中描述了在氮化铝中注入氦离子并在1000℃高温退火后形成的量子发射器。

用光学测量表征所研究器件的光致发光发射(Photo-luminescence，PL)光谱。它们表征了发射体的寿命和光子统计量，以表明它们具有单个光子源的特征。光谱测量方面，该小组使用Isoplane 320光谱仪测量从室温到5K低温间不同温度下的PL光谱。由于发射体嵌入在固态晶体中，其与晶体晶格的相互作用对光学器件的光学特性和性能有着重要的影响。PL光谱的温度依赖性可以表征晶格与发射体的相互作用以及光发射(退相)的量子力学相干性的影响。

研究人员总结说，他们的工作“显示了将高质量量子发射体集成到由氮化镓铝家族材料组成的广泛技术中的潜力”，并可能促进将量子发射器集成到片上光子器件中。

使用仪器

IsoPlane

仪器特征

IsoPlane®是现今市面上性能理想的成像光谱仪。IsoPlane利用TPI高效光学涂层技术，可以确保其大的吞吐量和信噪比。凭借其独特的光路设计，它完全消除了焦平面上的散光，可实现优越的多通道功能。

无散光Schmidt-Czerny-Turner设计

高光谱分辨率

优越的信噪比

智能波长和强度校准

 

审核编辑 黄宇