基于F-P光学微腔的光纤集成的高亮度确定性单光子源的研究
批准号:
62075192
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
方伟
依托单位:
学科分类:
量子光学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
方伟
中文摘要
单光子是实现量子通信、光量子计算等量子信息技术不可或缺的一种光源。微腔耦合的半导体量子点单光子源因其具备产生确定性的单光子并实现单光子的定向输出等特点而备受关注。但目前高性能单光子器件在制备及光纤耦合上存在一定困难。在本项目中,我们根据自行发展的在光纤端面制备与纤芯空间位置自动对准且曲率半径精确可控的微凹镜的技术,提出构建F-P开放式微腔,采用共振啁啾脉冲激发光的全反射倏逝场来确定性激发胶体量子点,通过调节光纤位置实现微腔与量子点的耦合,并将量子点发射的单光子高效耦合到光纤中,从而制备出光纤集成的高亮度确定性单光子源的方案。本方案具有结构简单、单光子收集效率高等优点,同时适用于自组织量子点、金刚石色心、二维材料等其它单光子发射源。申请人在微腔和量子光源方向具有丰富的研究经验。本项目的顺利开展可促进高效、高集成度的单光子源的发展,对量子信息技术走向实用化具有重要意义。
英文摘要
Single-photon sources are building blocks for quantum information technology such as quantum communication and photonic quantum computing. Microcavity-coupled single-photon sources based on semiconductor quantum dots have attracted intense attention due to the properties of generation deterministic single photons and directional output. However, there exist difficulties in fabricating high-quality single-photon source devices and their coupling to fiber. Based on the controllable fiber-end mirror fabrication technique we developed recently which can automatically align with the fiber core, we propose a new type of fiber-integrated single-photon source based on F-P open microcavity. A resonant chirped pulse is used and evanescently excites colloidal quantum dots. By adjusting the fiber-end mirror position, a single quantum dot is coupled with the microcavity, and the emitted single photons are efficiently collected by the fiber. This method features many advantages as simple structure for easy fabrication, high output efficiency for high brightness, and may also apply to other emitters e.g. self-assembled quantum dot, diamond NV center, 2D semiconductor materials. Carrying on this project may pave a way to integrated single photon source with low cost and high efficiency, and is helpful for the development of quantum information.
单光子是实现量子通信、光量子计算等量子信息技术不可或缺的一种光源,但目前高性能单光子器件在制备及光纤耦合上存在一定困难。本项目原计划构建光纤集成开放式FP微腔,结合高性能的胶体量子点来制备包亮度确定性单光子源。在项目执行过程中,我们发展了光纤端面凹镜的参数可控制备技术,并在室温下搭建了高品质开放式FP谐振腔。然而在实验过程中,我们发现开放腔对环境振动异常敏感,尽管做了大量的隔振措施仍然无法消除振动带来的影响。因此项目的后半期主要精力用于减少振动影响,最终发展出了光纤集成的主动锁腔技术,可以将振动引发的腔长变化压缩到50pm,从而较好地解决了振动问题。针对胶体量子点材料,我们开展了不同构型和尺寸量子点的低温荧光进行了系统的研究,提出了一个有效抑制光谱漂移的技术方案。此外,我们还开展了由双根微纳光纤构建宽光谱响应、收集效率高达54%的光纤集成单光子源,基于单根PPLN波导的偏振无关双转换单光子探测器,低重频激光激发下光子二阶关联测量的校准方法等相关研究工作。.基于项目发展的光纤集成开放式FP微腔技术,我们提出了超紧凑电光调制器的新型方案,并获得了浙江省自然科学基金重点项目的支持。此外,与浙江信测通信公司合作开发的光纤在线可调谐滤波器产品,利用我们的技术很好地解决了原产品高插损问题,试样的部分核心性能指标优于进口产品,预计可产生1千万的年产值。.项目执行期间共以通信作者身份在Nano Letters等学术期刊上发表论文9篇,参加国内外学术会议11人次,培养博士研究生5名,硕士研究生3名。
基于光纤集成FP垂直谐振腔的紧凑型低损耗铌酸锂电光调制器
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批准号:LZ23F050006
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2023
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负责人:方伟
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依托单位:
基于CdSe量子点与微纳光纤环腔的全光纤单光子源研究
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批准号:11104245
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2011
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负责人:方伟
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依托单位:
国内基金
海外基金