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单分子光子与混合等离子体波导的耦合

DOI：10.1063/1.5110275 期刊：APL Photonics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 我们展示了单个分子向混合间隙等离子体波导发射光子的过程。在波导上方生长了掺杂二苯并四烯（DBT）的蒽晶体。我们研究了一个与其中一条波导的等离子体区域耦合的单个DBT分子，确定了其面内取向、激发态寿命和饱和强度。该分子向波导发射光，再通过光栅远程耦出。二阶自相关和互相关函数表明发射源为单个分子，且从光栅射出的光来自该分子。测得耦合效率为βWG = 11.6(1.5)%。这类结构有望为量子光子电路赋予新功能——通过低损耗介质波导互联强耦合的局域发射体-波导区域。
作者： S. Grandi，M. P. Nielsen，J. Cambiasso，S. Boissier，K. D. Major，C. Reardon，T. F. Krauss，R. F. Oulton，E. A. Hinds，A. S. Clark
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究单个分子发出的光子与混合间隙等离子体波导的耦合，以探索其在量子光子电路中的潜在应用。

研究成果

该研究成功展示了单个二苯并噻吩（DBT）分子与高折射率光子波导（HGPW）的耦合，耦合效率达11.6(1.5)%。这种方法有望将单光子源集成到量子光子电路中，未来通过采用更小的间隙尺寸和更低的温度，有望实现更高的耦合效率。

研究不足

该研究在室温下进行，其中声子诱导的退相位使光子光谱展宽，限制了需要量子干涉的应用。耦合效率是在金间隙宽度为200纳米的单一器件上测量的，这可能并不代表可能的最大增强效果。

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