新方法|韩国和美国高校研究人员采用将硅光子波导与量子点相结合的方法，实现了硅光子器件与固态单光子发射器的集成

来自韩国蔚山国立科学技术研究院（UNIST）和美国马里兰大学的研究人员采用将硅光子波导与量子点相结合的方法，实现了将硅光子器件与固态单光子发射器的集成。通过使用硅光子波导来操纵光，并且使用InAs / InP量子点在跨越O波段和C波段的波长处有效地产生光。

图为原理结构示意图

研究内容

来自韩国蔚山国立科学技术研究院（UNIST）和马里兰大学的研究小组利用微探针尖端与聚焦离子束和扫描电子显微镜结合的方式，通过拾取和放置技术去除了量子点。研究人员利用拾放技术，在纳米级精度的硅光子芯片上定位以电信波长发射的、外延生长的InAs / InP量子点。他们使用绝热锥化方法将量子点的发射有效地传递到波导。研究人员还采用了片上硅光子分束器来执行Hanbury-Brown和Twiss测量。

图为扫描电子显微镜图像

应用前景

研究小组认为，他们的方法可以将预先表征的III-V量子光子器件集成到大规模的光子结构中，这将使由许多发射器和光子器件组成的复杂器件成为可能。

韩国蔚山国立科学技术研究院的Je-Hyung Kim教授表示：“为了构建基于光子的集成量子光学器件，有必要在单个芯片上生产尽可能多的量子光源。通过这项研究，我们已经提出了量子光学器件的基本形式，通过生产量子点的高效量子光源，并创造了使用硅衬底来操纵光的途径。

研究小组表示，这种集成开辟了“利用硅片中开发的高度先进光子学能力来控制和传播按需单光子源非经典光线”的可能性。另外，所制造的器件在电信波长下工作，并且可以被电驱动，这对于基于光纤的量子通信是有用的。

参考文献

“Hybrid Integration of Solid-State Quantum Emitters on a Silicon Photonic Chip” Je-Hyung Kim , Shahriar Aghaeimeibodi , Christopher J. K. Richardson , Richard P. Leavitt , Dirk Englund , and Edo Waks. Nano Lett., 2017, 17 (12), pp 7394–7400. DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b03220