10月16日 许秀来:固态腔量子电动力学体系的调控与应用(69周年校庆系列学术报告)

来源:中国足球竞彩比分 时间:2020-10-08浏览:10设置


讲座题目:固态腔量子电动力学体系的调控与应用

主讲人:许秀来  研究员

主持人:张诗按  教授

开始来源:中国足球竞彩比分 时间:2020-10-16   09:00:00

讲座地址:闵行校区光学大楼B325会议室

主办单位:精密光谱科学与技术国家重点实验室

 

报告人简介:

       许秀来,中国科学院物理研究所研究员、课题组长。2005年于剑桥大学卡文迪许实验室获得博士学位,随后在日立剑桥实验室先后担任博士后研究员、终身研究员和高级研究员,同时兼任剑桥大学Clare Hall学院的Research Fellow2011年入选中国科学院“人才引进计划”。主要研究半导体纳米体系的低维光电物理与器件,探索其在量子信息处理与自旋电子学中的应用。在Nature Physics, Physical Review Letters, Nano Letters, Light: Science   & ApplicationsLaser & Photonics Review等杂志发表文章100余篇。英国物理学会会士。

 

报告内容:

       基于半导体量子点的光子晶体微腔-量子点耦合系统具有较小的衰减、较小的模式体积以及可以片上集成等优点,为实现固态量子光学网络提供了理想的平台。目前,利用光子晶体微腔与量子点已经实现了微腔与量子点能级的单光子Rabi振荡,但是由于耦合强度低以及量子点的双激子束缚能较大,其向多光子体系的扩展进程缓慢,因此提升耦合系统的性能一直是该领域的重点研究方向。为了提高耦合强度,降低双激子束缚能,我们设计并生长了尺寸较大,密度较低的量子点样品,并通过优化光子晶体微腔的结构设计以及微加工制备工艺,得到了具有Q值高达12000的光子晶体微腔。利用其实现了量子点能级与微腔的共振,并观测到了单个量子点中激子和双激子态与微腔的强耦合,耦合强度高达130  ,实现了双光子Rabi劈裂。随后,为实现微腔-量子点耦合系统中耦合强度的增益与高效调控,我们提出并设计了微腔-p-shell量子点的耦合系统,并首次在实验上观测到了单个量子点中p-shell能级激子与微腔的强耦合。同时在非偶极近似下,通过磁场调控量子点波函数,实现了对系统耦合强度的增益(耦合强度高达210  )与调控,对实现可控量子光学网络、量子计算有着重要的意义。

       进一步为了提高微腔的鲁棒性,我们利用二阶拓扑光子晶体上的拓扑角态实现了低阈值的拓扑激光,并通过与单量子点集成实现了单量子点与拓扑角态的弱耦合。基于拓扑角态,我们设计并优化了二维拓扑光子晶体微腔,它具有高品质因子和低模式体积。在实验上,一方面我们利用具有高点密度的量子点作为增益,实现了低阈值的拓扑激光,其阈值约为1μW,比目前利用拓扑边界态的拓扑激光小三个数量级,为纳米拓扑光学器件的发展和片上集成奠定了基础。另一方面,我们将拓扑微腔与低点密度的量子点集成,观测到单量子点共振时荧光强度增强了约4倍,同时通过测量荧光寿命观测到了自发辐射速率约1.3倍的增强,从而证实了单量子点与拓扑角态的弱耦合,为之后研究拓扑量子光学界面打下了基础。基于半导体量子点的光子晶体微腔-量子点耦合系统具有较小的衰减、较小的模式体积以及可以片上集成等优点,为实现固态量子光学网络提供了理想的平台。目前,利用光子晶体微腔与量子点已经实现了微腔与量子点能级的单光子Rabi振荡,但是由于耦合强度低以及量子点的双激子束缚能较大,其向多光子体系的扩展进程缓慢,因此提升耦合系统的性能一直是该领域的重点研究方向。为了提高耦合强度,降低双激子束缚能,我们设计并生长了尺寸较大,密度较低的量子点样品,并通过优化光子晶体微腔的结构设计以及微加工制备工艺,得到了具有Q值高达12000的光子晶体微腔。利用其实现了量子点能级与微腔的共振,并观测到了单个量子点中激子和双激子态与微腔的强耦合,耦合强度高达130 μ?V,实现了双光子Rabi劈裂。随后,为实现微腔-量子点耦合系统中耦合强度的增益与高效调控,我们提出并设计了微腔-p-shell量子点的耦合系统,并首次在实验上观测到了单个量子点中p-shell能级激子与微腔的强耦合。同时在非偶极近似下,通过磁场调控量子点波函数,实现了对系统耦合强度的增益(耦合强度高达210 μ?V)与调控,对实现可控量子光学网络、量子计算有着重要的意义。

       进一步为了提高微腔的鲁棒性,我们利用二阶拓扑光子晶体上的拓扑角态实现了低阈值的拓扑激光,并通过与单量子点集成实现了单量子点与拓扑角态的弱耦合。基于拓扑角态,我们设计并优化了二维拓扑光子晶体微腔,它具有高品质因子和低模式体积。在实验上,一方面我们利用具有高点密度的量子点作为增益,实现了低阈值的拓扑激光,其阈值约为1μW,比目前利用拓扑边界态的拓扑激光小三个数量级,为纳米拓扑光学器件的发展和片上集成奠定了基础。另一方面,我们将拓扑微腔与低点密度的量子点集成,观测到单量子点共振时荧光强度增强了约4倍,同时通过测量荧光寿命观测到了自发辐射速率约1.3倍的增强,从而证实了单量子点与拓扑角态的弱耦合,为之后研究拓扑量子光学界面打下了基础。

 


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