The utility model discloses a single photon source device with high emission rate and high collecting efficiency, including substrate, metal film, medium strip and metal nanorod. The metal film is deposited on the substrate, the medium strip is deposited on the metal film, and the metal film and the medium strip form the dielectric waveguide, such as the dielectric bearing surface and so on. The dielectric loaded surface plasmon waveguide is used to collect photons emitted from a single photon source. The metal nanorod is located inside the dielectric loaded surface and other ionization waveguides. The single photon source is located between the metal nanorods and the metal film, the metal film and the metal nanorods form the gap and other ionization microcavity structures, the gaps and so on. The excimer microcavity structure is used to form gap plasmon polaritons. The advantage of the utility model is that the transmission rate of the single photon source can be greatly enhanced, the collection efficiency of the single photon is improved, and the directional excitation of the mode in the waveguide can be realized. The utility model has great application value in the fields of quantum information and integrated photonic devices.
【技术实现步骤摘要】
一种高发射速率、高收集效率的单光子源器件
本技术涉及单光子源技术、等离激元光子学、量子信息领域,具体是指一种高发射速率、高收集效率的单光子源器件。
技术介绍
单光子源是指同一时刻仅发射一个光子的光源,它在量子信息领域有着重要的作用,例如用于量子钥匙分发、线性光学量子计算、量子保密通讯和量子信息处理等。此外,单光子源在精密测量和生物荧光标记成像等领域也有重要应用价值。常被用来产生单光子的材料包括半导体量子点、荧光分子和金刚石NV色心等。通常,单光子源在自由空间中的自发辐射速率较低,并且发射单光子不具有方向性,导致收集效率非常低,限制了它们的实际应用。为了提高单光子源的发射速率,增加其发射单光子的收集效率,增强单光子源的品质,可以将单光子源放置在光子晶体和介质微腔等微纳结构中。基于珀塞尔效应,即通过改变单光子源周围的电磁场局域态密度可以增强其自发辐射速率,可以利用上述微纳结构提高单光子发射的量子效率。通过设计微纳结构还可以调控单光子源发光的方向,提高单光子源的收集效率。但是,光子晶体和介质微腔增加单光子源的珀塞尔增强因子通常只有几十倍,不能完全满足实际应用要求。
技术实现思路
本技术的目的在于客服上述现有技术的不足,提供一种与介质承载表面等离激元波导集成的单光子源器件,能够提高单光子源的发射速率,并利用介质承载表面等离激元波导高效率收集单光子源发射出的光子。为实现上述目的,本技术采用的技术方案如下:一种高发射速率、高收集效率的单光子源器件,包括:基底、金属薄膜、介质条、金属纳米棒,所述金属薄膜沉积于基底上面,介质条沉积于金属薄膜上;所述金属薄膜和介质条形成介质承载表面 ...
【技术保护点】
1.一种高发射速率、高收集效率的单光子源器件,包括:基底(1)、金属薄膜(2)、介质条(3)、金属纳米棒(4)、单光子源(5),所述金属薄膜(2)沉积于基底(1)上,介质条(3)沉积于金属薄膜(2)上;所述金属薄膜(2)和介质条形成用于收集单光子源发射的光子的介质承载表面等离激元波导;所述金属纳米棒(4)位于所述介质承载表面等离激元波导内部,金属纳米棒(4)的长度方向与介质条(3)的长度方向一致;所述单光子源(5)位于金属纳米棒(4)和金属薄膜(2)之间;所述金属薄膜(2)和金属纳米棒形成用于形成间隙等离激元的间隙等离激元微腔结构。
【技术特征摘要】
1.一种高发射速率、高收集效率的单光子源器件,包括:基底(1)、金属薄膜(2)、介质条(3)、金属纳米棒(4)、单光子源(5),所述金属薄膜(2)沉积于基底(1)上,介质条(3)沉积于金属薄膜(2)上;所述金属薄膜(2)和介质条形成用于收集单光子源发射的光子的介质承载表面等离激元波导;所述金属纳米棒(4)位于所述介质承载表面等离激元波导内部,金属纳米棒(4)的长度方向与介质条(3)的长度方向一致;所述单光子源(5)位于金属纳米棒(4)和金属薄膜(2)之间;所述金属薄膜(2)和金属纳米棒形成用于形成间隙等离激元的间隙等离激元微腔结构。2.根据权利要求1所述的高发射速率、高收集效率的单光子源器件,其特征在于:所述基底(1)的材质是Si,或SiO2,或Al2O3。3.根据权利要求1所述的高发射速率、高收集效率的单光子源器件,其特征在于:所述金属薄膜(2)的材质是金,或银,或铂,或铝,或铜;所述金属薄膜(2)的厚度为100~200nm。4.根据权利要求1所述的高...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄锋,李沫,陈飞良,张晖,李倩,张健,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院电子工程研究所,
类型:新型
国别省市:四川,51
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