绝缘体上硅微环中 G 中心系综的腔增强零声子发射

我们报道了利用离子注入和常规纳米加工技术，成功将 G 中心系综集成到绝缘体上硅 (SOI) 微环中。利用连续波和时间分辨微光致发光 (PL) 实验，研究了发射体与微环共振模式之间的耦合。我们在 PL 光谱上观察到了微环的共振模式，其覆盖了 G 中心发射的宽光谱范围。通过精细调节微环的尺寸，我们将其 1278 nm 处的零声子线与品质因子约为 3000、体积为 7.2 (lambda over n)^3 的共振模式相匹配。在连续波和时间分辨测量中，零声子线强度均增强了 5 倍。这归因于零声子自发辐射进入共振模式的 Purcell 增强，并且考虑 G 中心偶极子的分布可以对其进行定量理解。尽管零声子发射得到了增强，但我们没有观察到 G 中心平均寿命的任何显著下降，这表明其辐射产率较低 (<10%)。我们揭示了重注入硅中寄生缺陷的不利影响，并讨论了在轻注入 SOI 环中利用单个色心进行量子电动力学实验的前景。我们的结果为开发用于集成量子光学的确定性单光子源提供了关键信息。