结合金属纳米环与固体浸没透镜实现单 InAs/GaAs 量子点明亮发射

固态单光子发射器是集成量子光子器件的关键组件。然而，它们可能受限于较差的提取效率，其原因在于其所嵌入的块体材料与空气之间的大折射率对比：这导致仅有小部分（可低至 <1%）的发射光子到达自由空间收集光学系统。为克服该问题，我们提出了一种器件，其结合了置于样品表面并围绕发射器中心的金属纳米环，以及确定性沉积于环形器件上方的基于环氧剂的超固体浸没透镜。我们表明，纳米环与超固体浸没透镜组合的宽带透镜效应显著增强了单 InAs/GaAs 量子点向自由空间发射的光的提取：我们观察到纳米环使发射强度增强最高达 20 倍，超固体浸没透镜使发射强度增强最高达 10 倍。此类累积增强使我们能够测量到来自块体中单个 InAs/GaAs 量子点的接近每秒 100 万计数的光子通量。该提取光的组合宽带增强可应用于任何类型的经典与量子固态发射器，并为可扩展明亮器件的实现开辟了路径。相同方法也可用于改善光吸收，例如用于小面积宽带光电探测器。