双曲超材料中增强的定向单光子发射

我们提出一种方法，将嵌入双曲超材料内部的孤立发射体产生的自发辐射增强并导向为单光子束。该方法依赖于双曲超材料的集体等离激元 Bloch 模式，这些模式以高度定向的光束传播，称为量子共振锥。我们提出了一种泵浦方案，利用在拓扑转变附近出现的双曲超材料透明窗口。最后，我们探讨了使用介质的牛眼光栅将这些宽带共振锥耦合输出到真空中的挑战。我们详细分析了猝灭效应，并设计了该超材料使其在存在金属损耗的情况下仍能在宽带宽内获得巨大的 Purcell 因子。我们的工作应有助于推动宽带发射体（如金刚石中的氮空位中心）单光子源开发方面的实验研究。