面向可调量子光源的高性能迷宫圆形布拉格 grating 设计：覆盖可见光至通信波段
量子物理
2025-12-09 v1 光学
摘要
嵌入圆形布拉格 grating (CBG) 中的半导体量子点是最高效的集成单光子源之一。然而，传统 CBG 的全刻蚀环结构限制了通过电接触实现电荷和 Stark 调谐的实现。为克服这一限制，已提出具有四个桥梁的迷宫 CBG 几何结构，但这些额外的桥梁显著降低了光学性能。本文通过数值仿真演示，周期性迷宫 CBG 设计在保持高耦合效率和强 Purcell 增强的同时，实现了电集成调谐。我们在 780 nm、930 nm 和 1550 nm 三个发射波长处展示了三个优化设计，因为这些波长是量子点和通用方法最相关的波长。在所有三个波长上，收集效率超过 90%（数值孔径为 0.7），且 Purcell 因子大于 25。此外，我们提出一种包含障层结构的器件布局，将 p-掺杂和 n-掺杂半导体区域分离，以防止一种电荷载流子隧穿，以实现选择性充电。该设计也可重新优化，以保留无隧穿障层器件的性能。这些结果确立了迷宫 CBG 作为高效且可扩展的可调量子点单光子源平台。
引用
@article{arxiv.2512.06117,
title = {High-Performance Labyrinth Circular Bragg Grating Design for Charge and Stark-Tunable Quantum Light Sources Spanning Visible to Telecom Wavelengths},
author = {Rohit Prasad and Quirin Buchinger and Fei Chi Kristy Yuen and Yorick Reum and Sven Höfling and Tobias Huber-Loyola},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.06117},
year = {2025}
}