近日，我院光量子通信与器件团队和中国科学院半导体所合作利用超低反射率的量子点-微柱腔耦合器件，成功实现了对半导体量子点的少光子直接饱和共振激发，无需任何背景激光消除条件。 2023年8月 15 日，该研究成果以“Mollow triplets under few-photon excitation”为题发表在国际著名学术期刊《Optica》上。

   自组装半导体量子点易于与光学微腔耦合，结合共振荧光技术，能够得到确定性的全同单光子源，是潜在的理想量子光源构筑方案。目前常用正交偏振后选择方法来实现共振荧光，但该方案额外带来50%的效率损耗，并限制了单光子偏振自由度的选择，而解决共振荧光的偏振后选择问题是近年来量子点-微腔实验的研究热点。

图1 半导体量子点的直接共振激发示意图

研究团队利用近乎"对称"的微柱腔的超低共振反射特性（实测反射率约0.89%），成功在量子点-微柱腔耦合器件中实现了直接共振荧光测试，并进行相关的光物理特性研究。在弱激发区域（共振瑞利散射区域），散射单光子对比度达到55, 单光子器件转换效率达到14.4%（每入射一个激光光子共振散射0.14个单光子）。 在强激发区域，首次在几个光子激发水平下即可观察到Mollow-triplets以及相关的级联单光子发射过程。这项研究成果有望推动基于量子点-腔界面的偏振依赖光量子器件的发展，如可偏振编码的单光子源和基于光子学簇态的光量子计算等。

图2 几个光子激发水平下的Mollow-triplets观测

我院助理研究员吴邦、王旭杰为该论文的共同第一作者，首席科学家袁之良为该论文的通讯作者，作者还包括我院工程师刘丽、王文彦，北京邮电大学实习博士生黄国奇，以及中国科学院半导体所博士生刘汗青、研究员倪海桥和牛智川。该项目得到了国家自然科学基金的支持。

文章链接：https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-10-8-1118&id=536522