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从单个发射器收集光子的效率达到 99%。

99% efficiency in collecting photons from a single emitter.

机构信息

Laboratory of Physical Chemistry, ETH Zürich, Zürich, Switzerland.

出版信息

Opt Lett. 2011 Sep 15;36(18):3545-7. doi: 10.1364/OL.36.003545.

DOI:10.1364/OL.36.003545
PMID:21931385
Abstract

In a previous paper [Nat. Photon. 5, 166 (2011)], we reported on a planar dielectric antenna that achieved 96% efficiency in collecting the photons emitted by a single molecule. In that work, the transition dipole moment of the molecule was set perpendicular to the antenna plane. Here, we present a theoretical extension of that scheme that reaches collection efficiencies beyond 99% for emitters with arbitrarily oriented dipole moments. Our work opens important doors in a wide range of contexts including quantum optics, quantum metrology, nanoanalytics, and biophysics. In particular, we provide antenna parameters to realize ultrabright single-photon sources in high-index materials such as semiconductor quantum dots and color centers in diamond, as well as sensitive detection of single molecules in nanofluidic devices.

摘要

在之前的一篇论文[Nat. Photon. 5, 166 (2011)]中,我们报道了一种平面介质天线,它能够以 96%的效率收集单个分子发射的光子。在这项工作中,分子的跃迁偶极矩垂直于天线平面。在这里,我们提出了该方案的理论扩展,对于具有任意取向偶极矩的发射器,其收集效率超过 99%。我们的工作在包括量子光学、量子计量学、纳米分析和生物物理学在内的广泛领域中开辟了重要的途径。特别是,我们提供了天线参数,以在诸如半导体量子点和金刚石中的色心之类的高折射率材料中实现超亮单光子源,以及在纳米流体器件中对单个分子的灵敏检测。

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