CN112366509A - 一种基于单光子生长的dbr腔模校准方法 - Google Patents

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陈瑶
李叔伦
尚向军
苏向斌
倪海桥
丁颖
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Abstract

本发明公开了一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法，首先通过MBE生产出上下少对数的DBR(上4对‑下5对左右)，通过我们的装置可以测的常温下该衬底的由中心到边缘的腔模，再根据4k条件到常温下腔模移动的理论值(10nm左右)与实际测得的作比较，然后通过计算，适当调整下一片多对数的DBR(上15对‑下24对)的生长时间，最终取得良好的多对数腔模结构。本发明与现有技术相比的优点在于：有效提高了生长单光子所需要的DBR腔模质量，采用该装置可以先测试常温下的少量上下DBR的材料腔模，根据测量的数据，与理论腔模作对比，来适当调整下一片GaAs衬底较多DBR的生长时间，以此来调整出更加准确的DBR腔模，步骤合理，适用性强，便于推广。

Description

一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法
技术领域
本发明涉及量子信息领域，具体是指一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法。
背景技术
单光子源在随机数产生器，弱吸收测量，量子保密通讯，量子计算，量子存储中是至关重要的，高质量的单光子源，是一种迫切需求。
传统的单光子源都伴随着DBR结构的辅助增强，但是使用MBE来生长DBR，其厚度很难控制，因此对单光子的质量的具有较大的影响。传统方式只能通过测量材料生长速率，来控制DBR厚度。我们所采用的先生长少对数上下DBR，测量其腔模，在通过其与理论值比较，来调整下一片，多对数DBR。实验结果显示，我们的方式可以提高DBR腔模精度，并且单光子强度得到有效提高。
因此，设计出一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是传统DBR的生长，只能通过MBE上高能电子反射图谱测量材料生长时的震荡曲线，以此来线性拟合计算出材料的生长速率，在根据材料生长速率和所需要的厚度来计算每层DBR 所需的时间，但是往往DBR的厚度会随着时间漂移，因此生长出的DBR厚度不准确。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法，包括以下具体步骤：
S1、先用MBE生长第一片上下少对数的DBR测试片；
S2、光纤接口直接对接一块衬底镜面，得到激发光的镜面反射谱一；
S3、光纤接口对接DBR测试片不同位置，由衬底中心到边缘，沿生长梯度方向选取个位置，每个位置测量一组数据，得到激发光在DBR测试片上的镜面反射谱二；
S4、用镜面反射谱二比镜面反射谱一得到DBR测试片的反射率图谱；
S5、将S4步骤得到的测试反射率图谱与理论常温下的反射率图谱作对比，适当调整下一片多对数DBR 测试片的生长时间，使其增加1+910/900/原时间；
S6、测试完毕后，按照调试的生长时间，来生长下一片多对数DBR测试片；
S7、测得校准后的多对DBR测试片的反射率图谱；
S8、测量多对数衬底上的单光子PL图谱，得到单光子强度测量结果。
本发明与现有技术相比的优点在于：有效提高了生长单光子所需要的DBR腔模质量，采用该装置可以先测试常温下的少量上下DBR的材料腔模，根据测量的数据，与理论腔模作对比，来适当调整下一片 GaAs衬底较多DBR的生长时间，以此来调整出更加准确的DBR腔模，步骤合理，适用性强，便于推广。
作为改进，用到的装置包括：光谱仪、激光器、波分复用器、光纤接口和衬底，光谱仪用于探测频域光谱，表征光束质量；激光器作为激发光源；波分复用器用于将反射荧光收集至光谱仪；光纤接口用于将激光器内的激发光源接至衬底表面；衬底选用GaAs衬底材料制作。
作为改进，S5步骤中，选用生长的是900nm单光子，4k左右到常温腔模理论上会红移10nm左右， 910nm左右为最佳值，测试得到的腔模区间在900nm-932nm，其中衬底5中心区间在900nm，边缘在932nm。
作为改进，S7步骤中DBR测试片的反射率图谱上，中心区域腔模在913nm，边缘在942nm，其中心区域符合理论值。
附图说明
图1是一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法的设备结构示意图。
图2是校准前少对数DBR上4对，下5对衬底的反射率图谱；
图3是校准后多对数DBR上15对，下25对的反射率图谱；
图4是校准后测得的质量较高的单光子PL图谱。
如图所示：1、光谱仪，2、激光器，3、波分复用器，4、光纤接口，5、衬底。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明在具体实施时，一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法，包括以下具体步骤：
S1、先用MBE生长第一片上下少对数的DBR测试片；
S2、光纤接口4直接对接一块衬底5镜面，得到激发光的镜面反射谱一；
S3、所述光纤接口4对接DBR测试片不同位置，由所述衬底5中心到边缘，沿生长梯度方向选取7 个位置，每个位置测量一组数据，得到激发光在DBR测试片上的镜面反射谱二；
S4、用镜面反射谱二比镜面反射谱一得到DBR测试片的反射率图谱；
S5、将S4步骤得到的测试反射率图谱与理论常温下的反射率图谱作对比，适当调整下一片多对数DBR 测试片的生长时间，使其增加1+910/900/原时间；
S6、测试完毕后，按照调试的生长时间，来生长下一片多对数DBR测试片；
S7、测得校准后的多对DBR测试片的反射率图谱；
S8、测量多对数衬底上的单光子PL图谱，得到单光子强度测量结果。
所述一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法用到的装置包括：光谱仪1、激光器2、波分复用器3、光纤接口4和衬底5，光谱仪1用于探测频域光谱，表征光束质量；激光器2作为激发光源；波分复用器 3用于将反射荧光收集至光谱仪1；光纤接口4用于将激光器2内的激发光源接至衬底5表面；衬底5选用GaAs衬底材料制作。
所述S5步骤中，选用生长的是900nm单光子，4k左右到常温腔模理论上会红移10nm左右，910nm 左右为最佳值，测试得到的腔模区间在900nm-932nm，其中衬底5中心区间在900nm，边缘在932nm。
所述S7步骤中DBR测试片的反射率图谱上，中心区域腔模在913nm，边缘在942nm，其中心区域符合理论值。
本发明的工作原理：步骤一：先用MBE生长第一片上下少对数的DBR测试片；
步骤二：光纤接口直接对接一块镜面，得到激发光的镜面反射谱1；
步骤三：光纤接口对接测试片不同位置，我们由衬底中心到边缘，沿生长梯度方向选取7个位置，每个位置测量一组数据，得到激发光在测试片上的反射谱2；
步骤四：用反射谱2比反射谱1得到DBR的腔模图，如图2所示；
步骤五：根据测试的腔模图，与理论常温下的腔模图作对比，由于我们生长的是900nm单光子，4k 左右到常温腔模理论上会红移10nm左右，910nm左右为最佳值，但测试得到的腔模区间在(900nm-932nm)，其中衬底中心区间在900nm，边缘在932nm。因此我们适当调整下一片多对数DBR的生长时间，使其增加(1+910/900)*原时间；
步骤六：测试完毕后，紧接着按照调试的生长时间，来生长下一片多对数DBR。
步骤七：最终测得校准后的多对DBR衬底，反射率图谱，如图3所示，中心区域腔模在913nm，边缘在942nm。中心区域复合理论值。
步骤八：最终我们测量多对数衬底上的单光子PL图谱，测量结果单光子强度整体提高，且最大计数率如图4所示，达到6万以上。
本发明有效提高了生长单光子所需要的DBR腔模质量，传统DBR的生长，只能通过MBE上高能电子反射图谱测量材料生长时的震荡曲线，以此来线性拟合计算出材料的生长速率，在根据材料生长速率和所需要的厚度来计算每层DBR所需的时间，但是往往DBR的厚度会随着时间漂移，因此生长出的DBR 厚度不准确，我们采用该装置，可以先测试常温下的少量上下DBR的材料腔模，在根据测量的数据，与理论腔模作对比，来适当调整下一片GaAs衬底较多DBR的生长时间，以此来调整出更加准确的DBR腔模。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法，其特征在于包括以下具体步骤：
S1、先用MBE生长第一片上下少对数的DBR测试片；
S2、光纤接口(4)直接对接一块衬底(5)镜面，得到激发光的镜面反射谱一；
S3、所述光纤接口(4)对接DBR测试片不同位置，由所述衬底(5)中心到边缘，沿生长梯度方向选取7个位置，每个位置测量一组数据，得到激发光在DBR测试片上的镜面反射谱二；
S4、用镜面反射谱二比镜面反射谱一得到DBR测试片的反射率图谱；
S5、将S4步骤得到的测试反射率图谱与理论常温下的反射率图谱作对比，适当调整下一片多对数DBR测试片的生长时间，使其增加(1+910/900)/原时间；
S6、测试完毕后，按照调试的生长时间，来生长下一片多对数DBR测试片；
S7、测得校准后的多对DBR测试片的反射率图谱；
S8、测量多对数衬底上的单光子PL图谱，得到单光子强度测量结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法，其特征在于：所述一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法用到的装置包括：光谱仪(1)、激光器(2)、波分复用器(3)、光纤接口(4)和衬底(5)，光谱仪(1)用于探测频域光谱，表征光束质量；激光器(2)作为激发光源；波分复用器(3)用于将反射荧光收集至光谱仪(1)；光纤接口(4)用于将激光器(2)内的激发光源接至衬底(5)表面；衬底(5)选用GaAs衬底材料制作。
3.根据权利要求1所述的一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法，其特征在于：所述S5步骤中，选用生长的是900nm单光子，4k左右到常温腔模理论上会红移10nm左右，910nm左右为最佳值，测试得到的腔模区间在900nm-932nm，其中衬底(5)中心区间在900nm，边缘在932nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于单光子生长的DBR腔模校准方法，其特征在于：所述S7步骤中DBR测试片的反射率图谱上，中心区域腔模在913nm，边缘在942nm，其中心区域符合理论值。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101533770A (zh) * 2009-04-14 2009-09-16 长春理工大学 一种采用应变工程原理和图形衬底结合技术定位生长低密度InAs量子点的MBE外延方法
CN102034909A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 中国科学院半导体研究所 一种低密度InAs量子点的分子束外延生长方法
US20120001149A1 (en) * 2009-01-14 2012-01-05 Research Foundation Of The City University Of New Flexible microcavities through spin coating
CN106099642A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 中国科学院半导体研究所 一种电致单光子源器件及其制备方法
CN111403567A (zh) * 2020-04-01 2020-07-10 中国科学院半导体研究所 量子点单光子源及其微透镜阵列的湿法腐蚀制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120001149A1 (en) * 2009-01-14 2012-01-05 Research Foundation Of The City University Of New Flexible microcavities through spin coating
CN101533770A (zh) * 2009-04-14 2009-09-16 长春理工大学 一种采用应变工程原理和图形衬底结合技术定位生长低密度InAs量子点的MBE外延方法
CN102034909A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 中国科学院半导体研究所 一种低密度InAs量子点的分子束外延生长方法
CN106099642A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 中国科学院半导体研究所 一种电致单光子源器件及其制备方法
CN111403567A (zh) * 2020-04-01 2020-07-10 中国科学院半导体研究所 量子点单光子源及其微透镜阵列的湿法腐蚀制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHULUN LI 等: "Boost of single-photon emission by perfect coupling of InAs-GaAs quantum dot and micropillar cavity mode", 《NANOSCALE RESEARCH LETTERS》 *

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