JP6296548B2 - Photon generator and photon generation method - Google Patents
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本発明は、単一光子を生成する光子発生装置と光子発生方法に関する。 The present invention relates to a photon generator and a photon generation method for generating a single photon.
近年、光や物質の間の相互作用を精緻に制御することで、それらの量子的な状態を操作し、情報処理に活用する量子情報技術への期待が高まっている。量子情報技術の代表的なアプリケーションは、量子暗号通信(量子鍵配布)や量子演算である。これらを実現することで安全性が高い情報通信や、特定アルゴリズムでの高速演算が実現可能となる。量子情報技術の基盤となる技術は、制御された量子状態を作り出すことである。特に単一光子およびもつれ光子対を制御性良く発生させることは、量子暗号通信などへの適用の可能性が拡がり、重要である。 In recent years, there is an increasing expectation for quantum information technology that manipulates the quantum state and uses it for information processing by precisely controlling the interaction between light and materials. Typical applications of quantum information technology are quantum cryptography (quantum key distribution) and quantum computation. By realizing these, it is possible to realize highly secure information communication and high-speed computation with a specific algorithm. The technology underlying quantum information technology is the creation of controlled quantum states. In particular, it is important to generate single-photon and entangled photon pairs with good controllability because the possibility of application to quantum cryptography communication is expanded.
単一光子発生器として、固体材料、安定動作、発光波長制御の観点から、半導体量子ドットを用いたものが多く研究されている。現在までのところ、近紫外の波長領域から光ファイバー通信の波長帯まで、主に光励起によって単一光子発生器が実現されている。 Many single-photon generators using semiconductor quantum dots have been studied from the viewpoint of solid materials, stable operation, and emission wavelength control. To date, single-photon generators have been realized mainly by optical excitation from the near-ultraviolet wavelength region to the wavelength band of optical fiber communications.
最も基本的な量子鍵配布に単一光子発生器を用いる場合に、その性能指標として、複数光子発生の程度を反映する二次光子相関値g(2)(0)や、光取り出し効率h、繰り返し周波数、ジッターなどのパラメータが用いられる。中でもg(2)(0)は、単一光子発生器とその他の光源との差を端的に表すパラメータである。一般的な光源ではg(2)(0)は1を下回ることがないが、単一光子発生器では1を下回り、理想的な単一光子発生器では0となる。しかし実際には量子ドットなどの量子二準位系を用いて単一光子を発生させたとしても、g(2)(0) = 0となることは困難である。その原因として、所望の量子ドット以外の何かからの除去しきれない発光(バックグラウンド発光)が発生し、複数光子が発生したかのように観測される場合と、および1回の光励起で一つの量子ドットから複数回光子が発生する場合が挙げられる。 When using a single photon generator for the most basic quantum key distribution, as a performance index, the secondary photon correlation value g (2) (0) reflecting the degree of multiple photon generation, the light extraction efficiency h, Parameters such as repetition frequency and jitter are used. Among these, g (2) (0) is a parameter that directly represents the difference between a single photon generator and another light source. For typical light sources, g (2) (0) never falls below 1, but below 1 for a single photon generator and 0 for an ideal single photon generator. In practice, however, it is difficult to achieve g (2) (0) = 0 even if single photons are generated using a quantum two-level system such as a quantum dot. The cause is that light emission (background light emission) that cannot be removed from something other than the desired quantum dot occurs and is observed as if multiple photons have been generated, and one photoexcitation. An example is when a photon is generated multiple times from one quantum dot.
単一光子性を高めてg(2)(0)= 0に近づける手法として、準共鳴励起が有効であることが知られている(たとえば、非特許文献1〜4参照)。準共鳴励起とは、量子ドットのp-シェル励起子(伝導体の第一励起準位の1個の電子と価電子帯の第一励起準位の1個の正孔からなる励起子)などの励起状態のエネルギーや、s-シェル励起子(伝導体の基底準位の1個の電子と価電子帯の基底準位の1個の正孔からなる励起子)からLOフォノン一個分高いエネルギーに共鳴する励起光を照射し、これらの準位から基底状態へと緩和したs-シェル励起子を単一光子として使用する手法である。 It is known that quasi-resonant excitation is effective as a technique for increasing the single photon property to approach g (2) (0) = 0 (see, for example, Non-Patent Documents 1 to 4). Quasi-resonant excitation refers to p-shell excitons of quantum dots (excitons consisting of one electron in the first excitation level of a conductor and one hole in the first excitation level of the valence band), etc. Energy of one LO phonon from s-shell excitons (excitons consisting of one electron in the ground level of the conductor and one hole in the ground level of the valence band) In this method, s-shell excitons relaxed from these levels to the ground state are irradiated as single photons.
図1では一例として、p-シェル状態を共鳴的に光励起する場合の準共鳴励起による単一光子発生器の動作を示す。p-シェル励起子のエネルギーEexと同じエネルギーの励起パルスを照射すると、励起パルスの時間幅τpulseで量子ドットにp-シェル励起子が生成される。その後、緩和時間τrelax程度でp-シェル励起子がs-シェル励起子に緩和し、再結合寿命τX程度の時間で単一光子を発生する。この手法によって余剰なキャリア生成を抑え、単一光子発生器として使用する量子ドットのみを選択的に光励起することが可能となる。量子ドットを光励起する際に同時に励起されてしまうその他の発光源(別の量子ドットなど)からの発光が抑制され、バックグラウンド発光が低減される。 FIG. 1 shows, as an example, the operation of a single photon generator by quasi-resonant excitation when the p-shell state is optically excited resonantly. When an excitation pulse having the same energy as the energy E ex of the p-shell exciton is irradiated, a p-shell exciton is generated in the quantum dot with the time width τ pulse of the excitation pulse. Thereafter, the p-shell excitons are relaxed to s-shell excitons with a relaxation time τ relax and a single photon is generated with a recombination lifetime τ X. By this method, excessive carrier generation can be suppressed and only the quantum dots used as a single photon generator can be selectively photoexcited. Light emission from other light emission sources (such as other quantum dots) that are excited simultaneously when the quantum dots are photoexcited is suppressed, and background light emission is reduced.
なお、量子ドットを共振器中に配置して放出光子を単一空間モード化し、光ファイバーなどの光学素子との結合効率を高める手法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。この方法では、エネルギー調整が可能な励起レーザを使用して、p-シェルなどの励起状態の励起子を光励起し、基底状態にエネルギー緩和したs-シェル励起子の再結合発光を、単一光子またはもつれ光子対の発生に用いている。 In addition, a technique has been proposed in which quantum dots are arranged in a resonator so that emitted photons are made into a single spatial mode, thereby increasing the coupling efficiency with an optical element such as an optical fiber (for example, see Patent Document 1). This method uses an energy-tunable pump laser to optically excite excited excitons such as the p-shell, and to recombine s-shell excitons whose energy is relaxed to the ground state. Or used to generate entangled photon pairs.
p-シェル励起子状態などへの準共鳴励起を用いても実際の単一光子発生ではg(2)(0) = 0とはならず、複数光子の発生が起きる。この複数光子発生を抑制することが課題である。 Even if quasi-resonant excitation such as p-shell exciton state is used, g (2) (0) = 0 is not generated in actual single photon generation, and multiple photons are generated. It is a problem to suppress the generation of multiple photons.
準共鳴励起を用いても複数光子が発生する原因は、単一光子として用いるs-シェル状態から一回の励起光照射イベントにつき2個以上の光子が生成されるためと考えられる。単一光子発生器で、1回の励起パルス照射イベントで2個以上の光子が生成される理由としては、1回の励起パルス照射内で起きる再励起の過程が考えられる。再励起の過程とは、特定の時間幅τpulseを有する励起パルスの一回の照射が完了しないうちに、励起光の吸収による励起状態の励起子(例えばp-シェル励起子)生成、励起状態の励起子のs-シェル状態の励起子への緩和、s-シェル励起子の再結合発光、励起光の再吸収によるp-シェル励起子生成、が起こる過程である。この再励起の過程は確率的に発生するので、励起イベントによっては、1回または複数回この過程が発生する可能性が残り、複数個の光子発生の原因となる。バンド内遷移(例えばp-シェルからs-シェルへの緩和)の遷移時間τrelaxが10ps程度であるのに対して、励起パルスの時間幅τpulse(典型値は10〜20ps)もそれと同程度あるいはそれ以上であることから、再励起の過程が生じうる。再励起が起きると、単一光子の発生純度が低下する。 The reason why multiple photons are generated even when quasi-resonant excitation is used is considered to be that two or more photons are generated for one excitation light irradiation event from the s-shell state used as a single photon. The reason why two or more photons are generated by a single excitation pulse irradiation event in the single photon generator may be a re-excitation process that occurs within one excitation pulse irradiation. The process of re-excitation refers to the generation of excited excitons (for example, p-shell excitons) by the absorption of excitation light and the excited states before one irradiation of an excitation pulse having a specific time width τ pulse is completed. Is the process in which the exciton of s is relaxed to the s-shell state exciton, recombination emission of the s-shell exciton, and p-shell exciton generation by reabsorption of excitation light. Since this re-excitation process occurs stochastically, there is a possibility that this process occurs once or a plurality of times depending on the excitation event, which causes the generation of a plurality of photons. While the transition time τ relax of intraband transition (for example, relaxation from p-shell to s-shell) is about 10 ps, the time width τ pulse of the excitation pulse (typically 10 to 20 ps) is about the same. Alternatively, since it is more than that, a re-excitation process may occur. When reexcitation occurs, the single photon generation purity decreases.
そこで課題解決の手段としては、再励起の過程を抑制するために、s-シェル励起子分子状態(伝導帯の基底準位の2個の電子と価電子帯の基底準位の2個の正孔からなる2個のs-シェル励起子状態)と共振器効果を利用する。外部からの励起パルスのエネルギーを、後述する二光子吸収によるs-シェル励起子分子生成を可能とするエネルギーに調整し、照射する。共振器効果を用いて、光励起されたs-シェル励起子分子状態にある2個のs-シェル励起子のうち、最初に起きるs-シェル励起子分子発光の再結合寿命を長く制御し、引き続いて起きるs-シェル励起子発光の再結合寿命を短く制御することで、励起パルスの照射時間と比較して十分に長いs-シェル励起子分子発光の再結合寿命が実現されるので、再励起の効果を抑制可能となる。これにより、1回の励起パルス照射イベント内での単一光子の発生純度を高める。 Therefore, as a means of solving the problem, in order to suppress the re-excitation process, the s-shell exciton molecular state (two electrons in the ground level of the conduction band and two positive states in the ground level of the valence band). Two s-shell exciton states consisting of holes) and the resonator effect are used. The energy of the excitation pulse from the outside is adjusted to an energy that enables generation of s-shell exciton molecules by two-photon absorption described later, and irradiation is performed. Using the resonator effect, the recombination lifetime of the first s-shell exciton molecular emission that occurs in the photo-excited s-shell exciton molecule state is controlled to be long, and subsequently By controlling the recombination lifetime of the s-shell exciton emission that occurs in a short time, the recombination lifetime of the s-shell exciton molecular emission that is sufficiently longer than the irradiation time of the excitation pulse is realized. The effect can be suppressed. This enhances the generation purity of single photons within a single excitation pulse irradiation event.
なおこの明細書および特許請求の範囲で、「s-シェル励起子分子状態」というときは、2つの励起子が量子ドットのs-シェル状態に存在することをいい、「s-シェル励起子状態」というときは、1つの励起子が量子ドット内のs-シェル状態に存在することをいう。s-シェル励起子分子状態が再結合発光する際は、s-シェル励起子分子の再結合エネルギーであるEBXの光子が発生し、その後にs-シェル励起子の再結合エネルギーであるEXの光子が発生する。これをs-シェル励起子の再結合発光と呼ぶ。量子ドット中の電子と正孔などのキャリア間に働くクーロン相互作用によってs-シェル励起子分子再結合エネルギーEBXとs-シェル励起子再結合エネルギーEXは異なる値を取るので、発生するs-シェル励起子分子再結合発光とs-シェル励起子再結合発光は異なる波長となる。励起パルスのエネルギーEpはEXとEBXの中間のエネルギーであるので、励起パルス中の2つの光子を量子ドットが吸収することによって、s-シェル励起子分子状態が生成される。この時、EXとEBXおよびEpがそれぞれ異なるエネルギーを取るので、それぞれの光子の波長が異なることからフィルタで識別可能となる。 In this specification and claims, the term “s-shell exciton molecular state” means that two excitons exist in the s-shell state of a quantum dot, and “s-shell exciton state” "Means that one exciton exists in the s-shell state in the quantum dot. When the s-shell exciton molecule state emits recombination, a photon of E BX , which is the recombination energy of the s-shell exciton molecule, is generated, and then the recombination energy of s-shell exciton, E X Photons are generated. This is called recombination emission of s-shell excitons. S-shell exciton molecular recombination energy E BX and s-shell exciton recombination energy E X take different values due to Coulomb interaction between electrons and holes in the quantum dot. -Shell exciton recombination emission and s-shell exciton recombination emission have different wavelengths. Since the energy E p of the excitation pulse is intermediate between E X and E BX , the quantum dot absorbs two photons in the excitation pulse, thereby generating an s-shell exciton molecular state. At this time, since E X and E BX and E p take different energies, the photons have different wavelengths, and therefore can be identified by a filter.
上記より、光子発生装置は、
半導体基板上に形成された単一の量子ドットと、
前記量子ドットに励起光を照射して前記量子ドットのs-シェル励起子分子状態を共鳴励起する励起光源と、
前記s-シェル励起子分子状態を形成する2つのs-シェル励起子のうち、s-シェル励起子の再結合エネルギーに共鳴し、かつs-シェル励起子分子の再結合エネルギーに共鳴しない共振エネルギーを有する共振器と、
前記励起光と前記s-シェル励起子分子の再結合発光から、前記s-シェル励起子の再結合発光を分離する光学フィルタと、
を備える。
From the above, the photon generator is
A single quantum dot formed on a semiconductor substrate;
An excitation light source that irradiates the quantum dots with excitation light to resonantly excite the s-shell exciton molecular state of the quantum dots;
Of the two s-shell excitons that form the s-shell exciton molecular state, the resonance energy resonates with the recombination energy of the s-shell exciton and does not resonate with the recombination energy of the s-shell exciton molecule. A resonator having
An optical filter for separating recombination emission of the s-shell exciton from recombination emission of the excitation light and the s-shell exciton molecule;
Is provided.
<第1実施形態>
図2は、第1実施形態の単一光子発生の原理を説明するための図である。図2(A)において、s-シェル励起子分子状態を共鳴励起する励起パルスを照射による単一量子ドットへのs-シェル励起子分子状態生成を示す。励起パルスのエネルギーEpは、s-シェル励起子の再結合エネルギーEXと、s-シェル励起子分子の再結合エネルギーEBXの中間のエネルギーであり、Ep=(EX+EBX)/2を満たす。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of single photon generation according to the first embodiment. FIG. 2A shows the generation of s-shell exciton molecular states to a single quantum dot by irradiation with an excitation pulse that resonantly excites the s-shell exciton molecular states. The energy Ep of the excitation pulse is an intermediate energy between the recombination energy E x of the s-shell exciton and the recombination energy E BX of the s-shell exciton molecule, and Ep = (E x + E BX ) / 2 Fulfill.
実施形態では、後述するように、単一の量子ドットの周囲に微小な共振器を配置して、光閉じ込めを実現する。共振器は、s-シェル励起子エネルギーEXに共鳴する共振エネルギーを有する。共振器の共振エネルギーをEcavityとすると、Ecavity = EX、かつEcavity≠EBXの条件を満たす。 In the embodiment, as will be described later, a small resonator is disposed around a single quantum dot to realize optical confinement. Resonator has a resonance energy that resonates with s- shell exciton energy E X. When the resonance energy of the resonator and E cavity, E cavity = E X , and satisfies the condition of E cavity ≠ E BX.
図2(B)で、s-シェル励起子分子状態に励起されたs-シェル励起子対のうち、最初に再結合するs-シェル励起子分子(再結合エネルギーはEBX)は、再結合寿命(あるいは発光寿命)TBXで再結合して単一光子を発生する。s-シェル励起子分子の再結合寿命TBXは、共振器効果により、共振器がない場合のs-シェル励起子分子の再結合寿命τBXに比べて数倍程度長くなる。どの程度長くできるかは、励起光のパルス幅τpulseや量子ドットの材料、共振器の構成にもよるが、実施形態では、TBXはtBXの3倍程度とする。s-シェル励起子分子の再結合寿命TBXを長くすることで、照射時間τpulse内での再励起を抑制する。 In FIG. 2 (B), of the s-shell exciton pairs excited to the s-shell exciton molecule state, the s-shell exciton molecule that recombines first (recombination energy is E BX ) is recombined. Recombines with a lifetime (or emission lifetime) T BX to generate a single photon. The recombination lifetime T BX of the s-shell exciton molecule is several times longer than the recombination lifetime τ BX of the s-shell exciton molecule without the resonator due to the resonator effect. How long it can be made depends on the pulse width τ pulse of the excitation light, the material of the quantum dots, and the configuration of the resonator, but in the embodiment, T BX is about three times t BX . By increasing the recombination lifetime T BX of the s-shell exciton molecule, re-excitation within the irradiation time τ pulse is suppressed.
図2(C)および図2(D)で、再結合寿命TXで再結合エネルギーEXのs-シェル励起子が再結合して、2つ目の単一光子を発生する。s-シェル励起子の再結合寿命TXは、共振器効果により、共振器がない場合のs-シェル励起子の再結合寿命τXと比較して短くなる。実施形態では1/5程度とする。異なるエネルギーを有する2つの単一光子を光学フィルタで弁別することで、所望のエネルギーを有する単一光子だけを取り出すことができる。実施形態では、2番目に再結合するs-シェル励起子発光を単一光子として取り出す。 In FIG. 2C and FIG. 2D, the s-shell excitons with recombination energy E X recombine with recombination lifetime T X to generate a second single photon. The recombination lifetime T X of the s-shell exciton is shorter than the recombination lifetime τ X of the s-shell exciton without the resonator due to the resonator effect. In the embodiment, it is about 1/5. By discriminating two single photons having different energies with an optical filter, only a single photon having a desired energy can be extracted. In an embodiment, the second recombined s-shell exciton emission is extracted as a single photon.
伸長されたs-シェル励起子分子の再結合寿命TBXの直後に、迅速に励起子発光を生じさせることで、1回の励起パルス照射イベント内での再励起を抑制し、単一光子を高い純度で生成することができる。 Immediately after the recombination lifetime T BX of the extended s-shell exciton molecule, the exciton emission is generated quickly, thereby suppressing the re-excitation within a single excitation pulse irradiation event. It can be produced with high purity.
次に、共振器の効果について説明する。s-シェル励起子の再結合エネルギーEXに共鳴する共振器を単一の量子ドットの周囲に配置することで、エネルギーEBXを有する光子の状態密度が低減する。他方、エネルギーEXを有する光子の状態密度が増大する。その結果、s-シェル励起子分子の発光寿命TBXは長く、s-シェル励起子の再結合寿命TXは短くなる。 Next, the effect of the resonator will be described. Placing a resonator around the single quantum dot that resonates with the recombination energy E X of the s-shell exciton reduces the density of states of the photon with energy E BX . On the other hand, the state density of photons with energy E X increases. As a result, the emission lifetime T BX of the s-shell exciton molecule is long and the recombination lifetime T X of the s-shell exciton is short.
共振器効果がない場合、代表的なs-シェル励起子の再結合寿命τXは1ns程度、s-シェル励起子分子の再結合寿命τBXは0.5ns程度である。共振器の共振エネルギーEcavityを、Ecavity =EX、かつEcavity≠EBXを満たすように設計することで、s-シェル励起子の再結合寿命TXを0.2ns程度に短縮させ、s-シェル励起子分子の再結合寿命TBXを、1.5ns程度に延長することができる。 When there is no resonator effect, the recombination lifetime τ X of a typical s-shell exciton is about 1 ns, and the recombination lifetime τ BX of an s-shell exciton molecule is about 0.5 ns. By designing the resonance energy E cavity of the resonator so that E cavity = E X and E cavity ≠ E BX , the recombination lifetime T X of the s-shell exciton is shortened to about 0.2 ns, The recombination lifetime T BX of the s-shell exciton molecule can be extended to about 1.5 ns.
共振器効果により、s-シェル励起子分子からs-シェル励起子への遷移時間TBXが1.5nsまで延びると、一般的な励起パルス光の時間幅τpulse=10〜20psと比較して十分に大きな値になる。励起パルスが残っている時間内で再励起される可能性は無視できる程度に小さくなり、単一光子純度が改善される。 When the transition time T BX from the s-shell exciton molecule to the s-shell exciton extends to 1.5 ns due to the resonator effect, compared with the time width τ pulse = 10 to 20 ps of a general excitation pulse light A sufficiently large value. The possibility of being re-excited within the time that the excitation pulse remains is negligibly small, and single photon purity is improved.
図3は、s-シェル励起子分子状態と共振器効果を利用した単一光子発生装置10Aの概略構成図である。単一光子発生装置10Aは、単一の量子ドット15および共振器14を有する素子部13と、量子ドット15に励起光を照射する励起パルス発生器11と、量子ドット15から発生する単一光子の中から所望のエネルギーを有する単一光子を取り出す光学フィルタ12を有する。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a
励起光のエネルギーEpは、上述のようにs-シェル励起子分子状態のs-シェル励起子の再結合エネルギーEXとs-シェル励起子分子の再結合エネルギーEBXの中間であり、Ep=(EX+EBX)/2である。励起パルス発生器11の光学パスと、単一光子を検出する光学フィルタ12の検出パスとの間の角度θは、光励起が実現される角度であれば任意の角度に設定できる。θ=0°のように、励起パスと検出パスが同軸になってもかまわない。励起パルス発生器11は、たとえば、半導体レーザダイオードによるパルス光源である。
The energy Ep of the excitation light is intermediate between the recombination energy E X of the s-shell exciton in the s-shell exciton molecule state and the recombination energy E BX of the s-shell exciton molecule as described above, and Ep = (E X + E BX ) / 2. The angle θ between the optical path of the
光学フィルタ12は、図3の例では、エネルギーEXの単一光子だけを取り出す。その結果、単一光子発生装置10Aの出力は、エネルギーEXの単一光子となる。
The
図4は、素子部13の構成例を示す。素子部13は、共振器14としてポスト型共振器14を有する。ポスト型共振器14は、GaAs基板31上で、下部DBR(分布ブラッグ反射器)35aと上部DBR35bの間に、共振器層(キャビティ層)32を挟み込んだ構成を有する。量子ドット15を有する量子ドット層33は、共振器層32の中心部の最も電場強度が大きくなる箇所に位置する。
FIG. 4 shows a configuration example of the
量子ドット層33は、たとえばInAs/GaAs量子ドット15を有する。GaAs基板31に替えてInP基板を用い、InAs/InP量子ドット15を用いてもよい。
The
下部DBR35aおよび上部DBR35bは、屈折率の異なる結晶膜を交互に積層したものである。下部DBR35aおよび上部DBR35bの積層は、エピタキシャル成長されたGaAs/AlGaAs多層膜であってもよいし、Si/SiO2や、SiO2/TiO2のような酸化膜との多層膜構造を用いてもよい。適切なマスクとドライエッチング条件を用いて、積層を円柱形のポストに加工する。ポスト構造の直径(X−Y面内の径)は、たとえば2μm以下である。
The
共振器層32の膜厚は、s-シェル励起子の発光波長(1波長)に一致する厚さである。下側DBR35aと上部BDR35bの膜数も、量子ドット15のs-シェル励起子エネルギー(再結合エネルギー)Exに共振し、かつ、反射率が99%程度を超える高反射率を実現できる数に設定される。
The film thickness of the
ポスト型共振器14に課される条件としては、共振エネルギーEcavityが量子ドット15のs-シェル励起子エネルギーEXに等しく、s-シェル励起子分子エネルギーEBXとは異なっていることである。量子ドット15中に励起されたs-シェル励起子はキャリア間のクーロン相互作用の影響を受けるので、s-シェル励起子状態にあるときと、s-シェル励起子分子状態にあるときでは発光再結合エネルギーが変化する。このエネルギー変化量を、s-シェル励起子分子束縛エネルギー(ΔEBX)と呼ぶ。代表的なInAs/GaAs量子ドットやInAs/InP量子ドットでは、ΔEBXは1meVから数meV程度のエネルギーとなる。
The condition imposed on the
エネルギー差ΔEBXの存在により、s-シェル励起子の再結合エネルギーからΔEBX/2だけ離れたエネルギーで、s-シェル励起子分子状態の共鳴励起が可能となる。上述のように、s-シェル励起子分子状態への励起には、s-シェル励起子発光とs-シェル励起子分子発光の中間のエネルギーEp=(EX+EBX)/2の励起パルスを使用する。共振器14を用いることで、s-シェル励起子状態への遷移時間TBX(図2参照)を長く、s-シェル励起子状態からの遷移時間(再結合寿命)TXを短く制御することができる。これにより、1回の励起パルス照射で生成される単一光子の純度が向上する。
Due to the presence of the energy difference ΔE BX , resonance excitation of the s-shell exciton molecular state is possible with energy separated by ΔE BX / 2 from the recombination energy of the s-shell exciton. As described above, for excitation to the s-shell exciton molecular state, an excitation pulse having an energy Ep = (E X + E BX ) / 2 between s-shell exciton emission and s-shell exciton emission is used. use. By using the
<第2実施形態>
図5は、第2実施形態の単一光子発生の原理を説明する図である。第2実施形態では、励起光(Ep)の照射の後に(図5(A))、パルス幅τpulseの数倍程度の時間をあけて(図5(B))、制御パルスを照射する(図5(C))。制御パルスのエネルギーEcは、s-シェル励起子分子の再結合エネルギーEBXに等しい(Ec=EBX)。制御パルスEcの照射を受けて、s-シェル励起子分子状態にある励起子対のうちs-シェル励起子分子が再結合して、ひとつ目の単一光子を発生する。制御パルスの持続時間(パルス幅)は、たとえば励起パルスと同じτpulseである。
Second Embodiment
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of single photon generation according to the second embodiment. In the second embodiment, after irradiation of the excitation light (Ep) (FIG. 5A), a control pulse is irradiated after a time several times the pulse width τ pulse (FIG. 5B) (FIG. 5B). FIG. 5C). The energy Ec of the control pulse is equal to the recombination energy E BX of the s-shell exciton molecule (Ec = E BX ). Upon receiving the control pulse Ec, the s-shell exciton molecule is recombined among the exciton pairs in the s-shell exciton molecule state to generate the first single photon. The duration (pulse width) of the control pulse is, for example, the same τ pulse as that of the excitation pulse.
励起パルスEpの照射後に、τpulseの数倍の時間をあけて制御パルスEcを照射することで、制御パルスの照射時間内(典型値は、τpulse=10〜20ps程度)に、s-シェル励起子分子状態(図5(B))からs-シェル励起子状態(図5(D))へ、コヒーレントに遷移する。 By irradiating the control pulse Ec with a time several times longer than the τ pulse after the excitation pulse Ep, the s-shell is irradiated within the control pulse irradiation time (typical value is about τ pulse = 10 to 20 ps). A coherent transition is made from the exciton molecular state (FIG. 5B) to the s-shell exciton state (FIG. 5D).
第1実施形態では、s-シェル励起子分子からs-シェル励起子状態への遷移時間TBXは、励起パルスEpの照射後1.5ns程度の時定数で確立的に遷移していた。第2実施形態では、s-シェル励起子分子からs-シェル励起子状態への遷移時間TBXは、制御パルスEcの照射時間τpulseで確定的に決定される。 In the first embodiment, the transition time T BX from the s-shell exciton molecule to the s-shell exciton state transits steadily with a time constant of about 1.5 ns after irradiation with the excitation pulse Ep. In the second embodiment, the transition time T BX from the s-shell exciton molecule to the s-shell exciton state is definitely determined by the irradiation time τ pulse of the control pulse Ec.
図6は、第2実施形態の単一光子発生装置10Bの概略構成図である。単一光子発生装置10Bは、第1実施形態の単一光子発生装置10Aに制御パルス発生器16を追加したものである。第1実施形態の単一光子発生装置10Aと同じ構成要素には、同じ符号を付けてその説明を省略する。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a
制御パルス発生器16は、s-シェル励起子分子の再結合エネルギーEBXのレベルの制御パルスEcを照射する。制御パルス発生器16の光学パスと再結合発光による光子の検出パスの間の角度φに課される条件は、光照射が実現されればよく、φ=0のように励起パスと検出パスが同軸となってもかまわない。また、励起パルス発生器11と制御パルス発生器16と1つのレーザで兼用してもよい。この場合、出力レベルが可変のレーザを使用して、S-シェル励起子分子状態を励起する励起光(Ep)と、制御パルス(Ec=EBX)を切り換える構成としてもよい。共振器14は、第1実施形態と同様にポスト型共振器14としてもよい。
The
第2実施形態の方法では、s-シェル励起子分子の再結合寿命をTBX(たとえば1.5ns程度)から、制御パルスの時間幅τpulse(たとえば10〜20ps)に低減することができる。したがって、繰り返しレートが向上する。 In the method of the second embodiment, the recombination lifetime of the s-shell exciton molecule can be reduced from T BX (for example, about 1.5 ns) to the control pulse time width τ pulse (for example, 10 to 20 ps). Therefore, the repetition rate is improved.
また、単一光子発生装置10Bのジッターを低減することができる。単一光子のジッターは、確率的に決まる単一光子の発光時刻のイベントごとのズレであり、通常の単一光子発生ではs-シェル励起子の発光寿命τX程度である。第1実施形態では、共振器効果によって短くなったs-シェル励起子の寿命TXと、共振器効果によって長くなったs-シェル励起子分子の寿命TBXの和が単一光子発生装置10Aのジッターとなる。第2実施形態では、制御パルスEcの導入によって、コヒーレントにs-シェル励起子状態への遷移が起きる。したがって、単一光子発生装置10Bのジッターは、共振器効果によって短くなったs-シェル励起子の寿命TX程度で済む。
Moreover, the jitter of the
<変形例1>
図7は、第1実施形態および第2実施形態の単一光子発生装置の変形例1を示す。図7(A)は、第1実施形態の単一光子発生装置10Aの変形例である単一光子発生装置10Cの概略構成図、図7(B)は、第2実施形態の単一光子発生装置10Bの変形例である単一光子発生装置10Dの概略構成図である。
<Modification 1>
FIG. 7 shows a first modification of the single photon generator of the first embodiment and the second embodiment. FIG. 7A is a schematic configuration diagram of a single photon generator 10C which is a modification of the
これらの変形例では、素子部23は、量子ドット15と、共振器14と、量子ドット15を挟んで配置される一組の電極27を有する。電極27は、量子ドット15のs-シェル励起子のエネルギーを電場制御する。
In these modified examples, the
一組の電極27に電圧を印加することで、シュタルク効果を利用して、量子ドット15中のs-シェル励起子エネルギーを微調整する。適切な電場を印加することによって、s-シェル励起子エネルギーと共振器14の共振エネルギーを合致させ、共振器効果(s-シェル励起子分子の再結合寿命を長引かせ、s-シェル励起子の再結合寿命を短くする)を確実にする。
By applying a voltage to the pair of
Stranski krastanow法などの手法によって自己形成的に形成された量子ドット15では、サイズばらつきに起因してエネルギーが不均一になる。この場合、量子ドット15のs-シェル励起子の再結合エネルギーに合わせて設計された共振器14を配置しても、量子ドット15のサイズばらつきによって、s-シェル励起子の再結合エネルギーEXと、共振器14の共振エネルギーEcavityの間に若干のエネルギー差が存在する可能性がある。そこで外部からの電場印加によってs-シェル励起子エネルギーを微調整し、共鳴条件を実現する。
In the
図8は、図7の電極27構造を用いた素子部23の構成例を示す図である。図8(A)は断面図、図8(B)は平面図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the
素子部23では、GaAs基板41上にドープ層42を介して、ポスト型共振器14が形成されている。ドープ層42は、n型またはp型の不純物がドープされた半導体層である。ポスト型共振器14の中央に量子ドット15が配置される。
In the
ポスト型共振器14の周囲に低屈折率の絶縁膜43を成膜し、所定の形状に加工する。絶縁膜43上に、トップ電極27aを形成する。トップ電極27aは、ポスト型共振器14にコンタクトするリング電極27bを有する。光を基板41の垂直方向(紙面の上方向)に取り出す場合、電場強度が強いポスト型共振器14の中心軸周辺での反射や遮蔽を取り除くのが望ましい。そのため、上部電極27aに接続するリング電極27bを設ける。ドープ層42上にボトム電極27cを配置する。ポスト型共振器14のDBR部(図4参照)の上端や下端の誘電体層に、p型またはn型の不純物をドープしてもよい。
An insulating
トップ電極27aとボトム電極27cの間に電圧を印加して、Ecavity=EXとなる電圧値を検知する。検知された電圧値で単一光子発生器10C、10Dを動作させる。これにより、素子部23の作製誤差による共振エネルギーEcavityのズレや、量子ドット15の形状ばらつきによる再結合エネルギーEX、EBXのズレが生じても、外部電場によってEXを調整することでEcavity=EX、Ecavity≠EBXの条件を実現できる。
By applying a voltage between the
<変形例2>
図9は、第1実施形態および第2実施形態の変形例2を示す。変形例2では、共振器14として二次元スラブスラブ形状のフォトニック結晶50を用いる。フォトニック結晶50は周期的な穴52を有する。穴52の径と間隔、および欠陥構造の形状・サイズを設計することでEcavity=EX、Ecavity≠EBXの条件が達成可能である。
<
FIG. 9 shows a second modification of the first embodiment and the second embodiment. In the second modification, a two-dimensional slab slab-shaped
フォトニック結晶50は、共振器層51を有する。共振器層51は、p-i-nのドープ構造を有する。図示はしないが、フォトニック結晶50中の欠陥構造が共振器14として機能する。同じく図示はしないが、共振器層51内で電場強度が最大になると考えられるi層の中心に、量子ドット15を有する量子ドット層を配置する。
The
共振器層51として、GaAs系やInP系の材料を用いることができる。基板71とp-i-n型の共振器層51の間に異種半導体材料のエッチング犠牲層72を配置する。エッチング犠牲層71は、たとえば共振器層51がGaAs系材料ならばAlGaAs層、共振器層51がInP系材料ならInGaAs層を用いることができる。電子線ビーム露光によるレジストパターニングの後に、エッチング犠牲層72を選択エッチングして、空気部(キャビティ)74を作り、スラブ型構造を実現することが可能である。
As the
図10は、フォトニック結晶60に電極構造75を設けた構成例を示す。フォトニック結晶60は、共振器層61として、n型ドープ層61n、ノンドープ層61i、p型ドープ層61pがこの順で積層された構成を有する。共振器層61内で電場強度が最大となると考えられるノンドープ層61iの中心に、量子ドット15を有する量子ドット層を配置する。共振器層61の材料や、エッチング犠牲層の配置は、図9と同様である。
FIG. 10 shows a configuration example in which the
フィトニック結晶60の欠陥(不図示)の周囲に、トップ電極としてリング型電極75bと、これに接続する電極線75aを形成する。また、n型ドープ層61n上の共振器から離れた場所にボトム電極75cを配置する。リング型電極75aとボトム電極75cの間に電場を印加して、Ecavity=EXとなる電圧値を検知し、その電圧値で単一光子発生器10C、10Dを動作させることができる。
Around the defect (not shown) of the phytonic crystal 60, a
上述した実施形態および変形例により、純度が高い単一光子発生器が実現される。 The above-described embodiments and modifications realize a single photon generator with high purity.
本発明は上述した実施形態および変形例に限定されるものではなく多様な変形が可能である。たとえば、光学フィルタ12は、s-シェル励起子の再結合発光(2番目に発生する単一光子)を、励起光およびs-シェル励起子分子の再結合発光(1番目の単一光子)から分離して取り出す構成としてもよい。また、s-シェル励起子分子の再結合発光(1番目に発生する単一光子)を、励起光およびs-シェル励起子の再結合発光(2番目の単一光子)から分離して取り出す構成としてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made. For example, the
以上の説明に対し、以下の付記を提示する。
(付記1)
半導体基板上に形成された単一の量子ドットと、
前記量子ドットに励起光を照射して前記量子ドットのs-シェル励起子分子状態を共鳴励起する励起光源と、
前記s-シェル励起子分子状態を形成する2つのs-シェル励起子のうち、s-シェル励起子の再結合エネルギーに共鳴し、かつs-シェル励起子分子の再結合エネルギーに共鳴しない共振エネルギーを有する共振器と、
前記励起光と前記s-シェル励起子分子の再結合発光から、前記s-シェル励起子の再結合発光を分離する光学フィルタと、
を備えることを特徴とする光子発生装置。
(付記2)
前記s-シェル励起子の前記再結合エネルギーをEX、前記s-シェル励起子分子の前記再結合エEネルギーをEBX、前記励起光のエネルギーをEPとすると、前記励起光は、
EP=(EX+EBX)/2
を満たすことを特徴とする付記1に記載の光子発生装置。
(付記3)
前記s-シェル励起子分子の前記再結合エネルギーEBXに等しいエネルギーの制御光を生成する制御光源、
をさらに有し、前記制御光源は、前記励起光の照射の後、前記励起光のパルス幅の数倍程度の時間をおいた後に、前記制御光を前記量子ドットへ照射することを特徴とする付記1または2に記載の光子発生装置。
(付記4)
前記励起光源は、前記s-シェル励起子分子状態を共鳴励起する前記励起光と、前記s-シェル励起子分子の前記再結合エネルギーに等しい制御光とを切り換え可能な可変光源であり、
前記励起光源は、前記励起光の照射の後、前記励起光のパルス幅の数倍の時間をおいた後に、前記制御光で前記量子ドットを照射することを特徴とする付記1または2に記載の光子発生装置。
(付記5)
前記量子ドットに電場を印加するための一対の電極、
をさらに有することを特徴とする付記1〜4のいずれかに記載の光子発生装置。
(付記6)
前記共振器はポスト型共振器であり、前記量子ドットは、前記ポスト型共振器内の最も電場強度が強くなる位置に配置されることを特徴とする付記1〜5のいずれかに記載の光子発生装置。
(付記7)
前記共振器はフォトニック結晶を用いた共振器であり、前記量子ドットは、前記フォトニック結晶中の最も電場強度が強くなる位置に配置されることを特徴とする付記1〜5のいずれかに記載の光子発生装置。
(付記8)
単一の量子ドットの周囲に、前記量子ドットのs-シェル励起子の再結合エネルギーに共鳴し、かつ前記量子ドットのs-シェル励起子分子の再結合エネルギーに共鳴しない共振エネルギーを有する共振器を配置し、
前記量子ドットを、励起光で照射してs-シェル励起子分子状態に共鳴励起し、
前記励起光と前記s-シェル励起子分子の再結合発光から、前記s-シェル励起子の再結合発光を分離する、
ことを特徴とする光子発生方法。
(付記9)
前記s-シェル励起子の前記再結合エネルギーをEX、前記s-シェル励起子分子の前記再結合エネルギーをEBX、前記励起光のエネルギーをEPとすると、前記励起光は、
EP=(EX+EBX)/2
を満たすことを特徴とする付記8に記載の光子発生方法。
(付記10)
前記励起光の照射の後、前記励起光のパルス幅の数倍の時間をおいた後に、前記量子ドットに、前記s-シェル励起子分子の前記再結合エネルギーに等しい制御パルスを照射し、
その後に、前記励起光と前記s-シェル励起子分子の前記再結合発光から、前記s-シェル励起子の前記再結合発光を分離する、
ことを特徴とする付記8または9に記載の光子発生方法。
(付記11)
エネルギー可変の光源を用いて、前記量子ドットに前記励起光を照射し、
前記励起光の照射の後に前記光源のエネルギーを切り換え、前記励起光のパルス幅の数倍の時間をおいた後に、前記s-シェル励起子分子の前記再結合エネルギーに等しい制御パルスを前記量子ドットに照射し、
その後に、前記励起光と前記s-シェル励起子分子の前記再結合発光から、前記s-シェル励起子の前記再結合発光を分離する、
ことを特徴とする付記8〜10のいずれかに記載の光子発生方法。
(付記12)
前記量子ドットに電場を印加し、前記量子ドットの前記s-シェル励起子の再結合エネルギーと前記共振器の前記共振エネルギーを一致させる、
ことを特徴とする付記8〜11のいずれかに記載の光子発生方法。
The following notes are presented for the above explanation.
(Appendix 1)
A single quantum dot formed on a semiconductor substrate;
An excitation light source that irradiates the quantum dots with excitation light to resonantly excite the s-shell exciton molecular state of the quantum dots;
Of the two s-shell excitons that form the s-shell exciton molecular state, the resonance energy resonates with the recombination energy of the s-shell exciton and does not resonate with the recombination energy of the s-shell exciton molecule. A resonator having
An optical filter for separating recombination emission of the s-shell exciton from recombination emission of the excitation light and the s-shell exciton molecule;
A photon generator characterized by comprising:
(Appendix 2)
The recombination energy E X of the s- shell excitons, the recombination d E energy of E BX of the s- shell biexciton, when the energy of the excitation light and E P, the excitation light,
E P = (E X + E BX ) / 2
The photon generator according to appendix 1, wherein:
(Appendix 3)
A control light source that generates control light having an energy equal to the recombination energy E BX of the s-shell exciton molecule;
The control light source irradiates the quantum dots with the control light after a period of several times the pulse width of the excitation light after the excitation light irradiation. The photon generator according to
(Appendix 4)
The excitation light source is a variable light source capable of switching between the excitation light for resonantly exciting the s-shell exciton molecule state and a control light equal to the recombination energy of the s-shell exciton molecule,
The supplementary
(Appendix 5)
A pair of electrodes for applying an electric field to the quantum dots;
The photon generator according to any one of appendices 1 to 4, further comprising:
(Appendix 6)
The photon according to any one of appendices 1 to 5, wherein the resonator is a post-type resonator, and the quantum dot is disposed at a position where the electric field strength is strongest in the post-type resonator. Generator.
(Appendix 7)
The resonator is a resonator using a photonic crystal, and the quantum dot is arranged at a position where the electric field strength is the strongest in the photonic crystal. The photon generator as described.
(Appendix 8)
A resonator having a resonance energy around a single quantum dot that resonates with the recombination energy of the s-shell exciton of the quantum dot and does not resonate with the recombination energy of the s-shell exciton molecule of the quantum dot And place
The quantum dot is irradiated with excitation light and resonantly excited into the s-shell exciton molecular state,
Separating the recombination emission of the s-shell exciton from the recombination emission of the excitation light and the s-shell exciton molecule;
A photon generation method characterized by the above.
(Appendix 9)
The recombination energy E X of the s- shell excitons, the recombination energy of E BX of the s- shell biexciton, when the energy of the excitation light and E P, the excitation light,
E P = (E X + E BX ) / 2
The photon generation method according to appendix 8, wherein:
(Appendix 10)
After the irradiation of the excitation light, after a time several times the pulse width of the excitation light, the quantum dot is irradiated with a control pulse equal to the recombination energy of the s-shell exciton molecule,
Then separating the recombination emission of the s-shell exciton from the excitation light and the recombination emission of the s-shell exciton molecule;
10. The photon generation method according to appendix 8 or 9, wherein
(Appendix 11)
Using a variable energy light source, the quantum dots are irradiated with the excitation light,
The energy of the light source is switched after the irradiation of the excitation light, and after a time several times the pulse width of the excitation light, a control pulse equal to the recombination energy of the s-shell exciton molecule is applied to the quantum dot. Irradiate
Then separating the recombination emission of the s-shell exciton from the excitation light and the recombination emission of the s-shell exciton molecule;
The photon generating method according to any one of appendices 8 to 10, characterized in that:
(Appendix 12)
Applying an electric field to the quantum dots to match the recombination energy of the s-shell excitons of the quantum dots with the resonance energy of the resonator;
The photon generation method according to any one of appendices 8 to 11, characterized in that:
10A、10B、10C、10D 単一光子発生装置
11 励起パルス発生器(励起光源)
12 光学フィルタ
13、23 素子部
14 共振器
15 量子ドット
16 制御パルス発生器
27、75電極
27a トップ電極
27b、75b リング電極
27c、75c ボトム電極
31、41、71 半導体基板
32、51,61 共振器層
33 量子ドット層
50、60 フォトニック結晶
10A, 10B, 10C, 10D
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記量子ドットに励起光を照射して前記量子ドットのs-シェル励起子分子状態を共鳴励起する励起光源と、
前記s-シェル励起子分子状態を形成する2つのs-シェル励起子のうち、s-シェル励起子の再結合エネルギーに共鳴し、かつs-シェル励起子分子の再結合エネルギーに共鳴しない共振エネルギーを有する共振器と、
前記励起光と前記s-シェル励起子分子の再結合発光から、前記s-シェル励起子の再結合発光を分離する光学フィルタと、
を備えることを特徴とする光子発生装置。 A single quantum dot formed on a semiconductor substrate;
An excitation light source that irradiates the quantum dots with excitation light to resonantly excite the s-shell exciton molecular state of the quantum dots;
Of the two s-shell excitons that form the s-shell exciton molecular state, the resonance energy resonates with the recombination energy of the s-shell exciton and does not resonate with the recombination energy of the s-shell exciton molecule. A resonator having
An optical filter for separating recombination emission of the s-shell exciton from recombination emission of the excitation light and the s-shell exciton molecule;
A photon generator characterized by comprising:
EP=(EX+EBX)/2
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光子発生装置。 The recombination energy E X of the s- shell excitons, the recombination d E energy of E BX of the s- shell biexciton, when the energy of the excitation light and E P, the excitation light,
E P = (E X + E BX ) / 2
The photon generator according to claim 1, wherein:
をさらに有し、前記制御光源は、前記励起光の照射の後、前記励起光のパルス幅の数倍の時間をおいた後に、前記制御光を前記量子ドットへ照射することを特徴とする請求項1または2に記載の光子発生装置。 A control light source that generates control light having an energy equal to the recombination energy of the s-shell exciton molecule;
The control light source irradiates the quantum dots with the control light after waiting for several times the pulse width of the excitation light after irradiation with the excitation light. Item 3. The photon generator according to Item 1 or 2.
前記励起光源は、前記励起光の照射の後、前記励起光のパルス幅の数倍の時間をおいた後に、前記制御光で前記量子ドットを照射することを特徴とする請求項1または2に記載の光子発生装置。 The excitation light source is a variable light source capable of switching between the excitation light for resonantly exciting the s-shell exciton molecule state and a control light equal to the recombination energy of the s-shell exciton molecule,
The said excitation light source irradiates the said quantum dot with the said control light, after the time of several times the pulse width of the said excitation light after irradiation of the said excitation light, It is characterized by the above-mentioned. The photon generator as described.
前記量子ドットを、励起光で照射してs-シェル励起子分子状態に共鳴励起し、
前記励起光と前記s-シェル励起子分子の再結合発光から、前記s-シェル励起子の再結合発光を分離する、
ことを特徴とする光子発生方法。 A resonator having a resonance energy around a single quantum dot that resonates with the recombination energy of the s-shell exciton of the quantum dot and does not resonate with the recombination energy of the s-shell exciton molecule of the quantum dot And place
The quantum dot is irradiated with excitation light and resonantly excited into the s-shell exciton molecular state,
Separating the recombination emission of the s-shell exciton from the recombination emission of the excitation light and the s-shell exciton molecule;
A photon generation method characterized by the above.
EP=(EX+EBX)/2
を満たすことを特徴とする請求項5に記載の光子発生方法。 The recombination energy E X of the s- shell excitons, the recombination energy of E BX of the s- shell biexciton, when the energy of the excitation light and E P, the excitation light,
E P = (E X + E BX ) / 2
The photon generation method according to claim 5, wherein:
その後に、前記励起光と前記s-シェル励起子分子の前記再結合発光から、前記s-シェル励起子の前記再結合発光を分離する、
ことを特徴とする請求項5または6に記載の光子発生方法。 After the irradiation of the excitation light, after a time several times the pulse width of the excitation light, the quantum dot is irradiated with a control pulse equal to the recombination energy of the s-shell exciton molecule,
Then separating the recombination emission of the s-shell exciton from the excitation light and the recombination emission of the s-shell exciton molecule;
The photon generation method according to claim 5 or 6, wherein
前記励起光の照射の後に前記光源のエネルギーを切り換え、前記励起光のパルス幅の数倍の時間をおいた後に、前記s-シェル励起子分子の前記再結合エネルギーに等しい制御パルスを前記量子ドットに照射し、
その後に、前記励起光と前記s-シェル励起子分子の前記再結合発光から、前記s-シェル励起子の前記再結合発光を分離する、
ことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の光子発生方法。 Using a variable energy light source, the quantum dots are irradiated with the excitation light,
The energy of the light source is switched after the irradiation of the excitation light, and after a time several times the pulse width of the excitation light, a control pulse equal to the recombination energy of the s-shell exciton molecule is applied to the quantum dot. Irradiate
Then separating the recombination emission of the s-shell exciton from the excitation light and the recombination emission of the s-shell exciton molecule;
The photon generating method according to any one of claims 5 to 7, wherein
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