A plasmonic microcavity providing broadband control of spontaneous emission for large and sparse semiconductor quantum dots emitting at telecommunications wavelengths is proposed. By designing and fabricating such a cavity, we demonstrate a broadband Purcell effect with spontaneous emission enhancement over a broad spectral range of Δλ20 nm with a 3.9-fold maximum enhancement, as well as inhibition over Δλ100 nm around 1.3 μm. The broadband feature relaxes the constraint on spectral matching between the dot emission and the cavity mode, favourable for implementing efficient non-classical light sources or nanoscale lasers.

1.
E. M.
Purcell
,
Phys. Rev.
69
,
37
(
1946
).
2.
P.
Goy
,
J. M.
Raimond
,
M.
Gross
, and
S.
Haroche
,
Phys. Rev. Lett.
50
,
1903
(
1983
).
3.
J. M.
Gérard
,
B.
Sermage
,
B.
Gayral
,
B.
Legrand
,
E.
Costard
, and
V.
Thierry-Mieg
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
1110
(
1998
).
4.
A.
Kiraz
,
P.
Michler
,
C.
Becher
,
B.
Gayral
,
A.
Imamoglu
,
L.
Zhang
,
E.
Hu
,
W. V.
Schoenfeld
, and
P. M.
Petroff
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
3932
(
2001
).
5.
M.
Bayer
,
T. L.
Reinecke
,
F.
Weidner
,
A.
Larionov
,
A.
McDonald
, and
A.
Forchel
,
Phys. Rev. Lett.
86
,
3168
(
2001
).
6.
D.
Englund
,
D.
Fattal
,
E.
Waks
,
G. S.
Solomon
,
B.
Zhang
,
T.
Nakaoka
,
Y.
Arakawa
,
Y.
Yamamoto
, and
J.
Vuckovic
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
013904
(
2005
).
7.
A.
Badolato
,
K.
Hennessy
,
M.
Atatüre
,
J.
Dreiser
,
E.
Hu
,
P. M.
Petroff
, and
A.
Imamoglu
,
Science
308
,
1158
(
2005
).
8.
M.
Larqué
,
I.
Robert-Philip
, and
A.
Beveratos
,
Phys. Rev. A
77
,
042118
(
2008
).
9.
I. S.
Maksymov
,
M.
Besbes
,
J.-P.
Hugonin
,
J.
Yang
,
A.
Beveratos
,
I.
Sagnes
,
I.
Robert-Philip
, and
P.
Lalanne
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
180502
(
2010
).
10.
C.
Santori
,
D.
Fattal
,
J.
Vuckovic
,
G. S.
Solomon
, and
Y.
Yamamoto
,
Nature
419
,
594
(
2002
).
11.
A.
Dousse
,
J.
Suffczynski
,
A.
Beveratos
,
O.
Krebs
,
A.
Lemaître
,
I.
Sagnes
,
J.
Bloch
,
P.
Voisin
, and
P.
Senellart
,
Nature
466
,
217
(
2010
).
12.
O.
Painter
,
R. K.
Lee
,
A.
Scherer
,
A.
Yariv
,
J. D.
O'Brien
,
P. D.
Dapkus
, and
I.
Kim
,
Science
284
,
1819
(
1999
).
13.
R.
Colombelli
,
K.
Srinivasan
,
M.
Troccoli
,
O.
Painter
,
C. F.
Gmachl
,
D. M.
Tennant
,
A. M.
Sergent
,
D. L.
Sivco
,
A. Y.
Cho
, and
F.
Capasso
,
Science
302
,
1374
(
2003
).
14.
M.
Khajavikhan
,
A.
Simic
,
M.
Katz
,
J. H.
Lee
,
B.
Slutsky
,
A.
Mizrahi
,
V.
Lomakin
, and
Y.
Fainman
,
Nature
482
,
204
(
2012
).
15.
L. P.
Balet
,
M.
Francardi
,
A.
Gerardino
,
N.
Chauvin
,
B.
Alloing
,
C.
Zinoni
,
C.
Monat
,
L.
Li
,
N.
Le Thomas
,
R.
Houdré
, and
A.
Fiore
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
123115
(
2007
).
16.
N.
Chauvin
,
P.
Nedel
,
C.
Seassal
,
B.
Ben Bakir
,
X.
Letartre
,
M.
Gendry
,
A.
Fiore
, and
P.
Viktorovitch
,
Phys. Rev. B
80
,
045315
(
2009
).
17.
A.
Dousse
,
L.
Lancon
,
J.
Suffczynski
,
E.
Semenova
,
A.
Miard
,
A.
Lemaître
,
I.
Sagnes
,
C.
Roblin
,
J.
Bloch
, and
P.
Senellart
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
267404
(
2008
).
18.
A.
Surrente
,
M.
Felici
,
P.
Gallo
,
B.
Dwir
,
A.
Rudra
,
G.
Biasiol
,
L.
Sorba
, and
E.
Kapon
,
Nanotechnology
22
,
465203
(
2011
).
19.
D.
Dalacu
,
K.
Mnaymneh
,
V.
Sazonova
,
P. J.
Poole
,
G. C.
Aers
,
J.
Lapointe
,
R.
Cheriton
,
A. J.
SpringThorpe
, and
R.
Williams
,
Phys. Rev. B
82
,
033301
(
2010
).
20.
C.
Belacel
,
B.
Habert
,
F.
Bigourdan
,
F.
Marquier
,
J.-P.
Hugonin
,
S.
Michaelis de Vasconcellos
,
X.
Lafosse
,
L.
Coolen
,
C.
Schwob
,
C.
Javaux
,
B.
Dubertret
,
J.-J.
Greffet
,
P.
Senellart
, and
A.
Maitre
,
Nano Lett.
13
,
1516
(
2013
).
21.
S.
Kühn
,
U.
Hakanson
,
L.
Rogobete
, and
V.
Sandoghdar
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
017402
(
2006
).
22.
J. T.
Choy
,
B. J. M.
Hausmann
,
T. M.
Babinec
,
I.
Bulu
,
M.
Khan
,
P.
Maletinsky
,
A.
Yacoby
, and
M.
Loncar
,
Nature Photon.
5
,
738
(
2011
).
23.
B.
Fain
,
I.
Robert-Philip
,
A.
Beveratos
,
C.
David
,
Z.-Z.
Wang
,
I.
Sagnes
, and
J.-C.
Girard
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
126808
(
2012
).
24.
D.
Elvira
,
R.
Hostein
,
B.
Fain
,
L.
Monniello
,
A.
Michon
,
G.
Beaudoin
,
R.
Braive
,
I.
Robert-Philip
,
I.
Abram
,
I.
Sagnes
, and
A.
Beveratos
,
Phys. Rev. B
84
,
195302
(
2011
).
25.
A.
Michon
,
R.
Hostein
,
G.
Patriarche
,
N.
Gogneau
,
G.
Beaudoin
,
A.
Beveratos
,
I.
Robert-Philip
,
S.
Laurent
,
S.
Sauvage
,
P.
Boucaud
, and
I.
Sagnes
,
J. Appl. Phys.
104
,
043504
(
2008
).
26.
O.
Gazzano
,
S.
Michaelis de Vasconcellos
,
K.
Gauthron
,
C.
Symonds
,
J.
Bloch
,
P.
Voisin
,
J.
Bellessa
,
A.
Lemaître
, and
P.
Senellart
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
247402
(
2011
).
27.
M. T.
Hill
,
Y.-S.
Oei
,
B.
Smalbrugge
,
Y.
Zhu
,
T.
de Vries
,
P. J.
van Veldhoven
,
F. W. M.
van Otten
,
T. J.
Eijkemans
,
J. P.
Turkiewicz
,
H.
de Waardt
,
E. J.
Geluk
,
S.-H.
Kwon
,
Y.-H.
Lee
,
R.
Nötzel
, and
M. K.
Smit
,
Nature Photon.
1
,
589
(
2007
).
You do not currently have access to this content.