We present an on-chip beamsplitter operating on a single-photon level by means of a quasi-resonantly driven InGaAs/GaAs quantum dot. The single photons are guided by rib waveguides and split into two arms by an evanescent field coupler. Although the waveguides themselves support the fundamental TE and TM modes, the measured degree of polarization (∼90%) reveals the main excitation and propagation of the TE mode. We observe the preserved single-photon nature of a quasi-resonantly excited quantum dot by performing a cross-correlation measurement on the two output arms of the beamsplitter. Additionally, the same quantum dot is investigated under resonant excitation, where the same splitting ratio is observed. An autocorrelation measurement with an off-chip beamsplitter on a single output arm reveal the single-photon nature after evanescent coupling inside the on-chip splitter. Due to their robustness, adjustable splitting ratio, and their easy implementation, rib waveguide beamsplitters with embedded quantum dots provide a promising step towards fully integrated quantum circuits.

1.
E.
Knill
,
R.
Laflamme
, and
G. J.
Milburn
,
Nature
409
,
46
52
(
2001
).
2.
J. L.
O'Brien
,
G. J.
Pryde
,
A. G.
White
,
T. C.
Ralph
, and
D.
Branning
,
Nature
426
,
264
267
(
2003
).
3.
S.
Gasparoni
,
J.-W.
Pan
,
P.
Walther
,
T.
Rudolph
, and
A.
Zeilinger
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
020504
(
2004
).
4.
A.
Politi
,
M. J.
Cryan
,
J. G.
Rarity
,
S.
Yu
, and
J. L.
O'Brien
,
Science
320
,
646
649
(
2008
).
5.
A.
Politi
,
J. C. F.
Matthews
, and
J. L.
O'Brien
,
Science
325
,
1221
(
2009
).
6.
A.
Peruzzo
,
P.
Shadbolt
,
N.
Brunner
,
S.
Popescu
, and
J. L.
O'Brien
,
Science
338
,
634
637
(
2012
).
7.
J. B.
Spring
,
B. J.
Metcalf
,
P. C.
Humphreys
,
W. S.
Kolthammer
,
X.-M.
Jin
,
M.
Barbieri
,
A.
Datta
,
N.
Thomas-Peter
,
N. K.
Langford
,
D.
Kundys
,
J. C.
Gates
,
B. J.
Smith
,
P. G. R.
Smith
, and
I. A.
Walmsley
,
Science
339
,
798
801
(
2013
).
8.
M.
Benyoucef
,
H. S.
Lee
,
J.
Gabel
,
T. W.
Kim
,
H. L.
Park
,
A.
Rastelli
, and
O. G.
Schmidt
,
Nano Lett.
9
,
304
307
(
2009
).
9.
M.
Wiesner
,
W.-M.
Schulz
,
C.
Kessler
,
M.
Reischle
,
S.
Metzner
,
F.
Bertram
,
J.
Christen
,
R.
Roßbach
,
M.
Jetter
, and
P.
Michler
,
Nanotechnology
23
,
335201
(
2012
).
10.
M.
Benyoucef
and
J. P.
Reithmaier
,
Semicond. Sci. Technol.
28
,
094004
(
2013
).
11.
J. E.
Sharping
,
K. F.
Lee
,
M. A.
Foster
,
A. C.
Turner
,
B. S.
Schmidt
,
M.
Lipson
,
A. L.
Gaeta
, and
P.
Kumar
,
Opt. Express
14
,
12388
12393
(
2006
).
12.
J. W.
Silverstone
,
D.
Bonneau
,
K.
Ohira
,
N.
Suzuki
,
H.
Yoshida
,
N.
Iizuka
,
M.
Ezaki
,
C. M.
Natarajan
,
M. G.
Tanner
,
R. H.
Hadfield
,
V.
Zwiller
,
G. D.
Marshall
,
J. G.
Rarity
,
J. L.
O'Brien
, and
M. G.
Thompson
,
Nat. Photonics
8
,
104
108
(
2014
).
13.
A. D.
Ferguson
,
A.
Kuver
,
J. M.
Heaton
,
Y.
Zhou
,
C. M.
Snowden
, and
S.
Iezekiel
,
IEE Proc.: Optoelectron.
153
,
51
56
(
2006
).
14.
P.
Michler
,
A.
Kiraz
,
C.
Becher
,
W. V.
Schoenfeld
,
P. M.
Petroff
,
L.
Zhang
,
E.
Hu
, and
A.
Imamoglu
,
Science
290
,
2282
2285
(
2000
).
15.
R. J.
Young
,
R. M.
Stevenson
,
P.
Atkinson
,
K.
Cooper
,
D. A.
Ritchie
, and
A. J.
Shields
,
New J. Phys.
8
,
29
(
2006
).
16.
N.
Akopian
,
N. H.
Lindner
,
E.
Poem
,
Y.
Berlatzky
,
J.
Avron
,
D.
Gershoni
,
B. D.
Gerardot
, and
P. M.
Petroff
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
130501
(
2006
).
17.
A.
Schwagmann
,
S.
Kalliakos
,
I.
Farrer
,
J. P.
Griffiths
,
G. A. C.
Jones
,
D. A.
Ritchie
, and
A. J.
Shields
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
261108
(
2011
).
18.
A.
Laucht
,
S.
Pütz
,
T.
Günthner
,
N.
Hauke
,
R.
Saive
,
S.
Frédérick
,
M.
Bichler
,
M.-C.
Amann
,
A. W.
Holleitner
,
M.
Kaniber
, and
J. J.
Finley
,
Phys. Rev. X
2
,
011014
(
2012
).
19.
P.
Stepanov
,
A.
Delga
,
X.
Zang
,
J.
Bleuse
,
E.
Dupuy
,
E.
Peinke
,
P.
Lalanne
,
J.-M.
Grard
, and
J.
Claudon
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
041112
(
2015
).
20.
N.
Prtljaga
,
R. J.
Coles
,
J.
O'Hara
,
B.
Royall
,
E.
Clarke
,
A. M.
Fox
, and
M. S.
Skolnick
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
231107
(
2014
).
21.
K. D.
Jöns
,
U.
Rengstl
,
M.
Oster
,
F.
Hargart
,
M.
Heldmaier
,
S.
Bounouar
,
S. M.
Ulrich
,
M.
Jetter
, and
P.
Michler
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
48
,
085101
(
2015
).
22.
J. P.
Sprengers
,
A.
Gaggero
,
D.
Sahin
,
S.
Jahanmirinejad
,
G.
Frucci
,
F.
Mattioli
,
R.
Leoni
,
J.
Beetz
,
M.
Lermer
,
M.
Kamp
,
S.
Höfling
,
R.
Sanjines
, and
A.
Fiore
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
181110
(
2011
).
23.
G.
Reithmaier
,
S.
Lichtmannecker
,
T.
Reichert
,
P.
Hasch
,
K.
Müller
,
M.
Bichler
,
R.
Gross
, and
J. J.
Finley
,
Sci. Rep.
3
,
1901
(
2013
).
24.
R. B.
Patel
,
A. J.
Bennett
,
I.
Farrer
,
C. A.
Nicoll
,
D. A.
Ritchie
, and
A. J.
Shields
,
Nat. Photonics
4
,
632
635
(
2010
).
25.
E. B.
Flagg
,
A.
Muller
,
S. V.
Polyakov
,
A.
Ling
,
A.
Migdall
, and
G. S.
Solomon
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
137401
(
2010
).
26.
P.
Gold
,
A.
Thoma
,
S.
Maier
,
S.
Reitzenstein
,
C.
Schneider
,
S.
Höfling
, and
M.
Kamp
,
Phys. Rev. B
89
,
035313
(
2014
).
27.
M. N.
Makhonin
,
J. E.
Dixon
,
R. J.
Coles
,
B.
Royall
,
I. J.
Luxmoore
,
E.
Clarke
,
M.
Hugues
,
M. S.
Skolnick
, and
A. M.
Fox
,
Nano Lett.
14
,
6997
7002
(
2014
), PMID: 25381734.
28.
S. G.
Johnson
and
J. D.
Joannopoulos
,
Opt. Express
8
,
173
190
(
2001
).
29.
A. F.
Oskooi
,
D.
Roundy
,
M.
Ibanescu
,
P.
Bermel
,
J. D.
Joannopoulos
, and
S. G.
Johnson
,
Comput. Phys. Commun.
181
,
687
702
(
2010
).
30.
G.
Sallen
,
A.
Tribu
,
T.
Aichele
,
R.
André
,
L.
Besombes
,
C.
Bougerol
,
M.
Richard
,
S.
Tatarenko
,
K.
Kheng
, and
J.-P.
Poizat
,
Nat. Photonics
4
,
696
699
(
2010
).
31.
S.
Ates
,
S. M.
Ulrich
,
S.
Reitzenstein
,
A.
Löffler
,
A.
Forchel
, and
P.
Michler
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
167402
(
2009
).
32.
K. D.
Jöns
,
P.
Atkinson
,
M.
Müller
,
M.
Heldmaier
,
S. M.
Ulrich
,
O. G.
Schmidt
, and
P.
Michler
,
Nano Lett.
13
,
126
130
(
2013
).
You do not currently have access to this content.