We report on the realization of a quantum dot (QD) based single-photon source with a record-high single-photon emission rate. The quantum light source consists of an InGaAs QD which is deterministically integrated within a monolithic microlens with a distributed Bragg reflector as back-side mirror, which is triggered using the frequency-doubled emission of a mode-locked vertical-external-cavity surface-emitting laser (ML-VECSEL). The utilized compact and stable laser system allows us to excite the single-QD microlens at a wavelength of 508 nm with a pulse repetition rate close to 500 MHz at a pulse width of 4.2 ps. Probing the photon statistics of the emission from a single QD state at saturation, we demonstrate single-photon emission of the QD-microlens chip with g(2)(0) < 0.03 at a record-high single-photon flux of (143 ± 16) MHz collected by the first lens of the detection system. Our approach is fully compatible with resonant excitation schemes using wavelength tunable ML-VECSELs, which will optimize the quantum optical properties of the single-photon emission in terms of photon indistinguishability.

1.
E.
Knill
,
R.
Laflamme
, and
G. J. A.
Milburn
,
Nature
409
,
46
(
2001
).
2.
P.
Michler
,
A.
Kiraz
,
C.
Becher
,
W. V.
Schoenfeld
,
P. M.
Petroff
,
L.
Zhang
,
E.
Hu
, and
A.
Imamoğlu
,
Science
290
,
2282
(
2000
).
3.
J.
Kim
,
O.
Benson
,
H.
Kan
, and
Y.
Yamamoto
,
Nature
397
,
500
(
1999
).
4.
Z.
Yuan
,
B. E.
Kardynal
,
R. M.
Stevenson
,
A. J.
Shields
,
C. J.
Lobo
,
K.
Cooper
,
N. S.
Beattie
,
D. A.
Ritchie
, and
M.
Pepper
,
Science
295
,
102
(
2002
).
5.
D. J. P.
Ellis
,
A. J.
Bennett
,
S. J.
Dewhurst
,
C. A.
Nicoll
,
D. A.
Ritchie
, and
A. J.
Shields
,
New J. Phys.
10
,
043035
(
2008
).
6.
W.
Unrau
,
D.
Quandt
,
J.-H.
Schulze
,
T.
Heindel
,
T. D.
Germann
,
O.
Hitzemann
,
A.
Strittmatter
,
S.
Reitzenstein
,
U.
Pohl
, and
D.
Bimberg
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
211119
(
2012
).
7.
T.
Heindel
,
C.
Schneider
,
M.
Lermer
,
S. H.
Kwon
,
T.
Braun
,
S.
Reitzenstein
,
S.
Höfling
,
M.
Kamp
, and
A.
Forchel
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
011107
(
2010
).
8.
M.
Rau
,
T.
Heindel
,
S.
Unsleber
,
T.
Braun
,
J.
Fischer
,
S.
Frick
,
S.
Nauerth
,
C.
Schneider
,
G.
Vest
,
S.
Reitzenstein
,
M.
Kamp
,
A.
Forchel
,
S.
Höfling
, and
H.
Weinfurter
,
New J. Phys.
16
,
043003
(
2014
).
9.
A.
Lochmann
,
E.
Stock
,
J.
Töfflinger
,
W.
Unrau
,
A.
Toropov
,
A.
Bakarov
,
V.
Haisler
, and
D.
Bimberg
,
Electron. Lett.
45
,
566
(
2009
).
10.
F.
Hargart
,
C. A.
Kessler
,
T.
Schwarzbäck
,
E.
Koroknay
,
S.
Weidenfeld
,
M.
Jetter
, and
P.
Michler
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
011126
(
2013
).
11.
C.
Santori
,
D.
Fattal
,
J.
Vučković
,
G. S.
Solomon
, and
Y.
Yamamoto
,
Nature
419
,
594
(
2002
).
12.
P.
Gold
,
A.
Thoma
,
S.
Maier
,
S.
Reitzenstein
,
C.
Schneider
,
S.
Höfling
, and
M.
Kamp
,
Phys. Rev. B
89
,
035313
(
2014
).
13.
A.
Muller
,
E. B.
Flagg
,
P.
Bianucci
,
X. Y.
Wang
,
D. G.
Deppe
,
W.
Ma
,
J.
Zhang
,
G. J.
Salamo
,
M.
Xiao
, and
C. K.
Shih
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
187402
(
2007
).
14.
C.
Matthiesen
,
A. N.
Vamivakas
, and
M.
Atatüre
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
093602
(
2012
).
15.
Y.-M.
He
,
Y.
He
,
Y.-J.
Wei
,
D.
Wu
,
M.
Atatüre
,
C.
Schneider
,
S.
Höfling
,
M.
Kamp
,
C.-Y.
Lu
, and
J.-W.
Pan
,
Nat. Nanotechnol.
8
,
213
(
2013
).
16.
L.
Turyanska
,
A.
Baumgartner
,
A.
Chaggar
,
A.
Patanè
,
L.
Eaves
, and
M.
Henini
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
092106
(
2006
).
17.
A.
Baumgartner
,
E.
Stock
,
A.
Patanè
,
L.
Eaves
,
M.
Henini
, and
D.
Bimberg
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
257401
(
2010
).
18.
M. J.
Conterio
,
N.
Sköld
,
D. J. P.
Ellis
,
I.
Farrer
,
D. A.
Ritchie
, and
A. J.
Shields
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
162108
(
2013
).
19.
P.
Munnelly
,
T.
Heindel
,
M. M.
Karow
,
S.
Höfling
,
M.
Kamp
,
C.
Schneider
, and
S.
Reitzenstein
,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
21
,
1900609
(
2015
).
20.
M.
Gschrey
,
F.
Gericke
,
A.
Schüßler
,
R.
Schmidt
,
J.-H.
Schulze
,
T.
Heindel
,
S.
Rodt
,
A.
Strittmatter
, and
S.
Reitzenstein
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
251113
(
2013
).
21.
M.
Gschrey
,
A.
Thoma
,
P.
Schnauber
,
M.
Seifried
,
R.
Schmidt
,
B.
Wohlfeil
,
L.
Krüger
,
J.-H.
Schulze
,
T.
Heindel
,
S.
Burger
,
F.
Schmidt
,
A.
Strittmatter
,
S.
Rodt
, and
S.
Reitzenstein
,
Nat. Commun.
6
,
7662
(
2015
).
22.
M.
Gschrey
,
R.
Schmidt
,
J.-H.
Schulze
,
A.
Strittmatter
,
S.
Rodt
, and
S.
Reitzenstein
,
J. Vac. Sci. Technol., B
33
,
021603
(
2015
).
23.
M.
Gaafar
,
C.
Möller
,
M.
Wichmann
,
B.
Heinen
,
B.
Kunert
,
A.
Rahimi-Iman
,
W.
Stolz
, and
M.
Koch
,
Electron. Lett.
50
,
542
(
2014
).
24.
B.
Heinen
,
T. L.
Wang
,
M.
Sparenberg
,
A.
Weber
,
B.
Kunert
,
J.
Hader
,
S. W.
Koch
,
J. V.
Moloney
,
M.
Koch
, and
W.
Stolz
,
Electron. Lett.
48
,
516
(
2012
).
25.
F.
Zhang
,
B.
Heinen
,
M.
Wichmann
,
C.
Möller
,
B.
Kunert
,
A.
Rahimi-Iman
,
W.
Stolz
, and
M.
Koch
,
Opt. Express
22
,
12817
(
2014
).
26.
A.
Schlehahn
,
L.
Krüger
,
M.
Gschrey
,
J.-H.
Schulze
,
S.
Rodt
,
A.
Strittmatter
,
T.
Heindel
, and
S.
Reitzenstein
,
Rev. Sci. Instrum.
86
,
013113
(
2015
).
27.
J.
Claudon
,
J.
Bleuse
,
N. S.
Malik
,
M.
Bazin
,
P.
Jaffrennou
,
N.
Gregersen
,
C.
Sauvan
,
P.
Lalanne
, and
J.-M.
Gérard
,
Nat. Photonics
4
,
174
177
(
2010
).
28.
O.
Gazzano
,
S.
Michaelis de Vasconcellos
,
C.
Arnold
,
A.
Nowak
,
E.
Galopin
,
I.
Sagnes
,
L.
Lanco
,
A.
Lemaître
, and
P.
Senellart
,
Nat. Commun.
4
,
1425
(
2013
).
29.
T.
Heindel
,
C.
Schneider
,
M.
Lermer
,
S.
Höfling
,
S.
Reitzenstein
,
L.
Worschech
, and
A.
Forchel
,
J. Phys.: Conf. Ser.
245
,
012005
(
2010
).
30.
J.
Zhang
,
F.
Ding
,
E.
Zallo
,
R.
Trotta
,
B.
Höfer
,
L.
Han
,
S.
Kumar
,
Y.
Huo
,
A.
Rastelli
, and
O. G.
Schmidt
,
Nano Lett.
13
,
5808
(
2013
).
31.
C.
Schneider
,
T.
Heindel
,
A.
Huggenberger
,
T. A.
Niederstrasser
,
S.
Reitzenstein
,
A.
Forchel
,
S.
Höfling
, and
M.
Kamp
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
091108
(
2012
).
32.
A.
Strittmatter
,
A.
Schliwa
,
J.-H.
Schulze
,
T. D.
Germann
,
A.
Dreismann
,
O.
Hitzemann
,
E.
Stock
,
I. A.
Ostapenko
,
S.
Rodt
,
W.
Unrau
,
U. W.
Pohl
,
A.
Hoffmann
,
D.
Bimberg
, and
V.
Haisler
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
093111
(
2012
).
33.
O.
Fedorych
,
C.
Kruse
,
A.
Ruban
,
D.
Hommel
,
G.
Bacher
, and
T.
Kümmell
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
061114
(
2012
).
34.
S.
Deshpande
,
T.
Frost
,
A.
Hazari
, and
P.
Bhattacharya
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
141109
(
2014
).
You do not currently have access to this content.