We demonstrate cryogenic, electrically injected, waveguide-coupled Si light-emitting diodes (LEDs) operating at 1.22 μm. The active region of the LED consists of W centers implanted in the intrinsic region of a p-i-n diode. The LEDs are integrated on waveguides with superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs). We demonstrate the scalability of this platform with an LED coupled to eleven SNSPDs in a single integrated photonic device.
References
1.
Z.
Zhou
, B.
Yin
, and J.
Michel
, Light: Sci. Appl.
4
, e358
(2015
).2.
D.
Liang
and J. E.
Bowers
, Nat. Photonics
4
, 511
(2010
).3.
M. A.
Manheimer
, IEEE Trans. Appl. Supercond.
25
, 1
(2015
).4.
J. M.
Shainline
, S. M.
Buckley
, R. P.
Mirin
, and S. W.
Nam
, Phys. Rev. Appl.
7
, 034013
(2017
).5.
G.
Davies
, Phys. Rep.
176
, 83
(1989
).6.
J.
Shainline
and J.
Xu
, Laser Photonics Rev.
1
, 334
(2007
).7.
P. L.
Bradfield
, T. G.
Brown
, and D. G.
Hall
, Appl. Phys. Lett.
55
, 100
(1989
).8.
S.
Libertino
, S.
Coffa
, and M.
Saggio
, Mater. Sci. Semicond. Process.
3
, 375
(2000
).9.
E.
Rotem
, J. M.
Shainline
, and J. M.
Xu
, Appl. Phys. Lett.
91
, 051127
(2007
).10.
J.
Bao
, M.
Tabbal
, T.
Kim
, S.
Charnvanichborikarn
, J. S.
Williams
, M. J.
Aziz
, and F.
Capasso
, Opt. Express
15
, 6727
(2007
).11.
M. A.
Lourenço
and K. P.
Homewood
, Semicond. Sci. Technol.
23
, 064005
(2008
).12.
R.
Lo Savio
, S. L.
Portalupi
, D.
Gerace
, A.
Shakoor
, T. F.
Krauss
, L.
O'Faolain
, L. C.
Andreani
, and M.
Galli
, Appl. Phys. Lett.
98
, 201106
(2011
).13.
H.
Sumikura
, E.
Kuramochi
, H.
Taniyama
, and M.
Notomi
, Sci. Rep.
4
, 5040
(2014
).14.
Y.
Yang
, J.
Bao
, C.
Wang
, and M. J.
Aziz
, J. Appl. Phys.
107
, 123109
(2010
).15.
H. T.
Nguyen
, F. E.
Rougieux
, B.
Mitchell
, and D.
Macdonald
, J. Appl. Phys.
115
, 043710
(2014
).16.
A.
Carvalho
, R.
Jones
, J.
Coutinho
, and P. R.
Briddon
, Phys. Rev. B
72
, 155208
(2005
).17.
I.
Santos
, M.
Aboy
, P.
López
, L. A.
Marqués
, and L.
Pelaz
, J. Phys. D: Appl. Phys.
49
, 075109
(2016
).18.
G.
Davies
, E. C.
Lightowlers
, and Z. E.
Ciechanowska
, J. Phys. C: Solid State Phys.
20
, 191
(1987
).19.
F.
Marsili
, V. B.
Verma
, J. A.
Stern
, S.
Harrington
, A. E.
Lita
, T.
Gerrits
, I.
Vayshenker
, B.
Baek
, M. D.
Shaw
, R. P.
Mirin
, and S. W.
Nam
, Nat. Photonics
7
, 210
(2013
).20.
J. M.
Shainline
, S. M.
Buckley
, N.
Nader
, C. M.
Gentry
, K. C.
Cossel
, J. W.
Cleary
, M.
Popović
, N. R.
Newbury
, S. W.
Nam
, and R. P.
Mirin
, Opt. Express
25
, 10322
(2017
).21.
B.
Baek
, A. E.
Lita
, V.
Verma
, and S. W.
Nam
, Appl. Phys. Lett.
98
, 251105
(2011
).22.
S.
Pathak
, P.
Dumon
, D.
Van Thourhout
, and W.
Bogaerts
, IEEE Photonics J.
6
, 1
(2014
).23.
C.
Schuck
, X.
Guo
, L.
Fan
, X.
Ma
, M.
Poot
, and H. X.
Tang
, Nature Commun.
7
, 10352
(2016
).24.
T.
Lund-Hansen
, S.
Stobbe
, B.
Julsgaard
, H.
Thyrrestrup
, T.
Sünner
, M.
Kamp
, A.
Forchel
, and P.
Lodahl
, Phys. Rev. Lett.
101
, 113903
(2008
).25.
L.
Chen
, D.
Schwarzer
, V. B.
Verma
, M. J.
Stevens
, F.
Marsili
, R. P.
Mirin
, S. W.
Nam
, and A. M.
Wodtke
, Acc. Chem. Res.
50
(6
), 1400
(2017
).26.
K. J.
Morse
, R. J. S.
Abraham
, H.
Riemann
, N. V.
Abrosimov
, P.
Becker
, H.-J.
Pohl
, M. L. W.
Thewalt
, and S.
Simmons
, Science Advances
3
(7
), e1700930
(2017
).27.
S.
Khasminskaya
, F.
Pyatkov
, K.
Słowik
, S.
Ferrari
, O.
Kahl
, V.
Kovalyuk
, P.
Rath
, A.
Vetter
, F.
Hennrich
, M. M.
Kappes
, G.
Gol'tsman
, A.
Korneev
, C.
Rockstuhl
, R.
Krupke
, and W. H. P.
Pernice
, Nat. Photonics
10
, 727
(2016
).28.
C. M.
Gentry
, J. M.
Shainline
, M. T.
Wade
, M. J.
Stevens
, S. D.
Dyer
, X.
Zeng
, F.
Pavanello
, T.
Gerrits
, S. W.
Nam
, R. P.
Mirin
, and M. A.
Popović
, Optica
2
, 1065
(2015
).29.
S. G.
Cloutier
, P. A.
Kossyrev
, and J.
Xu
, Nat. Mater.
4
, 887
(2005
).30.
P.
Dong
, W.
Qian
, S.
Liao
, H.
Liang
, C.-C.
Kung
, N.-N.
Feng
, R.
Shafiiha
, J.
Fong
, D.
Feng
, A. V.
Krishnamoorthy
, and M.
Asghari
, Opt. Express
18
, 14474
(2010
).31.
R. E.
Harding
, G.
Davies
, S.
Hayama
, P. G.
Coleman
, C. P.
Burrows
, and J.
Wong-Leung
, Appl. Phys. Lett.
89
, 181917
(2006
).32.
M. A.
Green
, J.
Zhao
, A.
Wang
, P. J.
Reece
, and M.
Gal
, Nature
412
, 805
(2001
).33.
S.
Charnvanichborikarn
, B. J.
Villis
, B. C.
Johnson
, J.
Wong-Leung
, J. C.
McCallum
, J. S.
Williams
, and C.
Jagadish
, Appl. Phys. Lett.
96
, 051906
(2010
).2017
U.S. Government
You do not currently have access to this content.
