Radiation properties of a pointlike source of light, such as a molecule or a semiconductor quantum dot, can be tailored by modifying its photonic environment. This phenomenon lies at the core of cavity quantum electrodynamics (CQED). Quantum dots in photonic crystal microcavities have served as a model system for exploring the CQED effects and for the realization of efficient single-photon quantum emitters. Recently, it has been suggested that quantum interference of the exciton recombination paths through the cavity and free-space modes can significantly modify the radiation. In this work, we report an unambiguous experimental observation of this fundamental effect in the emission spectra of site-controlled quantum dots positioned at prescribed locations within a photonic crystal cavity. The observed asymmetry in the polarization-resolved emission spectra strongly depends on the quantum dot position, which is confirmed by both analytical and numerical calculations. We perform quantum interferometry in the near-field zone of the radiation, retrieving the overlap and the position-dependent relative phase between the interfering free-space and cavity-mode-mediated radiative decays. The observed phenomenon is of importance for realization of photonic-crystal light emitters with near unity quantum efficiency. Our results suggest that the full description of light-matter interaction in the framework of CQED requires a modification of the conventional quantum master equation by also considering the radiation mode interference.

中文翻译：

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光子晶体腔中量子点光学发射的模式干涉效应

点状光源（例如分子或半导体量子点）的辐射特性可以通过修改其光子环境来调整。这种现象是腔量子电动力学（CQED）的核心。光子晶体微腔中的量子点已成为探索 CQED 效应和实现高效单光子量子发射器的模型系统。最近，有人提出，通过腔和自由空间模式的激子复合路径的量子干涉可以显着改变辐射。在这项工作中，我们报告了对位于光子晶体腔内指定位置的位点控制量子点的发射光谱中这种基本效应的明确实验观察。在偏振分辨发射光谱中观察到的不对称性很大程度上取决于量子点的位置，这已通过分析和数值计算得到证实。我们在辐射的近场区进行量子干涉测量，检索干扰自由空间和腔模式介导的辐射衰减之间的重叠和位置相关的相对相位。观察到的现象对于实现具有接近单位量子效率的光子晶体发光体具有重要意义。我们的结果表明，在 CQED 框架中对光物质相互作用的完整描述需要通过考虑辐射模式干扰来修改传统的量子主方程。分析和数值计算都证实了这一点。我们在辐射的近场区进行量子干涉测量，检索干扰自由空间和腔模式介导的辐射衰减之间的重叠和位置相关的相对相位。观察到的现象对于实现具有接近单位量子效率的光子晶体发光体具有重要意义。我们的结果表明，在 CQED 框架中对光物质相互作用的完整描述需要通过考虑辐射模式干扰来修改传统的量子主方程。分析和数值计算都证实了这一点。我们在辐射的近场区进行量子干涉测量，检索干扰自由空间和腔模式介导的辐射衰减之间的重叠和位置相关的相对相位。观察到的现象对于实现具有接近单位量子效率的光子晶体发光体具有重要意义。我们的结果表明，在 CQED 框架中对光物质相互作用的完整描述需要通过考虑辐射模式干扰来修改传统的量子主方程。观察到的现象对于实现具有接近单位量子效率的光子晶体发光体具有重要意义。我们的结果表明，在 CQED 框架中对光物质相互作用的完整描述需要通过考虑辐射模式干扰来修改传统的量子主方程。观察到的现象对于实现具有接近单位量子效率的光子晶体发光体具有重要意义。我们的结果表明，在 CQED 框架中对光物质相互作用的完整描述需要通过考虑辐射模式干扰来修改传统的量子主方程。