Abstract

We report the first observation of Hong–Ou–Mandel (HOM) interference of highly indistinguishable photon pairs with spatial resolution. Direct imaging of two-photon coalescence with an intensified sCMOS camera system clearly reveals spatially separated photons appearing pairwise within one of the two modes. With the use of the camera system, we quantified the number of pairs and recovered the full HOM dip yielding 96.3% interference visibility, as well as counted the number of coalesced pairs. We retrieved the spatial modes of both interfering photons by performing a proof-of-principle demonstration of a new, low-noise, high-resolution coincidence imaging scheme.

© 2015 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article
OSA Recommended Articles
Observation of two-photon interference effect with a single non-photon-number resolving detector

Heonoh Kim, Sang Min Lee, Osung Kwon, and Han Seb Moon
Opt. Lett. 42(13) 2443-2446 (2017)

High visibility Hong-Ou-Mandel interference via a time-resolved coincidence measurement

Yoshiaki Tsujimoto, Yukihiro Sugiura, Motoki Tanaka, Rikizo Ikuta, Shigehito Miki, Taro Yamashita, Hirotaka Terai, Mikio Fujiwara, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Masahide Sasaki, and Nobuyuki Imoto
Opt. Express 25(11) 12069-12080 (2017)

Observation of quantum interference between a single-photon state and a thermal state generated in optical fibers

Xiaoying Li, Lei Yang, Liang Cui, Zhe Yu Ou, and Daoyin Yu
Opt. Express 16(17) 12505-12510 (2008)

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. V. Krishnaswami, C. J. Van Noorden, E. M. M. Mander, and R. A. Hoebe, Opt. Nanosc. 3, 1 (2014).
  2. M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
    [Crossref]
  3. P.-A. Moreau, F. Devaux, and E. Lantz, Phys. Rev. A 113, 160401 (2014).
  4. R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
    [Crossref]
  5. B. Jost, A. Sergienko, A. Abouraddy, B. Saleh, and M. Teich, Opt. Express 3, 81 (1998).
    [Crossref]
  6. S. S. R. Oemrawsingh, W. J. van Drunen, E. R. Eliel, and J. P. Woerdman, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2391 (2002).
    [Crossref]
  7. R. Machulka, O. Haderka, J. Peřina, M. Lamperti, A. Allevi, and M. Bondani, Opt. Express 22, 13374 (2014).
    [Crossref]
  8. A. Gatti, E. Brambilla, and L. Lugiato, Prog. Opt. 51, 251 (2008).
    [Crossref]
  9. G. B. Lemos, V. Borish, G. D. Cole, S. Ramelow, R. Lapkiewicz, and A. Zeilinger, Nature 512, 409 (2014).
    [Crossref]
  10. G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
    [Crossref]
  11. A. F. Abouraddy, M. B. Nasr, B. E. A. Saleh, A. V. Sergienko, and M. C. Teich, Phys. Rev. A 63, 63803 (2001).
    [Crossref]
  12. H. Shin, K. W. C. Chan, H. J. Chang, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 107, 083603 (2011).
  13. L. A. Rozema, J. D. Bateman, D. H. Mahler, R. Okamoto, A. Feizpour, A. Hayat, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 112, 223602 (2014).
  14. C. K. Hong, Z. Y. Ou, and L. Mandel, Phys. Rev. A 59, 2004 (1987).
  15. G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
    [Crossref]
  16. R. Chrapkiewicz, W. Wasilewski, and K. Banaszek, Opt. Lett. 39, 5090 (2014).
    [Crossref]
  17. M. Jachura, C. Radzewicz, M. Karpiński, and K. Banaszek, Opt. Express 22, 8624 (2014).
    [Crossref]
  18. C. Kuklewicz, M. Fiorentino, G. Messin, F. Wong, and J. Shapiro, Phys. Rev. A 69, 013807 (2004).
    [Crossref]
  19. M. Karpiński, C. Radzewicz, and K. Banaszek, Opt. Lett. 37, 878 (2012).
    [Crossref]
  20. P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. C. Bell, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 6, 5913 (2015).
    [Crossref]
  21. M. Dąbrowski, R. Chrapkiewicz, and W. Wasilewski, Opt. Express 22, 26076 (2014).
    [Crossref]
  22. E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
    [Crossref]
  23. J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

2015 (1)

P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. C. Bell, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 6, 5913 (2015).
[Crossref]

2014 (9)

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

P.-A. Moreau, F. Devaux, and E. Lantz, Phys. Rev. A 113, 160401 (2014).

G. B. Lemos, V. Borish, G. D. Cole, S. Ramelow, R. Lapkiewicz, and A. Zeilinger, Nature 512, 409 (2014).
[Crossref]

L. A. Rozema, J. D. Bateman, D. H. Mahler, R. Okamoto, A. Feizpour, A. Hayat, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 112, 223602 (2014).

V. Krishnaswami, C. J. Van Noorden, E. M. M. Mander, and R. A. Hoebe, Opt. Nanosc. 3, 1 (2014).

M. Jachura, C. Radzewicz, M. Karpiński, and K. Banaszek, Opt. Express 22, 8624 (2014).
[Crossref]

R. Machulka, O. Haderka, J. Peřina, M. Lamperti, A. Allevi, and M. Bondani, Opt. Express 22, 13374 (2014).
[Crossref]

R. Chrapkiewicz, W. Wasilewski, and K. Banaszek, Opt. Lett. 39, 5090 (2014).
[Crossref]

M. Dąbrowski, R. Chrapkiewicz, and W. Wasilewski, Opt. Express 22, 26076 (2014).
[Crossref]

2013 (1)

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[Crossref]

2012 (3)

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

M. Karpiński, C. Radzewicz, and K. Banaszek, Opt. Lett. 37, 878 (2012).
[Crossref]

2011 (1)

H. Shin, K. W. C. Chan, H. J. Chang, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 107, 083603 (2011).

2010 (1)

G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
[Crossref]

2008 (1)

A. Gatti, E. Brambilla, and L. Lugiato, Prog. Opt. 51, 251 (2008).
[Crossref]

2004 (1)

C. Kuklewicz, M. Fiorentino, G. Messin, F. Wong, and J. Shapiro, Phys. Rev. A 69, 013807 (2004).
[Crossref]

2003 (1)

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

2002 (1)

2001 (1)

A. F. Abouraddy, M. B. Nasr, B. E. A. Saleh, A. V. Sergienko, and M. C. Teich, Phys. Rev. A 63, 63803 (2001).
[Crossref]

1998 (1)

1987 (1)

C. K. Hong, Z. Y. Ou, and L. Mandel, Phys. Rev. A 59, 2004 (1987).

Abouraddy, A.

Abouraddy, A. F.

A. F. Abouraddy, M. B. Nasr, B. E. A. Saleh, A. V. Sergienko, and M. C. Teich, Phys. Rev. A 63, 63803 (2001).
[Crossref]

Agnew, M.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

Allevi, A.

Aspden, R. S.

P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. C. Bell, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 6, 5913 (2015).
[Crossref]

Atatüre, M.

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

Banaszek, K.

Bateman, J. D.

L. A. Rozema, J. D. Bateman, D. H. Mahler, R. Okamoto, A. Feizpour, A. Hayat, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 112, 223602 (2014).

Bell, J. E. C.

P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. C. Bell, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 6, 5913 (2015).
[Crossref]

Berchera, I. R.

G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
[Crossref]

Bondani, M.

Borish, V.

G. B. Lemos, V. Borish, G. D. Cole, S. Ramelow, R. Lapkiewicz, and A. Zeilinger, Nature 512, 409 (2014).
[Crossref]

Boyd, R. W.

P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. C. Bell, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 6, 5913 (2015).
[Crossref]

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

H. Shin, K. W. C. Chan, H. J. Chang, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 107, 083603 (2011).

Brambilla, E.

A. Gatti, E. Brambilla, and L. Lugiato, Prog. Opt. 51, 251 (2008).
[Crossref]

Brida, G.

G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
[Crossref]

Brouard, M.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Buller, G. S.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

Chan, K. W. C.

H. Shin, K. W. C. Chan, H. J. Chang, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 107, 083603 (2011).

Chang, H. J.

H. Shin, K. W. C. Chan, H. J. Chang, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 107, 083603 (2011).

Chrapkiewicz, R.

Clark, A.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Cole, G. D.

G. B. Lemos, V. Borish, G. D. Cole, S. Ramelow, R. Lapkiewicz, and A. Zeilinger, Nature 512, 409 (2014).
[Crossref]

Crooks, J.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Dabrowski, M.

Dauler, E. A.

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Devaux, F.

P.-A. Moreau, F. Devaux, and E. Lantz, Phys. Rev. A 113, 160401 (2014).

Di Giuseppe, G.

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

Edgar, M. P.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

Eliel, E. R.

Feizpour, A.

L. A. Rozema, J. D. Bateman, D. H. Mahler, R. Okamoto, A. Feizpour, A. Hayat, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 112, 223602 (2014).

Fickler, R.

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[Crossref]

Fiorentino, M.

C. Kuklewicz, M. Fiorentino, G. Messin, F. Wong, and J. Shapiro, Phys. Rev. A 69, 013807 (2004).
[Crossref]

Gatti, A.

A. Gatti, E. Brambilla, and L. Lugiato, Prog. Opt. 51, 251 (2008).
[Crossref]

Genovese, M.

G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
[Crossref]

Grein, M. E.

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Haderka, O.

Halford, E.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Hayat, A.

L. A. Rozema, J. D. Bateman, D. H. Mahler, R. Okamoto, A. Feizpour, A. Hayat, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 112, 223602 (2014).

Hill, L.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Hoebe, R. A.

V. Krishnaswami, C. J. Van Noorden, E. M. M. Mander, and R. A. Hoebe, Opt. Nanosc. 3, 1 (2014).

Hong, C. K.

C. K. Hong, Z. Y. Ou, and L. Mandel, Phys. Rev. A 59, 2004 (1987).

Izdebski, F.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

Jachura, M.

John, J. J.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Jost, B.

Karpinski, M.

Kerman, A. J.

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Krenn, M.

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[Crossref]

Krishnaswami, V.

V. Krishnaswami, C. J. Van Noorden, E. M. M. Mander, and R. A. Hoebe, Opt. Nanosc. 3, 1 (2014).

Kuklewicz, C.

C. Kuklewicz, M. Fiorentino, G. Messin, F. Wong, and J. Shapiro, Phys. Rev. A 69, 013807 (2004).
[Crossref]

Lamperti, M.

Lantz, E.

P.-A. Moreau, F. Devaux, and E. Lantz, Phys. Rev. A 113, 160401 (2014).

Lapkiewicz, R.

G. B. Lemos, V. Borish, G. D. Cole, S. Ramelow, R. Lapkiewicz, and A. Zeilinger, Nature 512, 409 (2014).
[Crossref]

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[Crossref]

Leach, J.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

Lee, J. W. L.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Lemos, G. B.

G. B. Lemos, V. Borish, G. D. Cole, S. Ramelow, R. Lapkiewicz, and A. Zeilinger, Nature 512, 409 (2014).
[Crossref]

Lugiato, L.

A. Gatti, E. Brambilla, and L. Lugiato, Prog. Opt. 51, 251 (2008).
[Crossref]

Machulka, R.

Mahler, D. H.

L. A. Rozema, J. D. Bateman, D. H. Mahler, R. Okamoto, A. Feizpour, A. Hayat, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 112, 223602 (2014).

Mandel, L.

C. K. Hong, Z. Y. Ou, and L. Mandel, Phys. Rev. A 59, 2004 (1987).

Mander, E. M. M.

V. Krishnaswami, C. J. Van Noorden, E. M. M. Mander, and R. A. Hoebe, Opt. Nanosc. 3, 1 (2014).

Marsili, F.

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Martinis, J.

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

Messin, G.

C. Kuklewicz, M. Fiorentino, G. Messin, F. Wong, and J. Shapiro, Phys. Rev. A 69, 013807 (2004).
[Crossref]

Miki, S.

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Miller, A.

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

Moreau, P.-A.

P.-A. Moreau, F. Devaux, and E. Lantz, Phys. Rev. A 113, 160401 (2014).

Morris, P. A.

P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. C. Bell, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 6, 5913 (2015).
[Crossref]

Nam, S.

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

Nam, S. W.

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Nasr, M. B.

A. F. Abouraddy, M. B. Nasr, B. E. A. Saleh, A. V. Sergienko, and M. C. Teich, Phys. Rev. A 63, 63803 (2001).
[Crossref]

Nomerotski, A.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Oemrawsingh, S. S. R.

Okamoto, R.

L. A. Rozema, J. D. Bateman, D. H. Mahler, R. Okamoto, A. Feizpour, A. Hayat, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 112, 223602 (2014).

Ou, Z. Y.

C. K. Hong, Z. Y. Ou, and L. Mandel, Phys. Rev. A 59, 2004 (1987).

Padgett, M. J.

P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. C. Bell, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 6, 5913 (2015).
[Crossref]

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

Perina, J.

Pisarczyk, R.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Radzewicz, C.

Ramelow, S.

G. B. Lemos, V. Borish, G. D. Cole, S. Ramelow, R. Lapkiewicz, and A. Zeilinger, Nature 512, 409 (2014).
[Crossref]

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[Crossref]

Rozema, L. A.

L. A. Rozema, J. D. Bateman, D. H. Mahler, R. Okamoto, A. Feizpour, A. Hayat, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 112, 223602 (2014).

Saleh, B.

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

B. Jost, A. Sergienko, A. Abouraddy, B. Saleh, and M. Teich, Opt. Express 3, 81 (1998).
[Crossref]

Saleh, B. E. A.

A. F. Abouraddy, M. B. Nasr, B. E. A. Saleh, A. V. Sergienko, and M. C. Teich, Phys. Rev. A 63, 63803 (2001).
[Crossref]

Sedgwick, I.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Sergienko, A.

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

B. Jost, A. Sergienko, A. Abouraddy, B. Saleh, and M. Teich, Opt. Express 3, 81 (1998).
[Crossref]

Sergienko, A. V.

A. F. Abouraddy, M. B. Nasr, B. E. A. Saleh, A. V. Sergienko, and M. C. Teich, Phys. Rev. A 63, 63803 (2001).
[Crossref]

Shapiro, J.

C. Kuklewicz, M. Fiorentino, G. Messin, F. Wong, and J. Shapiro, Phys. Rev. A 69, 013807 (2004).
[Crossref]

Shaw, M.

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

Shaw, M. D.

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Shin, H.

H. Shin, K. W. C. Chan, H. J. Chang, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 107, 083603 (2011).

Slater, C. S.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Steinberg, A. M.

L. A. Rozema, J. D. Bateman, D. H. Mahler, R. Okamoto, A. Feizpour, A. Hayat, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 112, 223602 (2014).

Tasca, D. S.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

Teich, M.

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

B. Jost, A. Sergienko, A. Abouraddy, B. Saleh, and M. Teich, Opt. Express 3, 81 (1998).
[Crossref]

Teich, M. C.

A. F. Abouraddy, M. B. Nasr, B. E. A. Saleh, A. V. Sergienko, and M. C. Teich, Phys. Rev. A 63, 63803 (2001).
[Crossref]

Terai, H.

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Turchetta, R.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Vallance, C.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

van Drunen, W. J.

Van Noorden, C. J.

V. Krishnaswami, C. J. Van Noorden, E. M. M. Mander, and R. A. Hoebe, Opt. Nanosc. 3, 1 (2014).

Verma, V. B.

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Warburton, R. E.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

Wasilewski, W.

Wilman, E.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Winter, B.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Woerdman, J. P.

Wong, F.

C. Kuklewicz, M. Fiorentino, G. Messin, F. Wong, and J. Shapiro, Phys. Rev. A 69, 013807 (2004).
[Crossref]

Yamashita, T.

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Yuen, W. H.

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

Zeilinger, A.

G. B. Lemos, V. Borish, G. D. Cole, S. Ramelow, R. Lapkiewicz, and A. Zeilinger, Nature 512, 409 (2014).
[Crossref]

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[Crossref]

J. Instrum. (1)

J. J. John, M. Brouard, A. Clark, J. Crooks, E. Halford, L. Hill, J. W. L. Lee, A. Nomerotski, R. Pisarczyk, I. Sedgwick, C. S. Slater, R. Turchetta, C. Vallance, E. Wilman, B. Winter, and W. H. Yuen, J. Instrum. 7, C08001 (2012).

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Nat. Commun. (2)

P. A. Morris, R. S. Aspden, J. E. C. Bell, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 6, 5913 (2015).
[Crossref]

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[Crossref]

Nat. Photonics (1)

G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
[Crossref]

Nature (1)

G. B. Lemos, V. Borish, G. D. Cole, S. Ramelow, R. Lapkiewicz, and A. Zeilinger, Nature 512, 409 (2014).
[Crossref]

Opt. Eng. (1)

E. A. Dauler, M. E. Grein, A. J. Kerman, F. Marsili, S. Miki, S. W. Nam, M. D. Shaw, H. Terai, V. B. Verma, and T. Yamashita, Opt. Eng. 53, 081907 (2014).
[Crossref]

Opt. Express (4)

Opt. Lett. (2)

Opt. Nanosc. (1)

V. Krishnaswami, C. J. Van Noorden, E. M. M. Mander, and R. A. Hoebe, Opt. Nanosc. 3, 1 (2014).

Phys. Rev. A (7)

C. Kuklewicz, M. Fiorentino, G. Messin, F. Wong, and J. Shapiro, Phys. Rev. A 69, 013807 (2004).
[Crossref]

P.-A. Moreau, F. Devaux, and E. Lantz, Phys. Rev. A 113, 160401 (2014).

A. F. Abouraddy, M. B. Nasr, B. E. A. Saleh, A. V. Sergienko, and M. C. Teich, Phys. Rev. A 63, 63803 (2001).
[Crossref]

H. Shin, K. W. C. Chan, H. J. Chang, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 107, 083603 (2011).

L. A. Rozema, J. D. Bateman, D. H. Mahler, R. Okamoto, A. Feizpour, A. Hayat, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 112, 223602 (2014).

C. K. Hong, Z. Y. Ou, and L. Mandel, Phys. Rev. A 59, 2004 (1987).

G. Di Giuseppe, M. Atatüre, M. Shaw, A. Sergienko, B. Saleh, M. Teich, A. Miller, S. Nam, and J. Martinis, Phys. Rev. A 68, 063817 (2003).
[Crossref]

Prog. Opt. (1)

A. Gatti, E. Brambilla, and L. Lugiato, Prog. Opt. 51, 251 (2008).
[Crossref]

Sci. Rep. (1)

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[Crossref]

Supplementary Material (3)

» Media 1: MPG (4804 KB)     
» Media 2: MPG (4804 KB)     
» Media 3: MPG (4916 KB)     

Cited By

OSA participates in Crossref's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) Scheme of the intensified sCMOS camera detection system. (b) Single-photon detection seen as bright phosphore flashes are localized with a subpixel resolution using the real-time processing software algorithm. We preselect events where at least two photons are detected.

Fig. 2.
Fig. 2.

Experimental setup for generation and spatially resolved detection of highly indistinguishable photon pairs. (a) Photon pair source based on SPDC in type-II PPKTP crystal, followed by the optical delay line. (b) Standard avalanche photodiodes coincidence setup. (c) Calcite beam displacer imaged onto the front surface of the camera detection system described in Fig. 1(a). HWP, QWP—half- and quarter-wave plates, PBS—polarizing beam splitter, MMF—multimode fiber, DM—dichroic mirrors. See text for further details.

Fig. 3.
Fig. 3.

The 20 frames excerpts from the movie presenting the image of the rear surface of the calcite beam displacer. For a better visualization, we display only the area corresponding to the area of output modes H and V. (a) Distinguishable photons do not interfere and exit output ports in each configuration: HH, VV, and HV. (b) Hong–Ou–Mandel interference of indistinguishable photons clearly manifests itself as nearly perfect two-photon coalescence visible as grouping of photons in pairs in HH or VV configurations in all but one of the presented frames (Media 1).

Fig. 4.
Fig. 4.

Recovery of the HOM-dip from the coincidences between ports C HV measured by means of a camera system along with photon pairs detected at single output ports C HH , C VV . Inset: the analogous result C HV obtained using the avalanche photo diodes setup.

Fig. 5.
Fig. 5.

Proof-of-principle demonstration of the coincidence imaging of single-photon modes without bucket detectors, where both photons from each detected pair, initially orthogonally polarized and displaced into two independent modes, herald each other (a). Their positions are converted in real time into plain coordinate data (b) which are then accumulated into a histogram of approximately 5000 coincidence events revealing spatial mode structure of detected photons (c).

Metrics