波导-双腔-量子点耦合系统透射谱的解析解-论文.pdf

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1、第31卷第5期量子电子学报V01．31No．52014年9月CHINESEJOURNALOFQUANTUMELECTRONICSSep．2014DOI：10．3969／j．issn．1007—5461．2014．05．016波导一双腔一量子点耦合系统透射谱的解析解关欢，姚培军，H明H坶、一f中国科学技术大学光学与光学工程系光子实验室，安徽合肥230026)摘要：通过波导一双腔一量子点耦合系统的哈密顿量和系统算符的海森堡运动方程推导出系统的输入一输出关系。利用格林函数理论，解析地定义了微腔和波导之间的耦合速率。并在此基础上求解系统算符的运动方程，推导出整个系统透射谱的解析形式。数值计算

2、了整个系统透射谱与双腔之间的距离(其导致双腔与波导的耦合速率之间有一相位因子)和失谐因子之间的关系。研究发现透射谱紧密依赖于双腔距离和失谐因子。这种结构在量子信息、量子计算及光开关方面有着潜在的应用前景。关键词：量子光学；透射谱解析解；格林函数方法；波导一双腔-量子点系统中图分类号：0431．2文献标识码：A文章编号：1007—5461(2014)05—0615-07Analyticsolutionsofphotontransmissioninawaveguide-two--cavities—-quantum--dotsystemGUANHuan，YA0Pei-jun，MINGHai

3、(InstituteofPhotonics，DepartmentofOpticsandOpticalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026，China)Abstract：Basedonthewaveguide—two—cavities—quantum—dotsystem’sHamiltonianandHeisenbergequationofmotionforsystemoperators，theinput—outputrelationsoftheopticalmodeswerederived．Mo

4、reover，usingtheGreenfunctiontheory，thecouplingratebetweenthecavityandwaveguidewasanalyticallydefined．Basedontheabove，theanalyticsolutionofthetransmissionspectrawasderived．Bynumericalcalculation，thetransmissionspectraofthewholesystemwereinvestigatedwithvaryingopticallength(whichinducesthephasese

5、parationbetweenthetwocavities)anddetuningfactorbetweenthetwocavities．Theresultsrevealthatthetransmissionspectraarecloselydependentonthedistanceanddetuningofthetwocavities．Thisstructurehaspotentialapplicationsinquantuminformation，quantumcomputationandopticalswitch．Keywords：quantumoptics；analytic

6、transmissionspectra；Greenfunctiontheory；waveguide。-two‘cavities。_quantum—dotsysteml引言随着半导体加工技术的发展，波导．微腔耦合结构为集成量子光学器件的实现提供了很大的机遇。这种波导和微腔的耦合结构引起了研究者极大的兴趣，许多的研究都是基于这种结构的光子传输特性。比如，Fan的研究团队研究了波导与单个环形微腔在直接耦合或侧边耦合时整个系统的单光子、双光子传输特性[～。Hughes团队利用格林函数理论研究了光子晶体平板微腔与量子点一波导耦合的特性[～引。基金项目：国家自然科学基金(61036005)、国家

7、重点基础研究发展规划项目(2012CB922003)资助项目作者简介：关欢(1986一)，女，河南人，博士生，主要从事光与物质相互作用研究。E-mail：yiyigh~126．com导师简介：姚培军(1978一)，安徽人，副教授，主要从事光与物质相互作用研究。E—mail：yap@ustc．edu．cn收稿日期：2014—01—20；修改日期：2014—0305616量子电子学报31卷在2012年，他们研究了微柱腔与量子点耦合的多光子传输特性Is]。基于波