佘彦超，王启远，徐小凤，郑维仙



半导体三量子点分子中稳态线性光学特性

佘彦超，王启远，徐小凤，郑维仙

（铜仁学院 大数据学院，贵州 铜仁 554300 ）

解析地研究了由三个半导体量子点通过两个隧穿耦合形成的半导体量子点分子材料的线性光学吸收特性。结果表明，随着点间隧穿强度的变化，探测光吸收曲线将出现吸收峰，单透明窗口以及双透明窗口之间的变换。色散曲线中正常色散和反常色散的开关效应也能实现。同时，随着隧穿耦合强度的增大，探测光群速度将显著变慢。

半导体量子点； 隧穿诱导透明

0．引言

半导体量子点（SQD）具有类似超冷原子的分立能级结构、较大的电偶极矩、较长的退相干时间, 同时其相干演化可控、易于集成等优势，在光量子信息通信中具有广泛的应用潜力，因而引起了研究者的极大关注。不同于传统光学介质，在SQD系统中，只需要弱光激发能得到如光学孤子，交叉相位调制，光学双稳等显著的非线性光学效应[1-6]。Hao等[7]在环形四能级的量子点中，通过相位调制抑制线性吸收及双光子吸收的同时实现大的交叉相位调制非线性效应。Yang等[8]研究四能级双激子-激子级联型量子点中基于色散效应与非线性效应相平衡从而形成超慢光孤子对。这些研究大都只是单量子点体系，很少涉及其中的点间耦合。而将来应用中，更可能的是多量子点构成的量子点分子或者量子点阵列，其中点间耦合效应将变得不可忽略。基于此，我们在本文中构建由三个量子点分子通过两隧穿效应耦合形成三量子点分子，探究其中线性光学吸收特性。

1．量子点模型及基本方程

图1 三量子点分子的能级结构

Fig. 1 the energy-level arrangement ofthree quantum dot molecule

2．点间隧穿耦合对线性光学性质的调控

3．结论

系统地分析研究了半导体三量子点分子系统的线性光学吸收特性的有效调控，它是通过调控点间隧穿耦合强度而得以实现。当打开单量子隧穿通道时，在适当条件下，由于点间隧穿耦合驱动量子相消干涉效应，系统会出现一个单隧穿诱导透明窗口。透明窗口的宽度可通过改变点间单隧穿耦合强度来调控。特别地，点间隧穿双通道同时打开时，由于点间隧穿耦合强度的诱导而产生量子相消干涉效应，使得探测场的吸收曲线中出现双隧穿诱导透明窗口。此外，从反常色散区域到正常色散区域的双开关可通过改变隧穿强度。本文的结论可为与量子相干及干涉效应相关的光学效应提供一种新颖和有效的措施，这对于指导光电调制器件的实验的实现可能有重要作用，同时对于推动固态量子信息及计算方面也有更为实际的应用。

图2 探测光线性吸收系数Im( K )和相移Re( K )在不同的隧穿耦合强度下随探测光失谐量的变化关系

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Steady-state Linear Optical Properties of Three Quantum Dotmolecule

SHE Yanchao, WANG Qiyuan, XU Xiaofeng, ZHENG Weixian

( Big Date Institute, Tongren University, Tongren 554300, Guizhou, China )

The linear optical properties in a GaAs/AlGaAssemiconductor quantum dot molecule are analytically studied with the tuning effect. It is shown that the change among a single tuning induced transparency (TIT) window, a double TIT window and amplify of the probe field in the absorption curves can be controlled by varying strength of tuning effect T.Meanwhile, double switching from the anomalous dispersion regime to the normal dispersion regime can likely be achieved by increasing the strength of tuning effect. Furthermore, we demonstrate that the group velocity of probe field can be practical regulated.

semiconductor quantum dotmolecule, tuning induced transparency

R392

A

1673-9639 (2018) 09-0033-03

2018-07-29

国家自然科学基金项目（11747168）；贵州省教育厅科研项目（KY[2015]384）；贵州省科技厅联合基金项目 （LH[2015]7228）。

佘彦超（1983-），男，湖南邵东人，博士，副教授，研究方向：半导体量子材料光学特性研究。

（责任编辑 谢 勇）（责任校对 杨凯旭）