李森 李浩珍 许静平 朱成杰 羊亚平

(同济大学物理科学与工程学院, 先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092)

1 引 言

晶体管也就是三极管的发明推动人类社会进入了信息时代, 几乎所有的电子设备都应用了晶体管及其相关技术.但是由于电子在传输过程中产生热损耗, 且信号之间会相互干扰, 这些特征使得电子作为信号载体已不能满足现代信息社会的发展需求.与电子相比, 光子在传输过程中不产生热损耗, 传输速度快, 光信号之间不会发生干扰.此外,电子要保持相干性需要工作在1 K以下[2], 而光的相干态在器件工作的正常温度下仍然保持了良好的相干性.这些优点使得光子比电子更适合作为信息载体, 因此人们提出了全光三极管的概念[3-10],全光三极管是一种这样的设备, 它借助光子间的非线性相互作用, 用一束较弱的控制光束实现对另一束信号光的调控, 在一定的条件下, 实现信号光的减弱或放大.

要实现全光三极管, 必须借助非线性来增强光子间的相互作用, 而微腔是增强非线性相互作用的一个极好工具.2011年, Li和Zhu[6]利用纳米光子晶体腔与量子点耦合系统提出了全光三极管的一个方案.此外, 由于腔光机械系统[11-24]也能实现光子间较强的非线性相互作用, Teufel等[20]在谐振腔中加入了铝膜, 得到的单光子耦合强度与先前获得的耦合强度相比提高了两个数量级以上, 从而使得整个系统进入了强耦合状态.Larson和Horsdal[24]研究了……