基于光子晶体和量子点耦合系统的全光晶体管

摘要：激光和强耦合在一个量子点耦合于一个光子晶体纳米腔系统中可同时存在，这提供了一种实现量子光学晶体管的重要线索。本文中，我们使用实际实验参数,理论分析显示，这样的量子光学晶体管可以通过施加或关闭泵激光实现开启或关闭,这分别对应于探测激光的放大或者衰减情况。此外,基于这种量子光学晶体管,我们也展示了一种进行真空拉比分裂全光测量的方法。在这种耦合的量子点-纳米腔系统实现全光晶体管的想法可以为今后在全光逻辑电路和量子计算机中实现光控制光的目的铺平道路。 56473

毕业论文关键词:量子点，光子晶体，全光晶体管

Abstract: Laser and strong coupling can coexist in a single quantum dot (QD) coupled to a photonic crystal nanocavity. This provides an important clue towards the realization of a quantum optical transistor. Using experimentally realistic parameters, in this work, theoretical analysis shows that such a quantum optical transistor can be switched on or off by turning on or off the pump laser, which corresponds to attenuation or amplification of the probe laser, respectively. Furthermore, based on this quantum optical transistor, an all-optical measurement of the vacuum Rabi splitting is also presented. The idea of associating a quantum optical transistor with this coupled QD–nanocavity system may achieve images of light controlling light in all-optical logic circuits and quantum computers.

Keywords: quantum dot, photonic crystal, all-optical transistor

1 前言 4

1.1 光子晶体介绍 4

1.2 量子点介绍 4

1.2.1 纳米效应 4

1.2.2 量子点的发光性能 5

1.2.3 量子点的制备和改性 5

2 基于光子晶体和量子点耦合系统的全光晶体管 6

2.1 研究背景介绍 6

2.2 模型与理论 8

2.3 结果与讨论 13

结论 16

参考文献 17

致谢 18

1 前言

1.1 光子晶体介绍

光子晶体是在1987年分别由S.John和E.Yablonovitch等人独立提出来的概念，它是由不同的折射率的以周期性原则排列而成的介质[1]。固体物理告诉我们，原子以周期性排列就会产生周期性的电子，而后者对其有束缚作用。薛定谔方程决定了他们的运动轨迹，由解答薛定谔方程就可知道，电子的能量是不固定的，所以它只有一些特殊的数值，有时这个方程也会是无解的，也就是说电子不会落在这样的区域内，我们通常称它为能量禁带。因为介电常数在空间是按照周期性排列的，所以折射率也会变化，当介电常数的变化和光波长差不多的时候，光波就会显现带形状，也称为光子带结构。这些被终止区间，通常些被禁止的频率区间称为“光子频率禁带” 而把那些具有“光子频率禁带”的周期性排列结构称作为光子晶体[2]。

1.2 量子点介绍源`自,751`.论"文'网[www.751com.cn

量子点简单点说就是一个半导体纳米结构。其运动在三维的空间里受到很大限制，所以它还有其他名称，例如“人造原子”、“超晶格”等。此外人们发现其实量子点还有三维限制效应，即量子点在三维尺度都达到了量子级别。以下我们就来研究量子点的一些特性。基于光子晶体和量子点耦合系统的全光晶体管:http://www.751com.cn/wuli/lunwen_60994.html