研究目的
基于强耦合于非对称腔的原子的少光子水平非线性光学非互易性实现研究。
研究成果
该实验利用具有非对称腔结构的强耦合原子-腔系统，在单光子量级成功展示了光学非互易性。该系统对前向光的透射率达到18%，对后向光的最大阻断比达到30分贝。通过调节与腔耦合的原子数量可调控工作功率，为低功耗光子信息技术提供了潜在应用。
研究不足
前向光的传输受到腔体阻抗匹配不良和额外损耗的限制。工作功率窗口和阻塞比取决于与腔体耦合的有效原子数。
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基于强耦合非对称腔原子的少光子水平非线性光学非互易性实现
DOI：10.1103/PhysRevLett.123.233604
期刊：Physical Review Letters
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
光学非互易性在光子信息处理中具有重要意义，可用于调控光信号传输或抑制噪声反向流动。通过采用强耦合腔QED系统中少量原子产生的强非线性效应及非对称腔结构，我们实验实现了极低功率下两束相向传播光场的非互易传输：前向光场透射率达18%，反向光最大阻断比达30分贝。虽然通过优化腔阻抗匹配可使前向光透射率最大化，但该方案最终受限于固有损耗。由于系统具有高光学非线性，这种非互易性甚至能在单光子量级实现。通过改变与腔强耦合的有效原子数可灵活调节工作功率。该原理及成果可通过光纤腔QED系统应用于光芯片，作为光学二极管使用。本研究为基于强耦合原子与光学腔非线性效应实现单光子量级光学非互易性开辟了新途径。
作者：
Pengfei Yang，Xiuwen Xia，Hai He，Shaokang Li，Xing Han，Peng Zhang，Gang Li，Pengfei Zhang，Jinping Xu，Yaping Yang，Tiancai Zhang
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