非线性谐振结构的光学晶体管
光学
2026-01-23 v1
摘要
通过谐振结构中的级联二阶非线性相互作用，在理论上提出了一种能够同时实现放大和开关的光学晶体管。分析了两种不同的操作方案。单频方案采用两个 I 类 SHG 相互作用实现级联二次谐波产生与逆二次谐波产生（SHG/iSHG），而双频方案采用级联 SHG 和光学参量放大（SHG/OPA）。精确的理论解和数值计算表明了可级联的放大和数字开/关切换。理论解预测并在级联 SHG/iSHG 和 SHG/OPA 每种方案的数值解中确认了一种新的非线性透明光学现象。单频和双频配置分别以 4.838 和 52.26 的功率传输比以及 48.38 和 522.6 的功率放大因子满足可级联性和扇出标准。这些结果表明在毫瓦量级的输入功率下具有类似晶体管的性能，可由激光二极管轻松提供。所提出的结构为集成光子电路中高速、低功耗运行的光学晶体管确立了一条物理上可行且实际可扩展的途径，在全光通信和计算中具有广泛应用。
引用
@article{arxiv.2601.15638,
title = {An optical transistor of the nonlinear resonant structure},
author = {Jongbae Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.15638},
year = {2026}
}
备注
Submitted to Japanese Journal of Applied Physics. 14 pages, 4 figures