光子晶体纳米腔中的偶极-偶极相互作用

基于时域有限差分算法，研究了光子晶体纳米腔中两个二能级“原子”之间的偶极-偶极相互作用。该方法同时包含实光子和虚光子效应，可应用于具有不同跃迁频率的偶极子，且适用于弱耦合和强耦合区域。对真空和理想平面微腔中的偶极子进行了数值验证。对于位于光子晶体纳米腔中的偶极子，发现协同衰减参数和偶极-偶极相互作用势强烈依赖于以下四个因素：原子位置、原子跃迁频率、共振频率和腔品质因子。通过适当排列两个原子的位置，我们可以获得相等的协同衰减参数和局域耦合强度。当跃迁频率等于共振频率时，可以获得大的协同衰减参数。对于在共振频率附近腔线宽范围内变化的跃迁频率，偶极-偶极相互作用势从吸引连续变化到排斥。对于更高的品质因子，可以获得更大的协同参数值和更陡峭的变化，以及更强的偶极-偶极相互作用。我们的结果为基于固态纳米腔和量子点系统的量子计算和量子信息处理等各个领域中具有潜在应用的偶极-偶极相互作用提供了一些可操控的方法。