耦合到相同与非相同发射体的一维波导中单光子传输的动力学理论

我们发展了一种通用动力学理论，用于研究耦合到多个发射体的一维（1D）波导中的单光子传输，这些发射体可以是相同的或非相同的。在该理论中，波导和非波导真空模式的效应均被包含在内。该理论使我们能够研究发射体激发或任意单光子脉冲沿着耦合到一维波导的发射体阵列的传播。当发射体间距远小于共振波长时，由非波导模式诱导的偶极-偶极相互作用（在文献中通常被忽略）可以显著改变发射体系统的动力学以及输出场的特性。如果非相同发射体的能量差小于或处于偶极-偶极能移的数量级时，它们之间也能发生强耦合。有趣的是，如果它们的能量差接近但不为零，则在共振频率附近会出现一个非常窄的透明窗口，这在相同发射体的情况下不会发生。这一现象可能在量子波导器件中找到重要应用，例如光开关和超窄单光子频率梳发生器。