基于纳米光纤的全光开关

我们研究了在显著长度（约$20$ mm）和中等精细度（约300）的两模纳米光纤腔中，在电磁诱导透明（EIT）条件下，基于具有$N$型跃迁构型的单个四能级原子的全光开关。在我们的模型中，门场与探测场是由弱经典光脉冲激发的量子纳米光纤腔场，并采用了铯原子的$D_2$线参数。我们考察了两种不同的开关方案。第一种方案基于门模中存在光子对探测模EIT的影响。第二种方案基于利用EIT将门模的一个光子存储于相应原子能级的布居数中，这导致探测模中场的透射降低。我们探究了开关对比度对各种参数（如腔长、镜面反射率、失谐以及腔驱动场脉冲的功率）的依赖关系。对于光纤半径250 nm、腔长20 mm、腔精细度313且铯原子距光纤表面200 nm的纳米光纤腔，我们数值获得了第一种方案约67%和第二种方案约95%的开关对比度。这些开关操作在纳米光纤腔门模与探测模中仅需很小的平均光子数。