光子集成电路中的 Rabi 共振分裂现象

在原子、分子或凝聚态物理中实现量子现象的光学类比，已成为一系列光子技术的基础。Rabi 分裂是由两个量子态之间的强相互作用引起的量子现象，其光学类比对于操纵光 - 物质相互作用具有基础重要性，并在光电子学和非线性光学中有着广泛应用。在此，我们提出并在理论上研究了由两个 Sagnac 干涉仪形成的集成波导耦合谐振器中纯光学的 Rabi 分裂类比。通过定制相干模式干涉，对器件的光谱响应进行工程设计，以在共振中实现具有反交叉行为的 Rabi 分裂光学类比。通过简单改变连接两个 Sagnac 干涉仪的波导上的相移，可实现 Lorentzian、Fano 和 Rabi 分裂光谱线型之间的转换，揭示了关于量子现象不同光学类比演变的有趣物理见解。此外，还分析了器件结构参数的影响，以促进器件设计和优化。这些结果提出了一种基于集成波导耦合谐振器实现 Rabi 分裂光学类比的新方法，为在强耦合机制下操纵光 - 物质相互作用的许多潜在应用铺平了道路。