用于片上腔量子电动力学的杆与缝光子晶体微环

结合高品质因子（$Q$）与小模体积（$V$）的微腔/纳米腔已被用于增强腔量子电动力学（cQED）中的光-物质相互作用。回音壁模式（WGM）几何结构如微盘与微环支持高$Q$，且设计与制备友好，但$V$常受限于数十立方波长以避免WGM辐射。一维或二维光子晶体缺陷几何结构所提供的更强模式限制可实现亚立方波长$V$，但为确保高$Q$通常对精确设计与尺寸控制的要求严苛得多。鉴于其互补特性，将WGM与光子晶体腔优势结合的几何结构一直受到持续关注。近来，一种“微齿”光子晶体环（MPhCR）展现出潜力，可在维持高$Q$（$\approx10^6$）及易耦合、易设计等WGM特性的同时，实现WGM的额外缺陷局域化（$V$降低$>$10$\times$）。然而，其所用原胞几何不同于传统PhC腔，且刻蚀表面可能过于靠近嵌入式量子节点（量子点、原子缺陷自旋等）而不利于cQED应用。本文报道两种具有“杆”与“缝”原胞的新型PhCR设计，其几何更传统且适用于固态cQED。杆与缝PhCR均具有高$Q$（$>10^6$）且保留WGM耦合特性。在杆PhCR中观察到因缺陷局域化带来的进一步约10$\times$的$V$降低。此外，缝PhCR中同时存在基阶与二阶PhC模式，且具有高$Q$与良好耦合。我们的工作表明，高$Q/V$的PhCR总体上易于设计与制备，是探索cQED的有前景平台。