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摘要

光与物质相互作用的过程具有丰富的物理内涵, 不仅有助于理解光的本质, 更可以提供一种有效操控物质的手段. 开放式光学微腔具有光场强局域性、频率域和空间域的可调谐性以及光纤可集成性等特点, 为研究微腔内的光与物质相互作用提供了一个理想平台. 本文首先介绍基于开放式法布里-珀罗微腔的腔量子电动力学系统的基本特性, 然后介绍开放式法布里-珀罗微腔结构的制备方法, 进而从弱耦合、强耦合和差发射体三方面着重介绍近年来开放式微腔与固态单量子系统相互作用的研究工作, 最后进行了总结与展望.

关键词:

Abstract

The interaction between light and matter has attracted much attention not only for fundamental research but also for applications. The open Fabry-Perot cavity provides an excellent platform for such a study due to strong optical confinement, spectral and spatial and tunability, and the feasibility of optical fiber integration. In this review, first, the basic properties of open Fabry-Perot cavities and the fabrication techniques are introduced. Then recent progress of weak coupling, strong coupling and bad emitter regimes is discussed. Finally, the challenges to and perspectives in this respect are presented.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:林星,lxing@zju.edu.cn; 方伟,wfang08@zju.edu.cn

基金项目:国家重点研发计划(批准号: 2018YFB2200404)、国家自然科学基金(批准号: 62035013, 61635009, 62075192)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: 2021QNA5006).

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Lin Xing,lxing@zju.edu.cn; Fang Wei,wfang08@zju.edu.cn

Funds:Project supported by the National Key Research and Development Program of China (Grant No. 2018YFB2200404), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 62035013, 61635009, 62075192), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China (Grant No. 2021QNA5006).

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参考文献

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施引文献

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制备方法	反射膜层	结构	年份	$\mathit{L}/\text{μm }$	$\mathit{R}/\text{μm }$	$ \mathit{F} $	文献
湿法刻蚀	Au	光纤型	2005	$ 20—200 $	$ 185 $	$ ~100 $	[36]
气泡法	DBR	芯片型	2006	$ 40—60 $	$ 40—100 $	$ 200 $	[37]
转移法	DBR	光纤型	2006	$ 27 $	$ 1000 $	$ 1050 $	[38]
电化学沉积	Au	芯片型	2007	$ 6.5—9.7 $	$ 10 $	$ ~15 $	[39]
CO₂激光烧蚀	DBR	光纤型	2007	$ 38.6 $	$ 150 $	$ 37000 $	[46]
	DBR	光纤型	2010	$ 20—60 $	$ 40—2000 $	$ 38600 $	[17]
	DBR	光纤型	2012	$ 20—2000 $	$ 20—2000 $	$ 100000 $	[47]
	DBR	光纤型	2013	$ 206 $	$ 209 $	$ 45000 $	[48]
	DBR	芯片型	2014	$ 1.34 $	$ 10 $	$ 15000 $	[26]
	DBR	芯片型	2017	$ 1.33 $	$ ~5 $	$ 25000 $	[49]
	DBR	光纤型	2017	$ 100 $	$ 200—360 $	$ 1300 $	[29]
	DBR	光纤型	2018	$ 20 $	$ 66 $	$ 40000 $	[50]
	DBR	光纤型	2019	$ 4 $	$ 43 $	$ ~60 $	[25]
FIB刻蚀	DBR	芯片型	2010	$ 3—13 $	$ 5—25 $	$ 460 $	[34]
	DBR	芯片型	2012	$ 1.6 $	$ 7 $	$ ~1280 $	[14]
	DBR	光纤型	2014	$ 5.6 $	$ 14.1 $	$ 3600 $	[51]*
	DBR	芯片型	2015	$ 1.55 $	$ 4.3 $	$ ~1000 $	[33]
	DBR	芯片型	2016	$ 3 $	$ 6 $	$ ~1000 $	[32]
	DBR	芯片型	2018	$ 2.2 $	$ ~10 $	—	[52]
	DBR	芯片型	2021	1	—	$ 2500 $	[53]
注: 1)所选取微腔参数范围是对应文献典型微腔的参数, 并非涉及文献中所有微腔; 2)部分文献未直接给出F的值, 这里根据(3)式和(4)式进行换算; 3)带*标注是指文献[51]引用参数对应微腔一个端镜由FIB刻蚀产生, 另一个由CO₂激光烧蚀产生; 4)这里R指的是微腔两面端镜的曲率半径中较小的.

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年份	结构	加工方法	量子体系	$ {F}_{\mu } $	文献
2009	光纤型	转移法	InAs量子点	—	[12]
2011	芯片型	激光烧蚀	AlGaAs量子点	1.6	[13]
2015	芯片型	FIB刻蚀	InGaAs量子点	2.54	[55]
2015	芯片型	FIB刻蚀	NV色心	6.25^*	[62]
2017	芯片型	激光烧蚀	NV色心	>30^*	[63]
2021	芯片型	激光烧蚀	InGaAs量子点	12	[5]
注: 针对NV色心零声子线辐射速率的增强倍率.

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年份	结构	加工方法	量子体系	$ \mathrm{协}\mathrm{同}\mathrm{参}\mathrm{数}C $	$ Q $	文献
2013	光纤型	激光烧蚀	InGaAs量子点	2.0±1.3	30000	[80]
2015	光纤型	激光烧蚀	InAs量子点	5.5	60000	[81]
2019	芯片型	激光烧蚀	InAs量子点	150	170000	[59]
2019	光纤型	FIB刻蚀	DBT分子	12.7	120000	[31]
2021	光纤型	FIB刻蚀	DBT分子	45	120000	[82]

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