Coherent all-optical switching by resonant quantum-dot distributions in photonic band-gap waveguides
Notice bibliographique
Résumé
We study the detailed propagative characteristics of optical pulses in photonic band-gap (PBG) waveguides, coupled near resonantly to inhomogeneously broadened distributions of quantum dots. The line centers of the quantum-dot (QD) distributions are placed near a sharp discontinuity in the local electromagnetic density of states. Using finite-difference time-domain (FDTD) simulations of optical pulse dynamics and independent QD susceptibilities associated with resonance fluorescence, we demonstrate subpicosecond switching from pulse absorption to pulse amplification using steady-state optical holding and gate fields with power levels on the order of 1 milliwatt. In the case of collective response of QDs within the periodic dielectric microstructure, the gate power level is reduced to 200 microwatt for room temperature operation. In principle, this enables 200 Gbits per second optical information processing at wavelengths near 1.5 microns in various wavelength channels. The allowed pulse bandwidth in a given waveguide channel exceeds 0.5 THz allowing switching of subpicosecond laser pulses without pulse distortion. The switching contrast from absorption to gain is governed by the QD oscillator strength and dipole dephasing time scale. We consider dephasing time scales ranging from nanoseconds (low-temperature operation) to one picosecond (room-temperature operation). This all-optical transistor action is based on simple Markovian models of single-dot and collective-dot inversion and switching by coherent resonant pumping near the photon density of states discontinuity. The structured electromagnetic vacuum is provided by two-mode waveguide architectures in which one waveguide mode has a cutoff that occurs, with very large Purcell factor, near the QDs resonance, while the other waveguide mode exhibits nearly linear dispersion for fast optical propagation and modulation. Unlike optical switching based on Kerr nonlinearities in an optical cavity resonator, switching power levels and switching speeds for our QD device are not inversely proportional to cavity quality factors.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».