固体全光开关及前景展望讨论打开文本图片集摘要：简要介绍了全光开关的进展背景以及现状，指出了进展全光开关的必要性，同时以具有良好进展前景的量子相干效应全光开关、光子晶体全光开关和波导全光开关为例，介绍了全光开关的物理实现机制和各自特点，并对全光开关的进展前景做出了合理展望。关键词：全光开关量子相干效应光子晶体波导1、引言电子技术与光子技术是当今信息技术世界的两大支柱。上世纪，电子开关（即电子晶体管）的成功发明与应用，使电子技术得到了长足的进展，并取得了辉煌的成就：计算机、互联网、移动通信以及各种电子电气设备等的电子技术的应用，使人们的生活发生了彻底的转变。而光子技术的主要是作为电子技术的再进展，拓宽了电子技术的应用。从历史的进展状况来看，电子技术与光子技术均有其自身的优点：电子技术擅长信息处理，特别是数字化信息处理；光子技术擅长信息传输，具有宽带、大容量和并行处理等优点。正是因为二者各有所长，所以时至今日，在信息技术领域中，电子信息技术主要占据着数字化信息处理领域，而光子技术主要占据着信息传输和信息存储领域。[1]随着近几十年的进展，光子技术以其独特而明显的优势，大有取代电子技术的趋势。到目前为止，光子技术完全取代电子技术，成为信息技术的核心，只差一步之遥：用全光开关取代现有的电子开关。全光开关是一种重要的集成光子学器件，完全利用光子与介质作用来实现对光传输过程进行有效的“开”“关”控制作用。[2]用全光开关代替电子开关，可以极大提高信息处理速度和存储量，降低功耗，因此，进展全光开关已是势在必行。2、固体全光开关举例介绍虽然到目前为止，还没有现实意义上的全光开关出现，但现已进展成多种类型的全光开关模型，这些开关都各有所长。2.1 量子相干效应全光开关量子相干效应全光开关是基于量子相干和干涉效应的全光开关结构，通过一束控制光控制量子干涉，从而调制信号光的传播特性。实现量子相干效应的基本手段是利用外加相干场耦合原子的不同能级，使其发生关联，从而在不可分辨的量子跃迁通道之间产生干涉。[3]吴金辉等人在量子相干效应的理论讨论中取得进展，提出了利用非对称量子阱结构中的可调谐隧穿感应量子干涉可用来实现在低温下工作的新型、高效、宽带、超快光学开关的方案。[4]他们设计了一个非对称的量子阱结构。（如图 1 所示）图 1 非对称量子阱能带结构在此结构中浅阱的基态和深阱的第一激发态近共振，存在电子隧穿，...
