[发明专利]太赫兹光子片上控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种太赫兹光子片上控制系统，其特征在于，包括：

半导体异质结，所述半导体异质结表面形成有二维电子气；

形成于所述半导体异质结表面的表面等离激元波导，所述表面等离激元波导用于传播表面等离激元太赫兹光子；

形成于所述半导体异质结表面且邻近所述表面等离激元波导的第一源电极、第一漏电极、第一门电极，所述第一源电极、第一漏电极和第一门电极用于形成太赫兹源量子点，所述第一源电极、第一漏电极用于输入吉赫兹波源以激发所述太赫兹源量子点产生太赫兹光子，进而与所述表面等离激元波导耦合形成表面等离激元太赫兹光子；

形成于所述半导体异质结表面且邻近所述表面等离激元波导的第二源电极、第二漏电极、第二门电极，所述第二门电极，所述第二源电极、第二漏电极和第二门电极用于形成太赫兹探测量子点，所述表面等离激元太赫兹光子激发所述太赫兹探测量子点产生电子-空穴对，所述第二源电极、第二漏电极用于施加电压，将所述电子-空穴对分解成自由载流子而形成可测量的电流信号。

2.如权利要求1所述的太赫兹光子片上控制系统，其特征在于，所述表面等离激元波导为导电的纳米线。

3.如权利要求2所述的太赫兹光子片上控制系统，其特征在于，所述表面等离激元波导的材料为金或银或铜或铝。

4.如权利要求1所述的太赫兹光子片上控制系统，其特征在于，所述表面等离激元波导与所述半导体异质结之间设置有介质层。

5.一种如权利要求1所述的太赫兹光子片上控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

在所述第一源电极、第一漏电极、第一门电极上施加电压，形成所述太赫兹源量子点，在所述第二源电极、第二漏电极、第二门电极上施加电压，形成所述太赫兹探测量子点；

在所述第一源电极、第一漏电极上输入吉赫兹波源，所述吉赫兹波源激发所述太赫兹源量子点辐射出太赫兹光子；

所述太赫兹源量子点辐射出的太赫兹光子耦合输入所述表面等离激元波导，形成沿所述表面等离激元波导传播的表面等离激元太赫兹光子；

所述表面等离激元太赫兹光子通过耦合作用在所述太赫兹探测量子点内激发出电子-空穴对；

在所述第二源电极、第二漏电极上施加电压，将所述电子-空穴对分解成自由载流子，形成可测量的电流信号；

分析所述电流信号的时序特征，从而对所述表面等离激元太赫兹光子进行探测。

6.如权利要求5所述的太赫兹光子片上控制系统的控制方法，其特征在于，所述太赫兹源量子点内部有两个能态，能级间隔对应的频率范围为0.2-2THz。

7.如权利要求5所述的太赫兹光子片上控制系统的控制方法，其特征在于，所述第一门电极控制所述太赫兹源量子点的形状和内部能级间隔的大小，所述第二门电极控制所述太赫兹探测量子点的形状和内部能级间隔的大小。

8.如权利要求5所述的太赫兹光子片上控制系统的控制方法，其特征在于，调整所述表面等离激元波导与所述太赫兹源量子点之间的距离进而调整所述表面等离激元波导与所述太赫兹源量子点之间的耦合强度，调整所述表面等离激元波导与所述太赫兹探测量子点之间的距离进而调整所述表面等离激元波导与所述太赫兹探测量子点之间的耦合强度。

9.如权利要求5所述的太赫兹光子片上控制系统的控制方法，其特征在于，所述吉赫兹信号的频率范围是10-100GHz。