一种基于量子点的单光子源

1.一种基于量子点的单光子源，其特征在于，包括：衬底(1)、量子点(2)、金属微纳结构(3)和增益介质层(4)；所述量子点(2)、所述金属微纳结构(3)分别设置于所述衬底(1)之上；所述金属微纳结构(3)包括：两个沿长轴对半剖开的相同的半椭球，所述半椭球面的平面贴合于所述衬底(1)，所述量子点(2)位于两个所述半椭球之间，并且分别与两个所述半椭球之间具有间隔；所述增益介质层(4)覆盖于所述衬底(2)之上，包裹所述量子点(2)和所述金属微纳结构(3)；所述增益介质层是由二氧化硅SiO 2 中掺杂稀土元素离子制成的。 2.一种增益介质层的增益系数确定方法，其特征在于，用于权利要求1所述的单光子源中的增益介质层，包括：确定待计算的结构对象，所述待计算的结构对象包括：目标结构对象；在预设范围内按照预设的规则对增益系数进行取值，依次选取不同取值的增益系数，作为候选增益系数；在所述候选增益系数下，确定所述候选增益系数对应的所述目标结构对象的基本参数；基于所述基本参数确定目标结构对象模型，并计算所述目标结构对象模型的相干函数；若所选取的所有取值的候选增益系数对应的目标结构对象模型的相干函数都计算得到，则将满足预设判断条件的相干函数所对应的候选增益系数，确定为目标增益系数。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待计算的结构对象还包括：第一结构对象和第二结构对象；在所述候选增益系数下，确定所述候选增益系数对应的所述目标结构对象的基本参数的步骤，包括：使用有限单元法，针对所确定的待计算结构对象，建立各待计算结构对象对应的频域模型，计算候选增益系数下，所述各待计算结构对象的第一吸收截面；基于腔量子电动力学CQED，针对所确定的待计算结构对象，建立各待计算结构对象对应的稳态模型，计算稳态情况候选增益系数下，所述各待计算结构对象的第二吸收截面；拟合计算得到的各所述第一吸收截面与第二吸收截面，并确定所述候选增益系数对应的目标结构对象的基本参数。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述待计算的结构对象还包括：第一结构对象和第二结构对象；所述使用有限单元法，针对所确定的待计算结构对象，建立各待计算结构对象对应的频域模型，计算候选增益系数下，所述各待计算结构对象的第一吸收截面的步骤，包括：使用有限单元法，针对所确定的待计算结构对象，建立各待计算结构对象对应的频域模型；采用平面光波(5)对所述各待计算结构对象进行激励；使用第一吸收截面的计算公式，计算候选增益系数下，所述各待计算结构对象的第一吸收截面；其中，所述第一吸收截面的计算公式为：σ abs1 (ω)＝Q rh (ω)/S 0其中，σ abs1 (ω)为所述平面光波(5)的入射频率为ω时的第一吸收截面，Q rh (ω)为所述平面光波(5)的入射频率为ω时对应的热损，S 0 为所述平面光波(5)的能量密度。 5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述待计算的结构对象还包括：第一结构对象和第二结构对象；所述基于腔量子电动力学CQED，针对所确定的待计算结构对象，建立各待计算结构对象对应的稳态模型，计算稳态情况候选增益系数下，所述各待计算的结构对象的第二吸收截面的步骤，包括：基于CQED，针对所确定的待计算结构对象，建立各待计算结构对象对应的JC模型、哈密顿量和量子主方程；采用平面光波(5)对所述各待计算结构对象进行激励；使用第二吸收截面的计算公式，计算稳态情况候选增益系数下，所述各待计算的结构对象的第二吸收截面；其中，所述第二吸收截面的计算公式为：σ abs2 (ω)＝(ω/2)Im[μ ω E 0 * ]/S 0μ ω ＝<μ|ρ>其中，σ abs2 (ω)为所述平面光波(5)的入射频率为ω时的第二吸收截面，ω为所述平面光波(5)的入射频率，μ ω 为所述平面光波(5)的入射频率为ω时的偶极矩，表示μ在ρ中求得的期望值，μ为总的偶极算符，ρ为所述平面光波(5)的入射频率对应的密度矩阵，E 0 * 为所述平面光波(5)激励强度E 0 的共轭。 6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述待计算的结构对象还包括：第一结构对象和第二结构对象；所述拟合计算得到的各所述第一吸收截面与第二吸收截面，并确定所述候选增益系数对应的目标结构对象的基本参数的步骤，包括：拟合第一结构对象对应的、第一吸收截面的频域曲线与第二吸收截面的稳态频域曲线；拟合第二结构对象对应的、第一吸收截面的频域曲线与第二吸收截面的稳态频域曲线；拟合目标结构对象对应的、第一吸收截面的频域曲线与第二吸收截面的稳态频域曲线；基于所有第一吸收截面的频域曲线与第二吸收截面的稳态频域曲线的拟合，确定所述候选增益系数对应的目标结构对象的基本参数。 7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标结构对象的基本参数包括：表面等离子体场本征频率、腔模耗散速率、量子点的本征频率、纯消相、量子点偶极矩、表面等离子体偶极矩、点-腔耦合强度和量子点自发辐射率。 8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述基本参数确定目标结构对象模型，并计算所述目标结构对象模型的相干函数的步骤，包括：将所述基本参数，应用到目标结构对象的哈密顿量和量子主方程中，确定所述目标结构对象模型；使用相干函数的计算公式，计算所述目标结构对象模型的相干函数；其中，所述相干函数的计算公式为：其中，g 2 (0)为所述目标结构对象的相干函数， 为表面等离子体场的光子产生/湮灭算符。 9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将满足预设判断条件的相干函数所对应的增益系数，确定为目标增益系数的步骤，包括：获取每一所述相干函数的最小值，作为所述相干函数极小值；判断所述每一相干函数极小值是否满足预设判断条件，将满足预设判断条件的相干函数，确定为候选相干函数；比较所有候选相干函数极小值，将候选相干函数极小值中最小值对应的候选相干函数所对应的候选增益系数，确定为目标增益系数。