普渡大学 Vladimir M. Shalaev、Demid V. Sychev 团队利用单光子强度的控制光束，在硅中实现了电子雪崩过程介导的全光折射率调控。观察到的过程对应于极高的非线性折射率 ，比目前已知的最佳非线性光学材料的折射率高出几个数量级。利用单光子进行光调制，为在室温下运行的片上光子和量子器件实现GHz频率（甚至可能更快）的光开关提供了可能。

研究成果于 2025 年 11 月 17 日以题为“All-optical modulation with single photons using an electron avalanche”发表在《Nature Nanotechnology》上。

图1：实验细节

图2：装置示意图

图3：调制的时间依赖性

图4：信号对控制光束和探测光束强度的依赖性

图5：近红外光束的直接调制的观察

文献来源：

Sychev, D.V., Chen, P., Chen, Y. et al. All-optical modulation with single photons using an electron avalanche. Nat. Nanotechnol. (2025).

DOI：https://doi.org/10.1038/s41565-025-02056-2