在光子集成电路中，非互易性光传输是非常重要的特性，它能够帮助实现类似电子二极管和晶体管功能的光学组件，对于下一代全光信号处理电路而言，具有极高的实用价值。非互易性光传输的器件能够打破时间反转对称性，这对于实现非对称光传播至关重要。以往，科学家们已经提出了多种基于不同物理效应的配置方案，包括使用磁光效应、间接带间光电效应、光声效应、非线性增益或吸收、参量过程以及热非线性的器件，以实现非互易性光传输。
然而，这些方法通常由于结构复杂、制造成本高、能耗大、带宽小或占用面积大而在芯片集成方面遇到困难。近年来，有研究提出了一种基于高质量因子腔体中光学非线性的级联结构光学二极管，它展示了40 dB的非互易传输比(NTR)，即前向和后向传输比达到40分贝，但同样存在集成难度。
最近的这篇文章提出了一个简单而超紧凑的光子晶体结构，其中包含一个波导与单个纳米腔耦合，它能够有效实现光学二极管功能。该结构的关键创新在于使用腔体增强的材料非线性，结合空间对称性破缺以及Fano共振，实现了极低功率下的非互易传播效应，并且具备良好的波长调谐能力。该设备的非线性来源于超快载流子动力学，而非通常考虑的热效应，从而在10 Gbits−1的比特率下实现了非互易操作，并且能量消耗仅为4.5 fJ bit−1。
在介绍中，作者强调了用于实现非对称光传播的不同配置方案，如磁光效应、间接带间光电效应、光声效应、非线性增益或吸收、参量过程以及热非线性等。尽管这些方法各有优点，但它们在芯片集成方面仍存在挑战。例如，基于光声效应的设备存在操作波长范围受限，而基于热非线性的设备则面临高能耗和大尺寸的限制。因此，为了克服这些缺点，研究者们提出了通过利用光学非线性结合级联高品质因子腔体来实现光学二极管。
对于非互易性光传输，一种新的现象和方法被证实。通过超快载流子动力学而非热效应，低能量消耗下的非互易性得到了实现。这是一种在全光通信中具有实际应用前景的技术，它的低功耗和可调谐性使其成为构建集成光子回路的理想选择。此外，该研究还表明了在可调谐光学集成光子学中实现高效非互易性光传输的新路径，这对于开发下一代光子集成设备具有深远的意义。
这篇文章中，研究者们通过实验展示了一种基于光子晶体的纳米结构，该结构通过波导与纳米腔的耦合来实现非互易性光传输。结构中利用了空间对称性破缺和Fano共振来进一步增强材料的非线性效应。这种设计不仅减小了器件尺寸，而且显著降低了非互易性光传输所需的操作能量。因此，这种结构在光子集成电路中具有潜在的应用前景，并且它的低功耗特性在现代光通信技术中显得尤为重要。
