"慢光"与"快光"现象是近两年国际上研究的热门课题,其研究意义在于科学上,加深人类对光本性的认识,光速的控制,也是光物理的基础研究,"慢光"和"快光"研究可以为科学和技术的发展提供新的研究方向,固体材料中的慢光可以用于光学延迟线,光存储和光开关以及量子信息技术,而超光速的研究可以为许多基础研究提供新的思路和技术,随着研究的不断深入,无疑将带来不可估量的应用前景。目前大多数慢光和快光研究是用电磁感应透明技术进行的,相干布局数振荡产生光速减慢或者超光速从原理上不同于电磁感应透明技术,它主要是利用相干布局数振荡产生光谱烧孔,而烧孔则造成折射率的急剧变化,从而实现光速减慢或加快,本申请在前期的工作基础上,提出利用相干布局数振荡来实现光速减慢和超光速,实现光的群速的控制。
实现室温条件下固体介质中的光波群速可控的研究是光学领域新近兴起的一个热点课题,它在光信号延迟及量子计算机等方面都有广阔的应用前景。对光速减慢的材料的选取多集中在原子蒸汽、掺杂晶体、光纤、光子晶体、生物薄膜和半导体波导等。本课题中详细地论证了布居振荡量子相干技术的实现条件,同时讨论了这种布居粒子振荡在均匀加宽介质中产生光谱烧孔。此烧孔对应着急剧的折射率变化,这样就在介质的烧孔区域就同时实现了高透射率和强色散。另外,着重对掺铒光纤中所实现光波群速可控的可行性进行分析讨论,建立群速可控的理论模型。在实验方面,利用相干布居振荡技术,不同强度的泵浦光条件下在介质吸收光谱上观测到烧孔及反烧孔。由增益理论分析得到不同泵浦光功率影响介质吸收状态。在介质的吸收区域,振荡导致光脉冲经历饱和吸收,脉冲传输延迟;在介质的的增益区域,振荡又导致光脉冲经历增益饱和,脉冲传输超前。慢光延迟线的最重要的方面并不是仅仅追求大的时间延迟,而是要获得大的相对时延,因为此参数表征了介质对信息存储的能力。通过控制离子浓度效应,增大相互作用距离,也可以通过控制入射信号光功率强度,即利用功率饱和效应提来高相对时延及时间延迟。