基于相干布居振荡的光控技术及研究进展

慢光在光缓存、光存储技术等方面的潜在应用,将给通信系统带来大的发展空间。利用相干布居振荡(CPO)效应实现光速调控的技术具有独特优势,引起了国内外研究人员的广泛关注。在此介绍了相干布居振荡效应实现光速调控的原理,并阐述了利用该原理实现光速调控技术的研究进展。

基于相干布居振荡的室温固体材料中可控光群速的发展

回顾了在室温条件下,固体材料中基于相干布居振荡而导致光群速改变的若干研究.介绍了光谱烧孔理论及此技术应用于固体介质中的最新进展.主要阐述了掺杂光纤中光速改变的物理机理和实验研究.最后,讨论了光群速可控的研究意义及应用展望.

室温铯原子气室窄线宽相干布居振荡光谱

相干布居振荡(coherent population oscillations,CPO)光谱是一种原子布居数调制光谱,主要利用两束位相锁定、频率差小于原子自发辐射线宽的耦合光和探测光与原子相互作用,激光强度调制会导致原子布居数相干振荡,实现窄带宽的探测光透射.本文基于L型原子能级结构,在室温铯原子系综中实现了相干布居振荡光谱,光谱典型线宽小于50 kHz,远低于5.2 MHz的自发辐射线宽.L型能级结构的相干布居振荡光谱线宽依赖多个简并能级系统的布居数关联振荡,其不要求原子态的相位关联,有利于在长激发态寿命的Rydberg原子系统中基于相干布居振荡获得窄线宽光谱,从而提高基于Rydberg原子光谱的精密测量的灵敏度.

掺铒光纤中方波信号高次谐波的快慢光特性

光纤中方波信号的慢光技术在全光通信和光纤传感等领域具有重要的应用前景.提出了谐波相对延时量的度量方法,分别采用速率方程和相干布居振荡理论,对掺铒光纤中方波信号的基波和高次谐波的快慢光特性进行了研究.在无抽运光输入情况下,改变入射光功率,入射探测光的基波最大相对延时量能达到20%,且存在实现最大相对延时量的入射光功率为8 mW;在有抽运光输入的情况下,改变信号光增益,入射探测光的基波相对超前量同样能达到-20%,且随着信号光增益的增大而增加.N次谐波(N=1,3,5,7,···)在频率f/N(f为基波信号最大延时量对应的调制频率)处有最大相对延时量,且它们的最大延时量相同,频率处于相干布居振荡引起的光谱烧孔带宽内.

基于半导体光放大器的微波光子移相器研究进展

主要介绍半导体光放大器在微波光子移相器中的应用及其研究进展。分析基于半导体光放大器相干布居振荡效应的微波光子移相器的主要方案及特点,讨论该领域目前需要解决的主要问题和未来的发展趋势。

半导体光放大器的参数对慢光效应影响的研究

为了分析半导体光放大器(SOA)中慢光效应,构建了基于SOA中相干布居振荡效应引起慢光现象的理论模型,分析了SOA中电流的调制频率、调制电流大小、直流电流大小、线宽增强因以及调制电流的相移与相对相位对相位延时量的影响。分析结果表明:慢光效应可以由调制电流的大小和调制频率控制;当输入直流电流小于200 mA时,对控制SOA中的慢光效果不明显;与透明电流相比,输入的直流电流较大或较小分别得到快光、慢光;当线宽增强因子不为0时,边带信号光从快光变为慢光;当相移Ψ=0°或90°时一直为慢光,当相移Ψ=180°时一直为快光;改变调制电流的相对相位可以让信号在慢光和快光之间变换。

浅谈慢光技术研究现状

介绍慢光技术研究的意义、慢光技术研究的最新进展和实现慢光的四种方法:电磁感生透明、相干布居数振荡、受激布里渊散射、受激拉曼散射以及利用光子晶体波导,对比阐述了四种方法的优缺点,最后介绍了慢光技术在全光通信、量子计算等系统中的应用。

掺铒光纤中亚稳态粒子振荡和慢光时间延迟关系研究

由于光纤慢光在实际中的应用价值引起广泛关注.技术手段上利用相干布居振荡效应实现光速可控更具有优势.本文主要介绍了利用相干布居振荡效应(CPO)实现掺铒光纤中的光速减慢传输,通过改变掺杂浓度、光纤长度、入射信号光及抽运光功率等参量,具体研究了亚稳态粒子振荡和时间延迟的关系.研究结果表明:选择高浓度光纤、增加光纤长度、关闭抽运光源,选择适当强度的信号光可以有效地增大时间延迟.

室温条件下掺铒光纤中光脉冲群速可控特性的研究

利用相干布居振荡技术在介质吸收光谱上产生烧孔,孔宽大约为基态粒子数恢复时间的倒数.由增益理论分析得到不同抽运光功率对介质吸收状态的影响.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;在介质的增益区域,振荡又导致光脉冲经历增益饱和,脉冲传输超前.应用此技术在掺铒光纤中实现了光速人为可控.在掺铒光纤晶体中观测到了最慢为2.857×103m/s的光速减慢传输,相应感生群折射率为10.5×104.根据布居振荡效应及增益理论,由速率方程出发,得到了信号光的群延迟理论解析表达式,理论仿真与实际测量符合较好.以此理论为基础较全面地分析了实现光速可控的方法.

掺铒光纤中浓度效应对光脉冲群速的影响

利用相干布居振荡技术在介质吸收光谱上产生烧孔,孔宽大约为基态粒子数恢复时间的倒数.由增益理论分析得出不同抽运光强度对介质吸收状态的影响.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;在介质的增益区域,振荡又导致光脉冲经历增益饱和、脉冲传输超前.将此技术应用在掺铒光纤(EDOF)中实现了光速人为可控.根据布居振荡效应及增益理论,由速率方程出发,得到了探测光的群折射率的理论解析表达式.考虑掺铒浓度对光脉冲群速度的影响,分别对四种浓度的光纤进行实验研究,观测到的最慢群速分别为3.45×102m/s,相应感生群折射率8.7×105.

室温掺铒光纤放大器中实现参量控制无损耗光速减慢传输

本文对掺铒光纤放大器中的光速减慢传输系统进行深入研究,提出一种直接利用掺铒光纤放大器中抽运光强度和掺铒光纤长度,通过优化控制参量来降低信号光强度损耗系数,从而可以实现无强度损耗光速减慢传输,研究结果表明:当抽运光功率为3.5 mW时,信号光强度损耗系数近似为零;当抽运光关闭时,掺铒光纤长度为0.1 m时,信号光强度损耗系数近似为零.

均匀展宽增益介质中超光速饱和现象的研究

根据饱和增益理论分析可知,不同抽运光功率对应着介质不同的吸收和增益状态.在吸收介质中,相干布居振荡效应导致光脉冲经历饱和吸收,光脉冲传输延迟;在增益介质中,相干布居振荡效应导致光脉冲经历增益饱和,光脉冲传输超前.本文由铒离子的亚稳态速率方程出发,建立了掺铒光纤中超光速传输的理论模型,同时得到时间超前的数值解析表达式;讨论了低频率段超光速的饱和现象,即超光速在低频段并不随着抽运光功率的增强而加强,而在高频率段随抽运光功率的增加而加强.

红宝石晶体中慢光现象的实验观测

在室温下观测到了固体材料中的慢光现象。用氩离子激光(514.5nm)单光束入射到红宝石晶体中,用相干布居数振荡效应产生烧孔。利用光谱烧孔使介质折射率发生急剧变化,导致光的群速变慢。实验上观测的时延为(2.314±0.005)ms,推断光速值为(43.215±0.094)m／s,并观测到时延和光的群速随调制频率变化的规律。