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《光子晶體波導(dǎo)中慢光的-研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、北京化工大學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：圣篁煎墨一日期：迦!：笪：12關(guān)于論文使用授權(quán)的說明學(xué)位論文作者完全了解北京化工大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北京化工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印
2、件和磁盤，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密范圍，在土年解密后適用本授權(quán)書。非保密論文注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。作者簽名：魚邀益．日期：翻：笪：生導(dǎo)師簽名：≤￡鯊堡叁日期：第一章緒論1．1慢光的概念及其發(fā)展歷程近一個(gè)世紀(jì)以來，對(duì)光脈沖的傳播特性的研究一直受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。研究者們發(fā)現(xiàn)在各種各樣的材料體系中，光傳播會(huì)呈現(xiàn)出非比尋常的性質(zhì)：在一些材料中，光脈沖速度減慢，甚至到像被凍結(jié)一樣，即出現(xiàn)
3、慢光，甚至超慢光【l】。慢光是指光脈沖的群速度小于真空中的光速c。單色平面波嚴(yán)格來說并不存在且無法傳遞信號(hào)，要實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞，必須對(duì)波進(jìn)行調(diào)制。因此，實(shí)際信號(hào)總是由不止一個(gè)頻率的波所組成的波群。由傅立葉分析知，可將任何非單色光或光脈沖展開成為諸多不同頻率的單色平面波的疊加。在色散介質(zhì)中這些不同頻率的單色平面波具有不同的相速度％((c))。因此在Sommerfeld和Brillouin[2】的有關(guān)光脈沖在色散介質(zhì)中傳播的權(quán)威論著中指出，脈沖傳播應(yīng)用群速度(波包的等振幅面移動(dòng)的速度)vf-dro／dk=-c／ne來描述，這里ng三n+og
4、dn／dro稱為群指數(shù)。由此可以看出，當(dāng)dn／&o>O或dnJdro>O(正常色散)時(shí)，呸vp=c／n(vp為相速度)，即出現(xiàn)慢光【31。光的傳播速度可以被減慢到只有幾米每秒，很多實(shí)驗(yàn)室都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這樣的慢光。將光凍結(jié)更長(zhǎng)的時(shí)間，則是科學(xué)研究者的下一個(gè)目標(biāo)。第一次在共振體系中探測(cè)到慢光時(shí)，光脈沖的形狀幾乎沒有變，但是有強(qiáng)烈的共振吸收(105cm。)14]。隨著光科學(xué)的發(fā)展，在上個(gè)世紀(jì)最后十幾年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這樣一種“位相相干”材料，它們可以由電磁導(dǎo)致的透明的特性，使得光脈沖在該材料中的吸收被大大減弱【54。71。由于該項(xiàng)技術(shù)的引入，
5、已經(jīng)在10cm的Pb氣體腔中實(shí)現(xiàn)了c／165的群速度【sj。到了1999年，群速度的值降到了米每秒級(jí)：L．VHau與合作者在450nK的低溫下，利用電磁感應(yīng)透明技術(shù)(EIT)，探測(cè)到光脈沖通過長(zhǎng)為(229-a：3)!um的鈉原子的玻色一愛因斯坦凝聚介質(zhì)比經(jīng)過同樣長(zhǎng)度的真空(空氣)介質(zhì)的參考光脈沖延遲(7．05士0．05),us，與此相應(yīng)的光速為％=(32．5士0．5)m／s，并測(cè)出光脈沖群速與介質(zhì)溫度的關(guān)系，得出隨溫度的降低群速減小，耦合光光強(qiáng)越低，群速越小的結(jié)論。在介質(zhì)溫度為50nK、耦合光光強(qiáng)為12mW／cm2時(shí)，光脈沖群速減慢
6、到17m／s，比真空中的光速減慢近2"107倍【9】。D．Budkertlo】研究組甚至在室溫下利用非線性磁光效應(yīng)，在銣蒸氣中將光速減慢至8m／s。2002年1月MIT的電子學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室(RLE)報(bào)道了在固態(tài)的Pr摻雜的Y2Si05介質(zhì)中光的超慢群速度。他們使用基態(tài)自旋相干共振脈沖激發(fā)所產(chǎn)生的吸收和色散的尖譜特征來減少群速度，光速在5K溫度時(shí)可以減少到45m／s?】。2001年，Phys．Rev．Lett．連續(xù)兩期刊發(fā)了光速為零的文章。一篇是o．Koeharovskaya等人【l2J的“StoppingLightviaHotAtom
7、s”，證明通過電磁感應(yīng)透明技術(shù)，可以在相干驅(qū)動(dòng)多普勒加寬原子介質(zhì)中使光脈沖完全停下來。其基本原理是利用折射率的空間色散性質(zhì)，即n與波數(shù)七有關(guān)，進(jìn)而使其對(duì)群速的貢獻(xiàn)是負(fù)的。這與其他的北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文利用折射率對(duì)時(shí)間(頻率)的高色散性質(zhì)實(shí)現(xiàn)超慢光速既有聯(lián)系，又有區(qū)別。另一篇是D．F．Philips等人【13】的“StorageofLightinAtomicVapor'’。文中報(bào)道了如何使光脈沖減速并將其約束在銣原子蒸氣中(約束時(shí)間己達(dá)0．5ms)。他們首先將光脈沖在空間壓縮5個(gè)數(shù)量級(jí)，即將光脈沖群速度減為千米量級(jí)，然后通過控制光
8、速的加入和撤出，來控制信號(hào)光的停和走，就是光的存儲(chǔ)和釋放。這項(xiàng)存儲(chǔ)光的技術(shù)關(guān)鍵是將光速減慢為零，致使光的相干激發(fā)能夠嵌入銣蒸氣的塞曼(自旋)相干態(tài)中。這種存儲(chǔ)光的方法的最大特點(diǎn)是不破壞原來光脈沖的特征，使信號(hào)脈沖的相位和量子態(tài)得以保存
