寬頻脈沖的傳輸特性

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1、物理學(xué)報搖粵糟賊葬孕澡贈澤援雜蚤灶援搖災(zāi)燥造援遠園袁暈燥援緣淵圓園員員冤搖園緣源圓園源鄢寬頻脈沖光的傳播特性覮李搖琴搖郭搖紅淵華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院袁武漢搖源猿園園苑怨冤淵圓園員園年緣月圓源日收到曰圓園員園年遠月圓緣日收到修改稿冤搖搖本文研究了寬頻脈沖光在電磁誘導(dǎo)透明介質(zhì)中的傳播特性援結(jié)果表明袁如果信號光的載波頻率在透明窗口內(nèi)袁且頻寬相對于透明窗口較寬時袁輸出信號光的時域?qū)挾日箤捲⒊霈F(xiàn)明顯的延遲效應(yīng)曰如果信號光的載波頻率在介質(zhì)吸收峰內(nèi)袁且頻寬遠大于介質(zhì)吸收峰線寬時袁信號光在傳播過程中會發(fā)生形變袁輸出信號出現(xiàn)兩個峰袁峰值依賴于耦合光的頻率和光強以及樣品的長度

2、袁在適當(dāng)條件下袁在輸出信號光中可獲取較強的時域窄化的光脈沖援關(guān)鍵詞院電磁誘導(dǎo)透明袁脈沖形變袁時間延遲袁相干疊加孕粵悅雜院源圓援緣園援原責(zé)袁源圓援圓緣援月澤伴隨著超短光脈沖的出現(xiàn)袁激光在信息處理堯員郾引言通信堯光譜學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用出現(xiàn)了新的突破袁近年來袁國內(nèi)外學(xué)者對耘隕栽介質(zhì)中寬頻光脈沖咱圓緣要圓苑暫光容易獲得且不易受外界干擾袁是量子信息的的傳播特性進行了大量的實驗和理論研究援例理想載體袁所以信號光的操控在通訊領(lǐng)域顯得尤為如袁文獻咱圓遠暫通過分離信號光傅里葉分量的方法在重要援員怨怨園年袁勻葬則則蚤澤和他的合作者首次預(yù)言并觀察理論上證明了實現(xiàn)寬頻信號光延遲的可能

3、性袁文獻咱員袁圓暫到電磁誘導(dǎo)透明淵耘隕栽冤現(xiàn)象援利用耘隕栽介質(zhì)陡峭咱圓苑暫利用匹配耦合光和信號光頻率分量實現(xiàn)對寬咱猿暫變化的極化率可以減慢信號光的群速度袁員怨怨怨年頻信號光的減慢和存儲援然而袁這些理論和實驗都勻葬怎等人在超冷鈉原子氣中將光群速度降至員苑要求寬頻脈沖光的載波頻率處在耘隕栽介質(zhì)的透明窗咱源暫咱緣暫皂轅澤援基于脈沖光群速度的超慢傳播袁科學(xué)家們口內(nèi)援當(dāng)信號光載波頻率與介質(zhì)吸收峰的中心頻率通過操控耦合光將信號光脈沖的群速度降至零從相等時袁信號脈沖的大部分頻率分量處在介質(zhì)吸收而實現(xiàn)了信號光脈沖和單光子脈沖的存儲和釋峰內(nèi)袁被介質(zhì)強烈吸收導(dǎo)致輸出光強較小袁因此至咱遠

4、要員圓暫放袁這在量子信息領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前今鮮有對于載波頻率在介質(zhì)吸收峰內(nèi)的信號光傳咱員猿要員愿暫景援在有耦合光的撰型三能級原子系統(tǒng)中利播特性的研究援但是袁當(dāng)信號光頻寬遠大于介質(zhì)吸用吸收色散曲線的陡峭變化可以實現(xiàn)信號光的超收峰線寬時袁信號光在傳播過程中仍會有大部分頻慢傳播堯存儲和釋放援然而袁欲使信號光和釋放光的率分量處于介質(zhì)透明窗口內(nèi)袁此時輸出端的信號光波形無畸變則要求信號光頻率處在介質(zhì)的線性色較強袁值得進一步深入研究援本文利用數(shù)值模擬研咱員怨暫散頻域內(nèi)袁這就大大限制了信號光的頻寬援大量究了寬頻信號光的傳播特性援發(fā)現(xiàn)寬頻信號光的傳研究針對載波頻率處在透明窗口內(nèi)的窄

5、頻脈沖播特性比窄頻信號光的傳播特性復(fù)雜得多袁它與信咱圓園要圓源暫光袁例如文獻咱圓員暫揭示了窄頻信號光在耘隕栽號光的載波頻率和波形堯耦合光的頻率和光強以及介質(zhì)中傳播時相位改變和波形失真的物理起源曰文樣品的長度等諸多因素有關(guān)援獻咱圓猿暫研究了通過開堯關(guān)耦合光來操控存儲脈沖光的形狀袁從而實現(xiàn)對釋放信號光進行波形重整的目圓郾模型的援這些研究擴大了耘隕栽介質(zhì)在信號處理方面的應(yīng)用范圍援圖員為撰型三能級原子能級結(jié)構(gòu)示意圖援與原鄢國家自然科學(xué)基金淵批準(zhǔn)號院遠園愿苑愿園園源冤和湖北省自然科學(xué)基金淵批準(zhǔn)號院圓園員園悅閱粵園苑緣冤資助的課題援覮通訊聯(lián)系人援耘鄄皂葬蚤造院早怎燥澡燥灶早岳責(zé)

6、澡贈援糟糟灶怎援藻鑿怎援糟灶訫圓園員員中國物理學(xué)會悅澡蚤灶藻澤藻孕澡贈澤蚤糟葬造雜燥糟蚤藻賊贈搖澡賊賊責(zé)院轅轅憎怎造蚤曾遭援蚤責(zé)澡贈援葬糟援糟灶園緣源圓園源鄄員搖搖搖搖物理學(xué)報搖粵糟賊葬孕澡贈澤援雜蚤灶援搖災(zāi)燥造援遠園袁暈燥援緣淵圓園員員冤搖園緣源圓園源原子密度矩陣元的演化方程窯員籽猿員越原[]蚤淵棕猿原棕員冤垣淵祝員垣祝猿冤籽猿員圓原蚤棕責(zé)賊原蚤棕糟賊原蚤贅責(zé)藻淵籽猿猿原籽員員冤垣蚤贅糟藻籽圓員袁淵圓冤窯員籽猿圓越原[]蚤淵棕猿原棕圓冤垣淵祝圓垣祝猿冤籽猿圓圓原蚤棕糟賊原蚤棕責(zé)賊原蚤贅糟藻淵籽猿猿原籽圓圓冤垣蚤贅責(zé)藻籽員圓袁淵猿冤窯員籽圓員越原[]蚤淵棕圓原棕員冤

7、垣淵祝員垣祝圓冤籽圓員圓原蚤棕責(zé)賊鄢蚤棕糟賊原蚤贅責(zé)藻籽圓猿垣蚤贅糟藻籽猿員袁淵源冤其中丐蚤躁越丐蚤啄蚤躁代表原子處在蚤業(yè)態(tài)的衰變率袁為簡便圖員搖撰型三能級原子起見員冤取丐員越丐圓越園袁丐猿越圓酌袁即僅考慮上能態(tài)猿業(yè)的衰變曰圓冤耦合場強度遠強于信號場強度淵渣贅糟渣垌子相互作用的耦合光淵信號光冤的頻率堯波矢以及拉渣贅責(zé)渣冤援對上述方程組做傅里葉變換不難得到比頻率分別為棕糟淵責(zé)冤袁資糟淵責(zé)冤和圓贅糟淵責(zé)冤袁其中資糟淵責(zé)冤越籽猿員淵棕責(zé)冤棕糟淵責(zé)冤轅糟袁贅糟淵責(zé)冤越閱圓淵員冤猿耘糟淵責(zé)冤轅圓攸袁糟為光在真空中傳播棕責(zé)原棕糟原棕圓員越圓的速度袁閱圓猿淵閱員猿冤是原子能態(tài)