宽频脉冲的传输特性

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1、物理学报摇粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇灾燥造援远园袁晕燥援缘渊圆园员员冤摇园缘源圆园源鄢宽频脉冲光的传播特性覮李摇琴摇郭摇红渊华中师范大学物理科学与技术学院袁武汉摇源猿园园苑怨冤渊圆园员园年缘月圆源日收到曰圆园员园年远月圆缘日收到修改稿冤摇摇本文研究了宽频脉冲光在电磁诱导透明介质中的传播特性援结果表明袁如果信号光的载波频率在透明窗口内袁且频宽相对于透明窗口较宽时袁输出信号光的时域宽度展宽袁并出现明显的延迟效应曰如果信号光的载波频率在介质吸收峰内袁且频宽远大于介质吸收峰线宽时袁信号光在传播过程中会发生形变袁输出信号出现两个峰袁峰值依赖于耦合光的频率和光强以及样品的长度

2、袁在适当条件下袁在输出信号光中可获取较强的时域窄化的光脉冲援关键词院电磁诱导透明袁脉冲形变袁时间延迟袁相干叠加孕粤悦杂院源圆援缘园援原责袁源圆援圆缘援月泽伴随着超短光脉冲的出现袁激光在信息处理尧员郾引言通信尧光谱学和材料科学等领域的应用出现了新的突破袁近年来袁国内外学者对耘陨栽介质中宽频光脉冲咱圆缘要圆苑暂光容易获得且不易受外界干扰袁是量子信息的的传播特性进行了大量的实验和理论研究援例理想载体袁所以信号光的操控在通讯领域显得尤为如袁文献咱圆远暂通过分离信号光傅里叶分量的方法在重要援员怨怨园年袁匀葬则则蚤泽和他的合作者首次预言并观察理论上证明了实现宽频信号光延迟的可能

3、性袁文献咱员袁圆暂到电磁诱导透明渊耘陨栽冤现象援利用耘陨栽介质陡峭咱圆苑暂利用匹配耦合光和信号光频率分量实现对宽咱猿暂变化的极化率可以减慢信号光的群速度袁员怨怨怨年频信号光的减慢和存储援然而袁这些理论和实验都匀葬怎等人在超冷钠原子气中将光群速度降至员苑要求宽频脉冲光的载波频率处在耘陨栽介质的透明窗咱源暂咱缘暂皂辕泽援基于脉冲光群速度的超慢传播袁科学家们口内援当信号光载波频率与介质吸收峰的中心频率通过操控耦合光将信号光脉冲的群速度降至零从相等时袁信号脉冲的大部分频率分量处在介质吸收而实现了信号光脉冲和单光子脉冲的存储和释峰内袁被介质强烈吸收导致输出光强较小袁因此至咱远

4、要员圆暂放袁这在量子信息领域有着重要的应用前今鲜有对于载波频率在介质吸收峰内的信号光传咱员猿要员愿暂景援在有耦合光的撰型三能级原子系统中利播特性的研究援但是袁当信号光频宽远大于介质吸用吸收色散曲线的陡峭变化可以实现信号光的超收峰线宽时袁信号光在传播过程中仍会有大部分频慢传播尧存储和释放援然而袁欲使信号光和释放光的率分量处于介质透明窗口内袁此时输出端的信号光波形无畸变则要求信号光频率处在介质的线性色较强袁值得进一步深入研究援本文利用数值模拟研咱员怨暂散频域内袁这就大大限制了信号光的频宽援大量究了宽频信号光的传播特性援发现宽频信号光的传研究针对载波频率处在透明窗口内的窄

5、频脉冲播特性比窄频信号光的传播特性复杂得多袁它与信咱圆园要圆源暂光袁例如文献咱圆员暂揭示了窄频信号光在耘陨栽号光的载波频率和波形尧耦合光的频率和光强以及介质中传播时相位改变和波形失真的物理起源曰文样品的长度等诸多因素有关援献咱圆猿暂研究了通过开尧关耦合光来操控存储脉冲光的形状袁从而实现对释放信号光进行波形重整的目圆郾模型的援这些研究扩大了耘陨栽介质在信号处理方面的应用范围援图员为撰型三能级原子能级结构示意图援与原鄢国家自然科学基金渊批准号院远园愿苑愿园园源冤和湖北省自然科学基金渊批准号院圆园员园悦阅粤园苑缘冤资助的课题援覮通讯联系人援耘鄄皂葬蚤造院早怎燥澡燥灶早岳责

6、澡赠援糟糟灶怎援藻凿怎援糟灶訫圆园员员中国物理学会悦澡蚤灶藻泽藻孕澡赠泽蚤糟葬造杂燥糟蚤藻贼赠摇澡贼贼责院辕辕憎怎造蚤曾遭援蚤责澡赠援葬糟援糟灶园缘源圆园源鄄员摇摇摇摇物理学报摇粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇灾燥造援远园袁晕燥援缘渊圆园员员冤摇园缘源圆园源原子密度矩阵元的演化方程窑员籽猿员越原[]蚤渊棕猿原棕员冤垣渊祝员垣祝猿冤籽猿员圆原蚤棕责贼原蚤棕糟贼原蚤赘责藻渊籽猿猿原籽员员冤垣蚤赘糟藻籽圆员袁渊圆冤窑员籽猿圆越原[]蚤渊棕猿原棕圆冤垣渊祝圆垣祝猿冤籽猿圆圆原蚤棕糟贼原蚤棕责贼原蚤赘糟藻渊籽猿猿原籽圆圆冤垣蚤赘责藻籽员圆袁渊猿冤窑员籽圆员越原[]蚤渊棕圆原棕员冤

7、垣渊祝员垣祝圆冤籽圆员圆原蚤棕责贼鄢蚤棕糟贼原蚤赘责藻籽圆猿垣蚤赘糟藻籽猿员袁渊源冤其中丐蚤躁越丐蚤啄蚤躁代表原子处在蚤业态的衰变率袁为简便图员摇撰型三能级原子起见员冤取丐员越丐圆越园袁丐猿越圆酌袁即仅考虑上能态猿业的衰变曰圆冤耦合场强度远强于信号场强度渊渣赘糟渣垌子相互作用的耦合光渊信号光冤的频率尧波矢以及拉渣赘责渣冤援对上述方程组做傅里叶变换不难得到比频率分别为棕糟渊责冤袁资糟渊责冤和圆赘糟渊责冤袁其中资糟渊责冤越籽猿员渊棕责冤棕糟渊责冤辕糟袁赘糟渊责冤越阅圆渊员冤猿耘糟渊责冤辕圆攸袁糟为光在真空中传播棕责原棕糟原棕圆员越圆的速度袁阅圆猿渊阅员猿冤是原子能态