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腔磁系统中的磁诱导透明及快慢光效应

腔磁系统中的磁诱导透明及快慢光效应

作者：党宁兰州大学

学位级别：硕士

多窗口电磁诱导透明作为实现多波段量子存储器的一种有效方法得到了大量的研究。随后人们也在多种物理模型下实现了多窗口电磁诱导透明。但是一个实际的问题就是,这个结果能否在更高的温度下实现,例如一个室温下的多波段量子存储器。近... 详细信息

多窗口电磁诱导透明作为实现多波段量子存储器的一种有效方法得到了大量的研究。随后人们也在多种物理模型下实现了多窗口电磁诱导透明。但是一个实际的问题就是,这个结果能否在更高的温度下实现,例如一个室温下的多波段量子存储器。近些年来,在自旋波量子（磁子）与腔光子的强耦合方面取得了显著的发展。由于自旋量子系综对温度有很强的鲁棒性,因此在室温下磁诱导透明依然可以实现。同时基于室温下磁诱导透明的快慢光转换也已经被提出。这也证明了腔磁系统对实际量子存储器的应用价值。在本文中,以多个YIG小球和一个微波腔组成的腔磁系统为模型,分别探究了强探测场和弱探测场的透射谱光学特性以及快慢光效应。当探测光为强场时,我们发现输出场的干涉窗口数量等于系统中不同磁子频率的YIG小球数量。相同磁子频率的YIG小球数量以及腔场的耗散率会影响干涉窗口的高度和宽度。对于两个YIG小球的情况,我们详细讨论了干涉窗口的操控。得到以下结论:通过改变驱动场与探测场的相位差,驱动场与探测场的振幅比以及磁子频率可以分别调控干涉窗口的类型（透明,放大以及吸收窗口）,窗口处透射谱的大小以及干涉窗口的位置。当干涉窗口处为相消干涉时,仅通过改变驱动场与探测场的振幅比就可以实现磁诱导透明,吸收和放大的转换。该结论对于含有多个YIG小球的情况依然成立,这对“光学频率梳”的研究有一定帮助。对于三个YIG小球的情况,我们研究了该系统输出场的快慢光效应。总结如下:每个干涉窗口的位置都会出现快慢光效应,因此可以通过改变磁子频率来调控快慢光现象出现的位置;改变驱动场与探测场的相位差可以实现快光和慢光之间的转换;当干涉窗口处为相消干涉时,仅通过改变驱动场与探测场的振幅比也可以实现快慢光的转换;在特定参数取值下,我们将群速度延迟提高到了0.1s的数量级。当探测光为弱场时,需要考虑YIG小球的自身振动和由磁致伸缩效应引起的磁子声子耦合。经过数值计算我们发现:探测场吸收谱中的透明窗口数量等于系统中不同有效磁声耦合强度的YIG小球个数的两倍;有效磁声耦合强度相同的YIG小球数量只与透明窗口的宽度和高度有关。对于两个YIG小球的情况,我们探究了群速度延迟与YIG小球的有效磁声耦合强度的关系。通过改变YIG小球的有效磁声耦合强度,实现了快光和慢光的转换。这对多频段量子存储器和相干态存储等方面的研究有一定的参考价值。

关键词：腔磁系统磁诱导透明自旋波量子快慢光

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掺铒光纤中方波信号高次谐波的快慢光特性

物理学报 2015年第24期64卷 218-225页

作者：王甫王智毛雅亚孙振超李强吴重庆刘国栋北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

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,... 详细信息

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.

关键词：快慢光谐波相对延时量相干布居振荡掺铒光纤

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原子辅助光力系统中快慢光的量子调控

物理学报 2019年第5期68卷 116-124页

作者：谷开慧严冬张孟龙殷景志付长宝吉林大学电子科学与工程学院长春130012 长春理工大学光电信息学院光电科学分院长春130114 长春大学理学院材料设计与量子模拟实验室长春130022 通化师范学院物理学院通化134000

随着纳米科技以及半导体技术的迅猛发展,光力诱导透明、快慢光和光存储以及其他在光力系统中发现的量子光学和非线性光学效应成为人们目前研究的热点.本文将薄膜腔光力系统同被束缚在腔中的二能级冷原子系综相耦合,通过直接在薄膜振子... 详细信息

随着纳米科技以及半导体技术的迅猛发展,光力诱导透明、快慢光和光存储以及其他在光力系统中发现的量子光学和非线性光学效应成为人们目前研究的热点.本文将薄膜腔光力系统同被束缚在腔中的二能级冷原子系综相耦合,通过直接在薄膜振子上引入弱辅助驱动场来研究该原子辅助光力系统中原子和相位对量子相干性质及其快慢光的调控.经过分析发现,通过改变辅助驱动场的强度可直接实现对光力诱导透明窗口深度的调控,通过改变辅助场与探测场之间的相位差,可实现输出的探测场在"吸收"、"透明"和"增益"之间相互转换,进而对弱探测场进行动态调控实现光开关.与此同时,还发现系统的群延迟时间随相位差的改变呈周期性变化.通过调节相位差及原子数,不但可以改变群延迟时间,还可实现快慢光之间的相互转换.

关键词：光力学光力诱导透明快慢光

基于一种优化的梳状布里渊增益谱实现对任意周期信号的零展宽快慢光

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物理学报 2010年第2期59卷 1040-1046页

作者：郑狄潘炜闫连山罗斌邹喜华江宁马雅男西南交通大学信息科学与技术学院成都610031

在理论分析任意信号实现无畸变快慢光所需条件的基础上,根据周期信号的频谱特点,推导出一种优化的梳状布里渊增益谱的普适公式.利用该普适公式,可根据所需时间延迟或超前量,方便地得到周期信号每个离散频谱分量所对应的各离散布里渊增... 详细信息

在理论分析任意信号实现无畸变快慢光所需条件的基础上,根据周期信号的频谱特点,推导出一种优化的梳状布里渊增益谱的普适公式.利用该普适公式,可根据所需时间延迟或超前量,方便地得到周期信号每个离散频谱分量所对应的各离散布里渊增益谱的强度和增益谱峰值相对于频谱分量的偏移量,从而确定整个梳状布里渊增益谱的形状.通过对正弦信号、周期性高斯信号和周期性方波信号的数值计算,结果表明,利用该优化的梳状布里渊增益谱可实现这三种周期信号在零展宽下的快慢光,证实了所得普适公式的正确性.此外,通过调节各离散布里渊增益谱的强度和偏移量,时间延迟或超前量连续可调.

关键词：快慢光受激布里渊散射周期信号

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非厄米混合系统中快慢光的传播性质

延边大学学报（自然科学版） 2023年第3期49卷 218-222页

作者：金靖雯刘洪雨延边大学理学院吉林延吉133002

为了研究非厄米混合系统中的快慢光传播性质,提出了一个非厄米磁量子电动力学(QED)混合模型.该模型由2个微波腔和1个钇铁石榴石组成.模型采用强泵浦场驱动磁子,采用弱探测场探测微波腔.研究表明:通过调节腔与磁子之间的相互作用强度和... 详细信息

为了研究非厄米混合系统中的快慢光传播性质,提出了一个非厄米磁量子电动力学(QED)混合模型.该模型由2个微波腔和1个钇铁石榴石组成.模型采用强泵浦场驱动磁子,采用弱探测场探测微波腔.研究表明:通过调节腔与磁子之间的相互作用强度和微波腔与磁子的耗散比,可以增加磁子诱导放大效应和提高快慢光的传播速度.该研究结果可为量子光学操纵、量子信息存储以及灵敏光开关的研究提供参考.

关键词：非厄米混合系统光放大钇铁石榴石微波腔快慢光

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快慢光对光纤干涉型传感灵敏度的影响分析

快慢光对光纤干涉型传感灵敏度的影响分析

作者：汪凡安徽大学

学位级别：硕士

光在介质中传输的群速度被有效调控,即为快慢光现象。快慢光能够加强光与物质的相互作用,在全光延迟线、非线性效应增强以及高灵敏度传感等方向有着很好的应用前景。实现快慢光的方法有很多,其中在光纤中控制光的群速度由于可室温操控... 详细信息

光在介质中传输的群速度被有效调控,即为快慢光现象。快慢光能够加强光与物质的相互作用,在全光延迟线、非线性效应增强以及高灵敏度传感等方向有着很好的应用前景。实现快慢光的方法有很多,其中在光纤中控制光的群速度由于可室温操控和与光纤器件兼容性好等优势,受到广泛的关注。本文针对光纤中受激布里渊散射(SBS)慢光和双洛伦兹光纤布拉格光栅(DL-FBG)快慢光的产生技术及其传感应用进行了研究,具体内容如下:1.提出并通过实验验证了一种通过将SBS慢光引入全光纤传感器中来提高传感器灵敏度的新方案。利用布里渊激光器振荡腔产生Stokes光,位于增益谱内的Stokes光在强泵浦光的作用下产生慢光效应。同时,布里渊激光器也作为传感单元置于振动环境中,其产生的频率波动用马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪进行检测。实验表明在SBS慢光的加入下,传感器的灵敏度会得到增强。该方案具有工作波长任意、慢光延迟量可调控等诸多优点。通过使用高非线性光纤来优化方案,实现了传感器灵敏度的进一步增强。2.研究了DL-FBG快慢光对光纤传感器灵敏度的影响。实验中通过改变入射光波长在DL-FBG中实现了慢光到快光的传输,观测到的光脉冲最大延迟量为180ps(慢光)以及最大提前量为90ps(快光)。此外,DL-FBG作为传感单元在外界应力的作用下会使其中心波长发生偏移,然后用光纤M-Z干涉仪进行检测。实验表明在慢光的作用下,传感器灵敏度会获得增强;在快光的作用下,传感器的灵敏度会获得减弱。结合实验结果并通过进一步理论分析我们得出,若将快光和慢光分别引入到干涉仪两臂中,就可以在相同的延迟条件下实现更高灵敏度的传感。这些实验和分析会为快慢光技术在干涉型传感器中的应用提供指导。实验研究结果表明,本文提出的基于光纤快慢光的干涉型光纤传感器具有易于制作、成本低、结构紧凑易于封装且与光纤系统兼容性好等优点。在应变、温度和振动等高灵敏度光纤传感测量领域有良好的应用前景。

关键词：光纤传感器快慢光受激布里渊散射双洛伦兹光纤布拉格光栅灵敏度增强

基于布里渊散射的多波长光纤激光器及无展开快慢光传输

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基于布里渊散射的多波长光纤激光器及无展开快慢光传输

作者：张亮江西师范大学

学位级别：硕士

目前，大容量和超高速的光纤通信引起大家的广泛关注，其中多波长光纤激光器可以很好满足光通信中密集波分复用对光源的要求。另一方面，在实现全光通信的过程中，快慢光技术通过光学手段来控制光速，实现光存储、光交换以及光路由。 ... 详细信息

目前，大容量和超高速的光纤通信引起大家的广泛关注，其中多波长光纤激光器可以很好满足光通信中密集波分复用对光源的要求。另一方面，在实现全光通信的过程中，快慢光技术通过光学手段来控制光速，实现光存储、光交换以及光路由。本文主要提出并实现了一种稳定且可调谐的基于半导体光放大器(SOA)的布里渊多波长光纤激光器。利用SOA的非均匀展宽以及SBS的非线性增益特性来抑制光纤中的模式竞争，增加激光器输出波长数量，保证激光器多波长稳定输出。同时通过使用双折射光纤环形滤波器，调节滤波器反射谱从而实现多波长激光器输出波长可调谐，最终实现了平均输出76个波长、波长间隔为0.08nm和可调谐范围达到21nm的布里渊多波长激光器，并且输出稳定。另一方面，本文还提出并证明了利用SBS快慢光可以实现对传输光进行色散补偿，使得在实现快光的同时保证脉冲受到的展宽影响最小，同时利用环形腔实现快光，从而减少吸收损耗。

关键词：受激布里渊散射(SBS) 半导体光放大器(SOA) 多波长光纤激光器快慢光

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光纤中可控快慢光的研究及应用

光纤中可控快慢光的研究及应用

作者：陈佳利华南理工大学

学位级别：硕士

快慢光，是指光波在媒介中传播时群速度加快或者减慢的物理现象。光纤中的快慢光技术由于具有结构简单紧凑、可室温工作、与现有光纤通信系统相兼容等优点具有很重要的应用前景，特别是在全光通信、光学传感、光纤非线性效应增强等方面... 详细信息

快慢光，是指光波在媒介中传播时群速度加快或者减慢的物理现象。光纤中的快慢光技术由于具有结构简单紧凑、可室温工作、与现有光纤通信系统相兼容等优点具有很重要的应用前景，特别是在全光通信、光学传感、光纤非线性效应增强等方面存在巨大的应用潜力。本论文针对光纤中的快慢光技术，特别是基于相干布居数振荡和受激布里渊散射效应的快慢光传输进行了深入地研究，并在此基础上实现了一种基于受激布里渊散射快光的新型折射率传感应用。主要工作如下： 1.研究高掺杂掺铒光纤中的可控快慢光。采用本实验团队自主研制的高增益铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤，在长仅3.86cm的高增益磷酸盐光纤中实现了群速度从8.4m/s到-14.7m/s的可控快慢光，我们进一步将实验装置封装成一个体积仅为130mm×30mm×3mm紧凑型全光纤快慢光器件。文中依次详细探讨了泵浦功率、调制频率以及信号光波长对快慢光延迟量或提前量的影响，并在实验上探索了掺铒光纤在窄线宽激光器的线宽测量中的应用。 2.探索和研究光纤中基于受激布里渊散射效应的快光传输。利用布里渊环形振荡腔获得了自加快快光，实现了单束光基于SBS效应的快光传输。分析了不同布里渊增益介质对快光提前量的影响。当使用10m长的HI1060FLEX单模光纤作为布里渊增益介质时，实现了0.7的快光相对提前量。将微结构光纤锥插入布里渊谐振腔中，实现了0.66的快光相对提前量。 3.搭建基于受激布里渊散射快光的折射率传感器。针对高精度折射率传感的应用要求，创新性地提出了一种基于受激布里渊散射快光的光纤折射率传感器。将光纤锥倏逝场传感机制与布里渊快光机制相结合，通过测量快光光速实现了溶液折射率解调。在泵浦信号光功率为500mW的情况下，当溶液折射率从1.436到1.449，快光提前量随着溶液折射率的增加而线性递减，折射率传感器精度可达Δn.510-6。

关键词：快慢光相干布居数振荡受激布里渊散射微纳光纤折射率传感

基于光纤布拉格光栅快慢光灵敏度增强的传感器研究

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基于光纤布拉格光栅快慢光灵敏度增强的传感器研究

作者：李欣欣安徽大学

学位级别：硕士

光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratings,FBGs)凭借其结构简单、测量精度高、易于复用与集成、能够实现分布式传感等诸多优点,在光纤通讯、光纤激光器以及光纤传感等领域受到研究者广泛关注。在光纤传感领域,现基于光纤马赫—曾德尔(M-Z)... 详细信息

光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratings,FBGs)凭借其结构简单、测量精度高、易于复用与集成、能够实现分布式传感等诸多优点,在光纤通讯、光纤激光器以及光纤传感等领域受到研究者广泛关注。在光纤传感领域,现基于光纤马赫—曾德尔(M-Z)干涉仪探测法的传感器虽然实现了高灵敏度的应变测量,但传感器的灵敏度受干涉仪臂长差的限制。研究表明,利用光纤中的快慢光效应可以提高干涉仪的灵敏度。本论文根据FBG在光纤传感领域的独特优势以及快慢光技术在高精度传感领域的应用,提出了基于FBG快慢光灵敏度增强的干涉型光纤传感系统。在实验上,基于迈克尔逊干涉仪搭建了均匀FBG慢光的传感系统。首先,通过改变入射光波长,对传感器的相移灵敏度与群延时的变化关系进行了研究。通过对比信号光的测量相位变化、理论群延时随波长的变化曲线得知,传感器的相移灵敏度与群延时有很好的关联性;与传统的FBG传感器相比,传感器的灵敏度将会得到增强。其次,在上述实验的基础上,在干涉仪中引入有源均匀FBG,通过改变泵浦光功率,对传感器的相移灵敏度与群延时的变化关系进行了研究,得出了同样的结论。本实验研究的开展将为后续高灵敏度的双洛伦兹光纤布拉格光栅(double-Lorentzian fiber Bragg grating,DL-FBG)快慢光传感的实验研究奠定基础。在理论上,研究了 DL-FBG中的快慢光效应,基于迈克尔逊干涉仪构建了两臂分别对应DL-FBG快光和慢光的推挽式探头结构的高灵敏度传感模型,推导出传感器的灵敏度与信号光群延时、光栅反射率之间的关系,并以期通过有源FBG快慢光技术进一步提高其灵敏度。

关键词：光纤传感器均匀光纤布拉格光栅双洛伦兹光纤布拉格光栅快慢光