慢光技术的研究影响着全光通信的快速发展。在光纤通信系统中,对于存在的光-电、电-光转化,给光纤通信造成了很多困扰。因为电子器件的带宽是很有限的,串行的电信号速率,传输的最大值为40Gbps,是光纤容量的千分之一左右,由于光-电、电-光转化,所以设备的复杂程度相应的比较高,系统的稳定性降低了,系统的可靠性也跟着降低了,这让信号比较容易失真。对于高速宽带业务是非常难完成的,人们为了完成目标,让光纤通信宽带的优势变得更明显,这时全光网络的通信被提出来了。
那么什么是全光网络呢?全光网络不是指全部网络都是光学化,而是信息流在传输与变换时,是以光的形式存在,并且有一部分由电控制。全光网络通信主要有:光的放大技术、光的监控技术、光的交换/光的路由等。全光网络有很多优点,例如:宽带方面的优势、传输速度方面和接口成本方面等。由于没有好一点的光路由器,全光网络的发展受到了很大的限制。如果我们有完整的全光缓存器技术就可以让全光网络通信实现,但是全光缓存器是光路由技术的不足之处,虽然有办法让光缓存,比如光纤延迟技术,最简单的方法是控制光的传输,即对光信号进行可控的延迟,这是一种光学的手段。对光信号传输速度进行控制来达到光缓存的目的,这就是慢光技术。
1.1 慢光技术的背景
说起光,起初的感觉是一种没有颜色的东西,然而它是人类生存必须条件,人类进入文明时代后,从来没有停止对光的研究,一直到丹麦天文学家们,在17世纪后期第一次计算出光的传播速度。虽说计算值与理论值相差了百分之三十左右,但是就此人类对光速研究开始了第一步。下面简要阐述下科学家们对慢光效应的研究。
Brillouin[1]利用洛伦兹的理论描述了介质对脉冲传播的影响程度。提出了:在介质吸收区域才会发生的反常色散,并且它的群速度是大于光速的。直到20世纪初,布里渊经过实验研究发表了自发布里渊散射谱,才开始了对对散射谱研究的新开端,也使大家明白了可以通过控制频率和物质折射率的相互关系来调节光速。
很早以前人们就对光的传播速度十分感兴趣,由于没有实验条件,所以没有人可以进行深层次的研究,随后有关激光各种各样设备的出现,慢光效应方面有了新的发展。直到1960年,Brillouin整理了一本译为《波的传播和群速度》的书。他提出:通过使用一定条件下适当的光强,可以来控制介质的吸收与色散。这本书的出现引起了学者们的极大兴趣,这对对慢光效应的实验理论取得了明显推进作用,由于介质的强烈吸收导致慢光效应在当时是很难观测的。源:自/优尔^-论,文'网·www.youerw.com/
电磁诱导透明技术[2]在1990年被Harris等人提出。1992年,Harris在铅蒸汽中又通过这个技术使光速下降了两个数量级。自从提出这个技术以来,科学家们通过各自的努力,都实现了慢光效应,有的甚至还能实现光存储与光延迟等现象。
到了1999年Hau和Harris等人在《自然》中发表了文章。表明他们成功实现了17m/s的光速。通过调制技术科学家卡辛等人在Rb蒸汽里面把光速减小到了90m/s。之后在2000年,Lin等人首次在室温条件下,在铌酸锂晶体中测得了速度为Vg=c/7.5的光速。《物理评论快报》在2001年的报道里说,可以将光存储起来,并且这个报道的提出也证实了电磁诱导透明技术。Turukhin等人在5K的低温环境下,用电磁诱导透明技术,在2002年实现了了45m/s的光速。我国,科学家许京军等人,室温条件下在B12SiO20的中发现了0.05m/s的超慢群速度。虽然以上结果曾轰动一时,但由于耗资很大,且EIT现象应用的最大阻碍是材料的选取,因此人们开始关注如何在室温固体中实现慢光效应,只有这样得到的理论才可以应用于实际。 光纤中基于受激布里渊散射的慢光研究(2):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_69082.html