高质量三维胶体光子晶体中慢光速与超光速的实验研究

利用飞秒脉冲自相关技术研究了高质量三维胶体光子晶体中的慢光速和超光速效应.实验中使用的胶体光子晶体是采用压力控制的绝热沉积技术（PCIHVD）制备的、由聚苯乙烯小球组成的人工蛋白石结构.由于其中的缺陷和位错密度很低,它们具有很高的通带透过率和陡峭的能带边缘.测量了从通带到带边直至带隙中央群速度的变化,在只有20层左右小球的样品中观察到低至0.43c的慢光速以及高至1.34c的超光速现象.此外,利用时域有限差分（FDTD）方法对短脉冲在三维光子晶体中的群速度进行了数值模拟,并且和 关键词： 三维胶体光子晶体 慢光速 超光速 脉冲自相关     

在掺铒光纤中直接观测慢光和超光速信号的演化

最近几年中,慢光和超光速的研究取得了很多进展.慢光和超光速产生的物理机制作为慢光和超光速研究领域的一个重要方面也吸引了研究者的关注.设计了一个新颖的实验,在掺铒光纤中观测了慢光和超光速信号的演化.分别在慢光(0相似文献   

光能够走多慢?——极慢光速研究若干进展

首先介绍了光波群速度，介质的色散性质，电磁感应透明技术等基本概念和理论，对国外极慢光速研究的进展情况做了概括性介绍，并就几个主要实验及结果进行了较为详细的描述，其中包括L.V.Hau小组于1999年完成的“光速每秒17m”实验和D.F.Phillips小组于2001年发表的“在原子气中储存光”实验，文章最后就极慢光速研究在科学和应用两方面的意义及价值进行了讨论。     

倒Y型四能级量子系统中亚光速和超光速传播现象的转换研究

研究了探测场、耦合场和驱动场三场作用下倒Y型四能级量子系统的光学特性,利用数值模拟的方法探讨了外加相干驱动场的拉比频率和失谐量变化时系统对探测光场吸收特性的影响. 通过绘制三维立体图,发现了探测光场的群速度在电磁诱导透明窗口处的变化规律,并且选择合适的驱动场拉比频率和失谐量,可以在理论上实现亚光速和真空光速以及超光速传播之间的转换. 关键词： 倒Y型四能级 群速度 超光速传播 亚光速传播     

超光速群速度与信息传输的有效速度

研究了反常色散介质中脉冲形变对超光速群速度的影响,发现即使光脉冲完全不产生形变群速度仍会超过真空中的光速。但波包的群速度并不等同于信号的传输速度,采用信息论方法,定义了信号的有效传输速度,并用于解释WKD(Wang,Kuzmich,Dogariu)实验。通过计算入射光与出射光信号所携带的信息量,发现由于光的波动衍射及光子散粒噪声的影响,出射光所携带的信息量会损失,使得光信号的有效传播速度不会超过真空中的光速。     

光前驱波

文章回顾了近一百年来光前驱波的研究历史及最新的进展.自爱因斯坦的狭义相对论发表以来,真空中的光速不变原理已经被广泛地接受.然而对光在介质中的传播速度,由于复杂的色散关系,却一直存在不同的解读,尤其是对光载信息传播速度以及单个光子的运动.光前驱波的研究旨在回答这个问题.作者和其研究团队在最近的研究中找到了前驱波在光学波段的清晰的证据,并首次发现了单光子波包里的光前驱波.研究结果表明,光载信息传播速度不可能超光速,单光子的运动满足真空光速极限原理,即便是在所谓的“超光速”(群速度超光速)介质中.     

无反转放大效应(AWI)对光速减慢与负群速传播的影响

由于光子作为信息的载体有着天然的优越性,例如,传播速度快,信息量大等.所以各国科学家都在不断地寻找各种方法去操控光子.其中电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparency, EIT),电磁感应吸收(Electromagnetically Induced absorption, EIA)和无反转放大效应(Amplification Without Inversion, AWI)作为控制光子的手段一直受到人们的关注.电磁感应透明现象(EIT)可以实现共振光无吸收传播的同时伴随有大的群速度色散效应.我们实现了无缓冲气体的铯泡(Cs)中的光脉冲群速度的减慢,通过在EIT的原子系统上加入非相干泵浦来产生AWI效应,我们发现光脉冲在其中的传播速度随着泵浦光强的增加而明显减小,延迟时间增加一倍,光脉冲的群速度相当于c/40000.此外,我们还利用电磁感应吸收现象(EIA)产生的大的负群速度色散效应,我们观察到了在无缓冲气体的铯泡(Cs)中,光脉冲的负群速度传播的现象.通过EIA原子系统中非相干泵浦光的加入,AWI 效应使得超光速现象变得更加明显,光脉冲的负群速度变得更大.最大的光脉冲超前时间可以达到0.9 μs,相当于光脉冲的群速度为-c/40000.     

微腔旋转对耦合腔光波导群速度的影响

本文利用多重散射方法和时域有限差分方法,理论研究了微腔旋转对二维正方晶格光子晶体耦合腔光波导群速度的影响.研究结果表明,通过旋转微腔可以造成传播模的模式分裂,从而实现群速度的降低.当微腔旋转角度为45°时,传播模的群速度最小,两个传播模的群速度分别达到了0.0016倍和0.0009倍于真空光速,与微腔未旋转时相比降低了一个数量级.上述两种传播模群速度的差别是由传播模的空间对称性决定的. 关键词： 二维光子晶体 耦合腔光波导 群速度     

关于色散介质中的光速问题

近年来关于所谓的"超光速"现象的实验与理论引起了广泛的关注,得到了很多不同的讨论[1,2].这源于在特殊的介质里,一个光脉冲的各个单色模式虽有小于真空中光速c的相速度,其群速度却可以大于c,甚至变为负值.这使人们设想是否可利用此现象进行"超光速"的信息传送?但这样一来是否违背了爱因斯坦的相对论?     

光学总论 其他

O432007043016超光速群速度与信息传输的有效速度=Superluminalgroup velocity and effective velocity of information transfer[刊,中]/郭奇志(上海大学物理系.上海(200444)),谭维翰//光学学报.?2007,27(2).?344-349研究了反常色散介质中脉冲形变对超光速群速度的影响,发现即     

相速度、群速度与超光速问题

相对论中指出了:真空中的光速c是信号传播的极限速度.然而.在一些力学、电磁学和光学书里,却常常看到相速度、群速度出现超光速的情况,这是否与相对论的理论相矛盾呢? 相速度、群速度都是用来描述波的传播的物理量.由于在实际情况中,无论是单色光源或者调谐锐度很高的无线电发射机,所发射的波总有一定的频率宽度,形成一个波列.因此,我们研究波的传播时,必须考察这一波列中所有单色波的合成波,它可以写作此频率区间 内所有各波的一个积分:由于ω=ω(K),ω0对应K0,△ω对应△K,将ω(K)在ω0附近展开:略去(2)式中的高次项,代入(1)式;由于A(K…     

Bragg空芯光纤中的群速度超光速的理论探讨

运用渐近法计算了多模B ragg光纤的场分布、有效折射率、各模式的色散参量、群速度及TE01模的能量速度。结果表明:各模式色散参量有正有负,但群速度都大于光速,而能量速度不大于光速。     

几种测量光速的方法

 光在真空中的传播速度是自然界的基本常数,说明麦克斯韦关于光的电磁理论是正确的。准确测定光在不同介质中的传播速度,特别是在真空中的传播速度,引出了群速的概念,它在现代量子物理学中也很重要。真空中光的传播速度与频率、光源和观测者的运动无关,是一切物体运动速度的极限速度,它为建立狭义相对论奠定了一定基础。光速的测定是光学乃至整个物理学的重要课题。最早进行光速测量的实验,是由伽利略于1607年提出并实施的。他的实验没有获得任何结果而失败了,但实验表明:如果光速是有限的,那么其速度是非常之大的。     

介质中光速种种

本文着重介绍了近年来对于介质中光速的实验研究，特别是介质中的光脉冲的超光速现象。     

光速测定中激光调制频率选择性的研究

对激光经过超声晶体光栅调制从而利用相位差和光程差进行光速测定进行了理论分析和实验研究。结果表明,在光速测定时超声波频率的选择并不影响测量结果,但在晶体谐振频率附近进行测量更有利于光强波形的观察和结果的测定。这一结论在同类实验问题的操作上具有一定的指导意义。     

光子晶体中缺陷的色散导致的群速度降低

利用传输矩阵方法计算了包含色散媒质缺陷的一维光子晶体的复透射系数，其中色散媒质用洛仑兹振子模型描述。计算了由复透射系数定义的等效复折射率并由此研究了频谱位于缺陷模频率附近的光脉冲的群速度。结果发现，由于缺陷模附近的透射谱敏感地依赖于缺陷层的光学厚度，而缺陷层的色散使缺陷层光学厚度随频率变化而改变，从而使包含缺陷的光子晶体的等效色散性质明显地依赖于缺陷的色散行为。由于光脉冲是由多种频率成分的单色场迭加构成的，透射脉冲由各单色场透射后重新迭加构成，因此波包的传播由介质的等效色散性质决定。与包含无色散缺陷的光子晶体相比，缺陷的色散可导致极慢的群速度。通过改变振子强度，群速度可从极慢光速转变为超光速(superluminal)。     

电子学领域的群速超光速实验

研究了电信号在阻抗周期失配的光子晶体结构中的群速超光速传播问题,构建了一种具有周期失配性的结构,此种阻抗失配引起非正常色散以及在8 MHz附近出现禁带.正弦调幅信号和窄脉冲信号分别被送入两种超光速实验装置. 实验结果表明,正弦调幅信号在禁带出现群速超光速,群速最大可达到3.52倍光速,而窄脉冲信号始终以正常速度传播.     

光波位相耦合色散效应与固态介质中室温下的光速调控

文章介绍了作者利用光波位相耦合的色散效应调控光速的新机制，并利用光折变位相耦合的色散效应在室温下在Bi12SO20晶体中实现极慢光速和超光速现象．进一步的研究表明，在Bi12SO20晶体中传播的、由位相耦合色散效应引起的慢光和快光由于光折变光强耦合效应而得到了相干放大．     

左手介质中电磁波的传播速度

在同向介质中,电磁波的群速度一般是能量传播的方向,并且电磁波的相速度和群速度在大部分情况下都满足瑞利关系.为了研究左手介质的电磁特性,本文从理论上导出了左手介质中电磁波的相速度、群速度及其关系,得出左手介质中电磁波的群速度为负,并介绍了左手介质的一些应用前景.     

爱因斯坦建立狭义相对论的关键一步——同时性定义

本文阐明了双程(回路)光速的数值可以由实验直接给出,但是单向光速的数值不能由实验获得而只能通过单向光速各向同性的假设使之等于双程光速的数值.有了这个(假定的)单向光速的数值就可以同步惯性系中的所有时钟,因而定义了惯性系的时间坐标,正是由于这种同时性定义,爱因斯坦才进而发现了狭义相对论.迄今为止所有测量光速的实验给出的都是双程而非单程光速的数值.为了从理论上阐述单程光速无法测量,我们介绍了爱德瓦兹同时性,它是使用双程光速不变而单程光速任意的假设来定义的;同时给出了与之相应的爱德瓦兹变换,进而讨论了这种同时性与爱因斯坦同时性的关系.通过时间膨胀和长度收缩效应阐明了二者在物理上是等价的,也就是说单向光速的效应在实验中不会显现.