電磁感應透明

電磁感應透明

電磁感應透明(EIT, Electromagnetically induced transparency),一般是用兩束光同時照射到原子介質(如大量原子組成的氣體),使得其中一束光能夠在與原子躍遷共振時通過原子介質而不產生吸收和反射的現象。

原理

電磁波本身是一種能量,感光材料一般都是混合物,其中的一種材料會吸收電磁波能量,(原子吸收電磁能量會導致電子躍遷而改變化學性能),發生反應,由不透明變為透明,或者由透明變成不透明。這點和變色鏡的道理是一樣的,因為光也是一種電磁波,都是能量的形式存在的物質。最簡單的變色鏡原理:玻璃(二氧化矽)中存在少量的碘化銀。遇陽光吸收能量,碘化銀不透明,鏡片變色。隔絕陽光後碘化銀分解,鏡片又變回來了。

歷史

Harris等人1991年在鍶原子蒸汽中第一次實現了EIT.由於EIT會帶來介質許多性質的奇特變化,因此還有與EIT相關的許多其它方面的研究,例如:粒子數相干布居囚禁(CPT,coherentpopulationtrapping),無粒子數反轉雷射(LWI,lasingwithoutinversion),非線性光學.由於介質折射率的變化會導致探測信號的群速度減慢甚至停止,因此也有許多慢光傳輸、停光以及光存儲方面的研究。

參量

電磁感應透明的重要參量之一是透明視窗的光譜線寬。在Λ-型三能級原子系統中,電磁感應透明的光譜線寬由兩低能級間的相干失相速率決定,若兩低能級同屬於原子基態的精細結構,則電磁感應透明視窗的極限線寬很窄。但較強的耦合場作用往往會導致電磁感應透明視窗的功率展寬,而減弱耦合場又會影響電磁感應透明的對比度和深度。為此,通過引入微波控制場共振作用於基態精細能級間構成三場作用下的準Λ-型四能級系統,利用微波控制場來抑制耦合場所引起的電磁感應透明視窗的功率展寬。結果表明,引入微波控制場不僅得到了雙視窗電磁感應透明,而且在保持較好對比度的條件下,使得電磁感應透明的光譜線寬明顯小於不加微波場的情況。

作用

改善介質

電磁感應透明對於改善介質色散性質,抑制介質的吸收,增強介質的非線性光學效應起到了極其重要的作用。電磁感應透明技術不僅能夠改變物質對光場的回響,而且能夠調控光場本身的性質。由於電磁感應透明效應能顯著地改變介質的色散特性,利用這一點可以實現光速調控。

在固體介質中利用電磁感應透明效應也實現了光速減慢,光脈衝的存儲和復現等操作,另外,由於電磁感應透明效應伴隨著巨克爾非線性效應,因此,利用電磁感應透明可以形成光學弧子。

光學非線性增強

電磁感應透明效應在光學非線性上的增強,使得少數幾個光子之間產生相互作用成為線寬等可調的單光子脈衝的產生,傳播和存儲,這些結果為量子通信的實現提供了很好的基礎。電磁感應透明效應在量子信息處理如量子存儲和量子計算中也有重要的套用,與其他量子存儲手段不同的是,採用電磁感應透明方法可以不失真地存儲單光子態。

套用

電磁感應透明”效應技術電磁感應透明”效應技術

德國達姆施塔特工業大學物理學教授哈夫曼、胡布利克與博士生海恩斯的研究用“電磁感應透明”效應技術,讓光留在水晶里。
科學家朝一顆不透明的水晶發射雷射,激發量子反應,把水晶變成透明的,然後再向透明水晶射第2道光,接著把雷射關掉,使水晶變回不透明,於是第2道光留在水晶里,而且不透明讓水晶里的光無法反射,換句話說,光停下來了。

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