2011中国光学:光纤中基于布里渊激光振荡的负群速度超光速传输
2012-04-05
      加快或者减慢光信号的群速度能实现光信号的可控延迟或存储,在全光通信中具有重要的应用前景。近年来,已有不少方法实现减慢或者加快光速,但迄今为止所有实验仅限在短距离的传输介质中实现超光速传输。相对于慢光在增益带产生,快光需要在强烈吸收的反常色散带中实现,这使得快光信号需经历强烈吸收从而限制了其长距离的传输。虽然电磁诱导透明(EIT)可以实现无损耗超光速传输,但需要极低温下原子蒸气的中工作,很难使超光速现象传输较长的距离。

      上海交通大学詹黎教授等(   Physical Review Letters, 107, 093903)提出了基于光纤布里渊激光共振腔的超光速传输的新方法,使得进入10m光纤之前光信号提前221.2ns输出。因信号提前时间与布里渊激光器的腔内功率成正比,而损耗仅与转换效率有关,因此一个低转换效率但高腔内功率的激光振荡器能够避免两者的矛盾,从而使得提前时间对损耗的斜率比提高两个量级,实现负群速度超光速的低损耗长距离传输。实验结果似乎让“时光倒流”,但并没有违反相对论,因为信号的前沿速度并没有超过光速。然而,从理论上讲它能加快光通信,因为光通信系统中信号的接收主要依据光信号峰值的群速度,而不是前沿速度。

       这一成果发表在2011年8月份的《物理评论快报》上, 评审人认为“开创了光纤中超光速通信的新方法……为研究超光速物理提供了一个良好的技术平台”。同年8月,美国Science杂志网新闻栏目以“Pushing Light Beyond Light Speed”为题专门报道了此项工作,并被众多国际国内媒体转载报道。报道配发了国际快光领域的著名专家美国杜克大学的Daniel Gauthier和德国科隆大学Günter Nimtz的评价,认为这一实验结果为超光速通信带来可能,接收端可以恢复接收超光速信号。

       相对于传统的超光速方法,基于布里渊激光共振腔结构的超光速传输方案具有低损耗、室温工作、可调控以及长距离传输等巨大优势,在全光存储器、光学延迟线、超级计算机互联以及引力波探测等诸多领域有着极大的潜在应用。
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