PDF《光子学若干前沿问题 3》

114 超短脉冲激光快速改变磁性原子取向 布朗大学 ∏ 研究组≈ 发现了一种通 过皮秒超短激光脉冲的作用快速改变镍铁片层中磁 性原子的束缚状态 从而快速改变磁性原子取向的 方法 借助超短脉冲激光改变磁性原子的取向 比常 规驱动器驱动改变所需的时间快 倍以上 这可被 用在新一代磁记录存储信息的硬盘上 上面的一些例子表明 台式强激光装置是研究 物理新效应的一种有效的实验工具 同时开拓了光 感应核物理效应研究的新方向 量子光学新效应 ) ) ) 极度减慢光速与巨 光学非线性 年初 ∏与合作者≈ 在 的极 低温下 将通过钠原子的玻色2爱因斯坦凝聚介质的 光脉冲的速度减慢到 比真空中的光速减慢 近?倍最近 ≥ ∏ 与合作者≈ 利用铷 原子的相干原子系综 在 下将脉冲光 速减慢到 ? ∏ 研究组≈ 甚至在室温下 利用非线性磁光效应 在铷蒸气中将光速减慢至 这些报道引起了人们的极大兴趣 这些实验结果的获得主要是利用了量子相干原 子系综中的电磁感应透明 ∞ * 效应 当一激光束 通过这些实验中的钠云或铷蒸气时 如果激光的频 率接近基态的超精细能级之一与它的第一激发态之 间的跃迁频率时 通常是激光被吸收≈见图 中态4与态 4之间的吸收跃迁 然而 正如在 年即被 ≥ 及其合作者≈ 所证明的那样 这时 再利用第二束调谐到基态的稍高超精细能级 态4与同一激发态间的邻近跃迁频率的激光的同时 作用时 则探测激光被介质的吸收可大大地减弱 这里第二束激光称为耦合激光或驱动激光 产生态 4与态 4之间的相干 这种相干转而引起第一束 激光 称为探测激光 的光吸收的近完全相消干涉 因而 探测激光束在通过介质时能够被大大地减弱 吸收≈见图 这即是 ∞ * 在这种情况下 介质 的色散有如图 所示的关系 在被 ∞ * 打开的透 明窗附近 介质的折射率仍保持接近 这对于一单 色激光传输的相速度 χ/ ν 基本上不变 然而 对于 一个光脉冲来说 它包含有一系列不同频率的傅里 叶成分 而这些不同频率成分在 ∞ * 介质中具有不 同的相速度 结果使光脉冲的包络以较各种频率成 分更慢的群速度行进 这里的群速度反比于探测频 率中心附近陡变色散 ν( Ξ)的斜率 色散愈陡 光脉 冲的群速度减慢愈厉害 ≥ ∏ 等人和 ∏ 等人的实验是在室温与稍 高温度下进行的 而 ∏等人的实验是在极低温度 下进行 后者的极低温实验条件有助于消除原子的 热运动引起的 ? 展宽对上述效应的影响 使∞*窗口变得很窄 探测频率中心附近的色散十分 陡峭 但实验难度很大 前者采用了驱动光束与探测 光束共线 并使两者的频率十分接近和采用附加缓 冲气体等实验技巧 同样达到了消除 ? 展宽 的影响作用 使光速极度减慢 实验在室温与稍高温 度下进行就比较容易 这是一个很大的实验进展 使 这种效应的研究和应用更接近实际 这种原子系综在探测频率中心处异常色散 同时伴随有巨光学非线性效应的出现 正如最近 和 ∏在工作≈ 中所证明的 它有可能产生 前所未有的单光子水平下的巨光学非线性 这种非 线性耦合比通常的大几百万倍 只需使用毫瓦级的 # # 物理 图 量子相干态与 ∞ * 量子相干态 电磁感应透明 与电磁感应透明窗对应的色散关系 二极管激光就可进行非线性光频率变换 色散的陡峭性也打开了控制介质光学性质的新 途径 例如 ∏及其合作者证明了一个巨 非线 性的例子 一个激光束上的位相被另一激光束的强 度所控制 这可作为全光开关应用的基础 利用色散 的陡峭性也可使磁强计的灵敏度大大改进 .