光速を超える光パルス伝搬の研究

光脉冲超光速传播研究

基本信息

批准号：
13874048
负责人：
光永正治
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

金属ナトリウム原子をガラスセル中に封入した試料を用いて、ナトリウム原子の量子干渉効果、あるいは、電磁誘導透過(EIT)の実験を行った。EITの信号は、超高分解分光に用いられ、その信号線幅は1kHzをはるかに下回る超狭線幅を示すことが知られている。また、このことから、原子時計、微弱磁場測定、超低群速度の観測や光情報記録等への応用が考えられている。我々が最も興味があるのは、バッファーガスの種類や圧力、磁場シールド、ビーム強度、ビーム径、ビームの平行度、高安定シンセサイザーの導入等の実験技術の改良でどこまで線幅が狭くなるかであるが、今回、さらにEITのヘテロダイン検出を行うことで、さらなる実験技術の改良を行った。すなわち、従来のプローブ光、カプリング光によるEIT観測に加えて、プローブ光と周波数が80MHzほど異なるレファレンス光を導入する。これにより、従来プローブ光の強度測定により観測していたEIT信号を、レファレンス光とのビート信号として観測することができ、これをダブルバランストミキサーを用いて位相検波することで、光の位相を含めた振幅観測ができる。これにより、1.微弱なプローブ光強度でも測定が可能である。2.吸収信号のみならず、分散信号の観測が可能である。3.分散や群速度の見積りが容易にできる。4.ロックイン検出によるさらなる信号のS/N比の向上が期待できる。5.位相を含めた光情報記録への応用が現実的なものとなる、等のさまざまな利点が得られた。実際にナトリウム原子のD2線(589.6nm)を用いて実験を行ったところ、460Hzの非常に狭い線幅を観測することに成功した。これから見積もられる分散は、3.3×10(-10)Hz-1、群速度は1,800m/sとなり、真空中の光の速度の170,000倍の遅い光パルスを得ることができた。ただし、実際のパルス速度の観測は行っていない。さらに、EIT信号線幅、あるいは分散のカプリング光強度依存性が解析され、カプリング光が強くなるにしたがって、一般に線幅が広くなること、分散はしかしながら大きくなること、等が結論された。これらの結果はOptics Lettersに投稿され、近日中に出版される予定である。

使用玻璃细胞中含有金属钠原子的样品进行实验，以实现钠原子或电磁诱导的渗透（EIT）的量子干扰作用。 EIT信号用于超高分辨率光谱，已知表现出一个超鼻的线宽度，该线宽度远低于1kHz。 Furthermore, this has been considered for applications to atomic clocks, weak magnetic field measurements, ultra-low group velocities observations, optical information recording, etc. What we are most interested in is how much the line width will be narrowed by improving experimental technologies such as the type of buffer gas, pressure, magnetic field shielding, beam intensity, beam diameter, beam parallelism, and the introduction of highly stable synthesizers.However,通过进一步执行EIT的杂化检测，我们进一步改进了实验技术。换句话说，除了使用探针灯和耦合光的常规EIT观察外，还引入了与探针灯不同的频率的参考光。这允许以前通过测量探针光强度观察到的EIT信号，可以用参考光观察到Beat信号，并通过使用双重平衡的混合器进行相位检测，可以观察到振幅，包括光的相位。这允许1。即使使用较弱的探针光强度也可以进行测量。 2。您不仅可以观察到吸收信号，还可以观察到一个分布式信号。 3。估计差异和组速度。 4。可以预期锁定检测可以进一步提高信号的信噪比。 5。已经获得了各种优势，例如使应用于光学信息记录（包括阶段）是可行的。实际上，我们使用钠原子的D2线（589.6 nm）进行了实验，并设法观察到非常狭窄的线宽度为460 Hz。估计的色散为3.3×10（-10）HZ-1，组速度为1,800m/s，允许轻脉冲比真空中的光速慢170,000倍。但是，未观察到实际的脉搏速度。此外，分析了EIT信号线宽度或色散的耦合光强度的依赖性，并且得出结论，线宽度通常会变宽，并且随着耦合光的变化，分散体变得更大。这些结果将以光学信件发布，并将很快发布。