全光網(wǎng)絡(luò)通信,，具有抗干擾性強(qiáng)、容量大、傳輸效率高等優(yōu)點(diǎn),，已成為下一代通信系統(tǒng)的重要組成方式。作為全光網(wǎng)絡(luò)核心基礎(chǔ),，全光調(diào)控技術(shù)已被研究人員廣泛關(guān)注,。目前，全光調(diào)控技術(shù)主要有非線性光柵,，非線性耦合器,，非線性放大器等。

　　在原子介質(zhì)中引入量子相干效應(yīng)為深入研究光與原子的相互作用開辟新的途徑,，這為研究全光調(diào)控技術(shù)帶來了新的啟示。量子相干效應(yīng)會產(chǎn)生許多新奇有趣的現(xiàn)象,，如電磁感應(yīng)透明(EIT),、相干布局俘獲,、無反轉(zhuǎn)激光等,。在Λ 型三能級原子EIT系統(tǒng)中,，用駐波代替耦合場的行波可形成電磁感應(yīng)光柵 (EIG) 效應(yīng),。

　　與傳統(tǒng)光柵相比,，EIG 可以主動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)控光場,，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)振幅和相位的調(diào)制，可應(yīng)用在量子全光開關(guān)等方面,。

　　然而,，EIG獲得的衍射效率相對較小。為了提高衍射效率,，研究人員提出了電磁感應(yīng)相位光柵(EIPG),，其一階衍射效率接近理想正弦相位光柵,。盡管如此，EIPG的高階衍射效率還是相對較小,，探測場的能量并沒有得到很好的放大,。

　　創(chuàng)新研究

　　山西大學(xué)董雅賓副教授課題組在N型四能級原子系統(tǒng)[圖1(a)]中,，發(fā)現(xiàn)了近共振增益光柵(NRGG)效應(yīng)。當(dāng)只有振幅調(diào)制時(shí)，在調(diào)制場和耦合場的共同作用下,，衍射光被放大為探測場強(qiáng)度的4倍,，并且主要集中在零階衍射方向。加入相位調(diào)制后,，更多的能量將轉(zhuǎn)移到高階衍射方向，尤其是一階衍射效率可達(dá)95%[圖1(b)],。

　　圖1(a)N型四能級原子系統(tǒng)的能級結(jié)構(gòu);(b)沒有(虛線)和有(實(shí)線)相位調(diào)制下衍射強(qiáng)度隨sinθ 的變化

　　通常情況下,，當(dāng)光場的頻率與原子的躍遷頻率相同，即共振時(shí),，介質(zhì)可看成一個(gè)吸收體,，對光場強(qiáng)吸收。課題組研究發(fā)現(xiàn),，當(dāng)光場處于近共振時(shí),，隨著調(diào)制場能量(Ωm)的改變，原子介質(zhì)可以在吸收介質(zhì)和增益介質(zhì)之間連續(xù)變換,。圖2(a)中被放大的曲線部分表示原子介質(zhì)是增益介質(zhì),，其他部分表示原子介質(zhì)是吸收介質(zhì)。

　　此外,，對于一階,、二階和三階衍射光來說，此過程中調(diào)制場存在閾值[圖2(b)],。當(dāng)調(diào)制場的強(qiáng)度小于閾值時(shí),，幾乎沒有衍射光;當(dāng)調(diào)制場的強(qiáng)度大于閾值時(shí)，各階衍射光的強(qiáng)度都會急劇增加,。

　　圖2(a)探測場的虛部隨調(diào)制場拉比頻率的變化;(b)探測場的高階衍射強(qiáng)度隨x的變化

從圖1和圖2可以看出,，利用NRGG效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)全光開關(guān)和全光放大以及向高階方向衍射的功能。

　　之后,，課題組具體研究了調(diào)制場和耦合場的能量(分別用Ωm和Ωc表示)對探測場衍射效率的影響(圖3),。從圖中可以看到，要想使能量往高階方向移動(dòng),，需要將調(diào)制場的能量控制在0.28γ 到0.37γ 之間,，同時(shí)增大耦合場的能量。

　　圖3 高階衍射強(qiáng)度隨Ωc和Ωm的變化,。(a)一階衍射強(qiáng)度;(b)二階衍射強(qiáng)度;(c)三階衍射強(qiáng)度

　　最后,，課題組研究了探測場和調(diào)制場的頻率失諧(分別用 ¤p和¤m 表示)對探測場衍射效率的影響(圖4),。在探測場和調(diào)制場近共振時(shí)，獲得了比正弦光柵衍射極限高2倍左右的衍射效率,。

　　圖4 高階衍射強(qiáng)度隨¤p和¤m的變化,。(a)一階衍射強(qiáng)度;(b)二階衍射強(qiáng)度;(c)三階衍射強(qiáng)度

　　總結(jié)與展望

　　研究結(jié)果表明，利用近共振增益光柵效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)全光信息放大,，在全光開關(guān),、全光路由、全光邏輯門等實(shí)際應(yīng)用中具有重要的意義,，有望應(yīng)用于全光調(diào)控技術(shù)中,。

　　全光調(diào)控作為網(wǎng)絡(luò)通信的重要基礎(chǔ)技術(shù)，它的應(yīng)用和發(fā)展決定了通信網(wǎng)絡(luò)未來的前進(jìn)方向,。課題組未來將進(jìn)一步在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證,，期望發(fā)現(xiàn)更多新的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)： 中國光學(xué)期刊網(wǎng)

您好,可以免費(fèi)咨詢,技術(shù)客服,Daisy

筱曉(上海)光子技術(shù)有限公司 

歡迎大家給我們留言,，私信我們會詳細(xì)解答,，分享產(chǎn)品鏈接給您。

免責(zé)聲明：
資訊內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng),，目的在于傳遞信息,，提供專業(yè)服務(wù)，不代表本網(wǎng)站及新媒體平臺贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé),。如對文,、圖等版權(quán)問題存在異議的，請聯(lián)系我們將協(xié)調(diào)給予刪除處理,。行業(yè)資訊僅供參考，不存在競爭的經(jīng)濟(jì)利益,。