“超光速”脉冲光的制成方法

2012-09-29 17:46:03来源: 互联网

脉冲光到达时,通常是呈现为某种对称曲线,统计学上就像一个钟形曲线。这个曲线的最前缘不能超过光速,但主体隆起部分,也就是脉冲的峰值,可以向前或向后倾斜,到达时会比通常的速度或快或慢。

  

 

  利用四波混频,研究人员发送200纳秒长的“种子”脉冲激光,进入加热的光电元件,其中包含原子铷气相,以及单独的“泵”光束,具有不同的频率,都是来自种子脉冲。这种气相可放大种子脉冲,转移峰值,使向前倾,这样,它就可超过光速。同时,有光子来自射入的光束,会与气相相互作用,产生第二个脉冲,这个脉冲称为“共轭”,这是因为它与种子脉冲的数学关系。它的峰值的传播也可以加快或放慢,这取决于激光如何调谐,以及增益介质的内部状况。

  美国国家标准与技术研究院(NIST:National Institute of Standards and Technology)的研究人员开发出一种新颖的方法,可制成“超光速”脉冲光,在某种意义上,它们的传播速度比光更快。这项技术称为四波混频(four-wave mixing),可重塑部分光脉冲,使它们提前到达某个地方,这个地方是它们本来会到达的,就是在它们未经改变穿过真空时也会到达。这种新方法可用于改善通信信号的定时,也可用于探讨量子关联传播。他们的成果4月26日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters),题为《激发生成超光速光脉冲采用四波混频》(Stimulated Generation of Superluminal Light Pulses via Four-Wave Mixing)。

  根据爱因斯坦的狭义相对论,光在真空中传播具有普遍的速度限制。没有任何信息可以比光传播得更快。

  但还有一个漏洞。短脉冲光到达时,通常是呈现为某种对称曲线,统计学上就像一个钟形曲线。这个曲线的最前缘不能超过光速,但主体隆起部分,也就是脉冲的峰值,可以向前或向后倾斜,到达时会比通常的速度或快或慢。

  最近的实验产生了“无信息”( uninformed)的超光速脉冲,是因为放大脉冲的前缘,减弱或切断它的后端。这种方法产生了很大的噪音,明显没有大幅增加速度。四波混频产生了更干净,噪音更少的脉冲,可以更大地提高速度,这是因为“重新定相”( re-phasing)或重新排列构成脉冲的光波。

  利用四波混频,研究人员发送200纳秒长的“种子” 脉冲激光,进入加热的光电元件,其中包含原子铷(rubidium)气相,以及单独的“泵”光束,具有不同的频率,都是来自种子脉冲。这种气相可放大种子脉冲,转移峰值,使向前倾,这样,它就可超过光速。同时,有光子来自射入的光束,会与气相相互作用,产生第二个脉冲,这个脉冲称为“共轭”( conjugate),这是因为它与种子脉冲的数学关系。它的峰值的传播也可以加快或放慢,这取决于激光如何调谐,以及激光的内部状况。

  在实验中,脉冲峰到达时快了50纳秒,这是对比光在真空中传播而言。

  有一个直接的应用,这个小组研究这种系统,就是想用于量子不和谐。量子不和谐是从数学上定义可共享量子信息的两个相关系统,在这种情况下,就是种子脉冲和共轭脉冲。通过测量快速光束和参考光束之间的量子不和谐,研究小组希望确定,这种超速光如何用于传输和处理量子信息。

关键字:超光速  脉冲光  制成方法

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0929/article_16988.html
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