由此可知,通过CPO在EDF中实现慢光,不仅成功地在室温下使光速减慢,还实现了慢光和光纤之间的结合,并最终实现光速的人为可控,这种实验机理有着巨大的潜在应用价值。但从实际应用来看,CPO带宽很低,所以如何扩展CPO的带宽使EDF慢光系统更加实用化是当前有待解决的问题。
5 实用化过程中存在的问题
目前人们在各种材料的研究中都成功的实现了对光速的有效控制掺铒光纤,但还有一些问题有待解决,比如:实验中的光信号只能丁作存特殊的波长,需视材料而定,有些波长并不在光通信的主要波长上。而且对于特殊的晶体材料还要用集成电子学制成集成模块,这在实际应用中也并不简单。其中一个解决方法是前言中提到的利用SBS或SRS(受激拉曼散射)在光纤中实现可控光,这在近年来也越来越引起人们的注意,但是它也存在自己的问题,纳秒级的延迟影响了它的进一步实用化。
另外还有一个问题是最大调制带宽,由于脉冲带宽必须限制在n(ω)的线性区内,所以使最大带宽在数值上要小于基态恢复时间的倒数,这样光脉冲不能做得太窄,这在高速通信系统中应用时会受到限制论文开题报告范例。早期的输入光脉冲是毫秒级的,但是现在人们已经对此有所研究,California大学的Xiaoxue Zhao和TexesA&M大学的Berkeley等人最近的工作中已经可以把光脉冲做到125ps,调制带宽达到2.8GHz。
掺铒光纤中的慢光现象一般伴随有光的放大,但有时这种放大是不需要的,如何消除光放大的影响也需进一步改进,这对全光通信也很有意义。
6 慢光的应用和发展趋势
现在,光学家将他们的兴趣转向了慢光的应用,包括光缓存器、数据同步、光记忆器以及光信号处理器等。所谓光缓存器是可将光信号暂存于其中、并且在控制下进行写入和读出的装置。光缓存器使得交换网络的性能在高速环境下得以动态提高[8]。在目前的光通信系统中光电并存,非全光通信系统。如果光不转换到电信号,将很难进行存储、路由等处理。因此,“电”成为速度提高的瓶颈。但是我们可以利用光速的可控性,在光节点上实现光信号的缓存。利用光缓器可以在光域条件下提高网络动态交换速度。另外由于时钟对光信号进行再同步等等工作也完全可以在光域中进行,因而无需再进行光电转换,这就简化了光节点。因此这是未来实现全光网的关键性技术。
慢光技术不仅可以直接应用于依赖光脉冲延迟的光缓存器中掺铒光纤,还可以应用在传统的如萨格纳克干涉仪等光学仪器中,使原有仪器的性能得到改善。2007年北京大学的Chao Peng研究小组[9]报道了基于高群色散慢光共振结构的旋转传感系统,该传感机理的前提条件是介质和干涉仪之间有相对运动。得出慢光媒介可以被用于测量相对运动,并且慢光共振结构适用于检测航海方面的绝对转动,基本思想是检测由闭环萨格纳克效应引起的相移。在高色散介质中研究了萨格纳克效应,并且建立了一个当介质和干涉仪之间有相对运动的相移表达式,相移正比于群指数 ,定义为自由空间光速和群速度的比值。
到目前为止,一些实用价值很高的慢光产生机理已经有了初步的应用,如光缓存器、旋转(角速度)传感器等。相信在未来的几年中,这些技术成熟的实验机理会有更进一步的应用,同时,还会有更多实用性更强的实验机理被学者们开发出来,从而激发出慢光技术更多更新颖的应用价值。
7 结束语
本文讨论了慢光技术在过去10年中的成长和发展历程。目前,慢光技术经过不断地发展和完善已经有了较好的理论和实验基础,而且人们已经开始对基于慢光技术的光缓存器、光存储器、数据同步、光信号处理、慢光光纤传感器和慢光陀螺仪等进行了初步的应用研究。这些应用也许会对未来光学领域产生巨大的影响,甚至使全光学计算机的实现不再是梦想。
参考文献:
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[3]蒋器成薛燕陵.基于CPO的可控光速技术研究的最新进展【A】光通信技术.2008-01-04
[4]Daniel J.Gauthier,Alexander L.Gaeta and RobertW.Boyed[March 2006].SLOW LIGHT: From Basic to Future Prospects . PHOTONICSSPECTRA
[5]SCHWEINSBERG A,LEPESHKIN N N, BIGELOW M S, et al.. Observation of superluminal and slow lightpropagation in erbium-doped optical fiber[J]. EUROPHYSICS LETTERS, 2006,73(20):218-224
[6]GEHRING G M,SCHWEINSBERG A, BARSIC, et al.. Observation of backward pulse propagationthrough a medium with a negative group velocity[J]. Science, 2006,312 (5775):895-597
[7]QIU W, ZHANG Y D, YE JB, et al.. Controllable groupvelocity of light pulse in erbium-doped optical fiber at room temperature [J].Acta Physical Sinica, 2007, 56(12): 7009-14
[8]Robert W.Boyed, Daniel J.Gauthier and AlexanderL.Gaeta[April 2006]“Applications of Slow Light in Telecommunications,” OSA
[9]PENG C, LI Z B, XUA S. Rotation sensing based on a slow-light resonating structure with highgroup dispersion [J]. Applied Optics, 2007, 46 (19): 4125-4131
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