论文摘要
光速减慢是目前光学领域的研究热点课题,而实现室温条件下固体介质中的光波群速可控的研究是光学领域新近兴起的一个非常重要的方面,它在光信号延迟及量子计算机等方面都有广阔的应用前景。本文主要介绍了利用相干布居粒子振荡技术实现掺铒光纤中群速可控及信号形变的研究。全文共分为四个部分,分别为课题背景、掺铒光纤中光速可控的理论研究、掺铒光纤中光速可控的实验研究及光信号形变。目前改变光速的方法主要有以下几种:电磁感应透明技术（EIT）、相干布居振荡技术（CPO）、光折变材料中双波耦合技术（PR-TWM）、受激布里渊散射（SBS）和受激拉曼散射（SRS）技术等。为了理解光波以极慢速度或超光速在介质中传输的过程,我们给出了群速度的定义,对掺铒光纤中所实现光群速可控性进行分析讨论,建立群速可控的理论模型,并同时给出了数值模拟结果。在实验方面,基于相干布居振荡技术,利用不同功率的泵浦光,在介质吸收光谱上观测到烧孔及反烧孔。由增益理论分析得到不同泵浦光功率影响介质吸收状态。在介质的吸收区域,振荡导致光脉冲经历饱和吸收,脉冲传输延迟;在介质的增益区域,振荡又导致光脉冲经历增益饱和,脉冲传输超前。这样,室温条件下在掺铒光纤中观测到了极慢光速及超光速现象。慢光延迟线最重要的方面并不是仅仅追求大的时间延迟,而是要获得大的相对时延,因为此参数表征了介质对信息存储的能力。经实验验证及理论分析,提高相对时延的可行方案主要有:提高光纤掺杂浓度、提高光纤长度、控制入射信号光功率。由于信号在色散介质中传播时普遍存在着失真现象,使得对信号的保真研究变的比较有意义。实验表明,可以通过调节泵浦光功率、调制频率、调制振幅以及光纤浓度等参数来最优化相对超前、信号输入输出宽度比和形变D因子三者之间的关系。