基于光纤受激布里渊散射的慢光研究

论文摘要

人类对减慢光速的研究由来已久。近期的一些实验结果使该领域再次成为人们广泛关注的焦点,因为这一现象既有广阔的应用前景,又涉及到重大的基础理论问题。减慢光速的研究不但可以加深人们对光与物质相互作用本质的理解,发现其中的物理规律,而且可在光开关、光存储、光延迟等方面得到应用。早期,利用电磁诱导透明和相干布居振荡技术可以实现光速减慢,但这两种技术对实验条件要求较高,只能在一些特殊气体或晶体中针对某些特定波长的光,难以实用。为了克服这一缺陷使光速减慢进一步实用化,本文利用光纤的非线性效应减慢光速。重点分析了光纤布里渊散射引起的光速减慢过程。本文的主要研究工作如下:1、回顾了减慢光速的研究历程,介绍了近年来减慢光速技术研究的最新进展、重要意义及其应用前景;讨论了各种技术的优缺点;重点分析了光纤受激布里渊散射实现光速减慢的物理机理与实现方法。2、根据耦合波方程组,应用打靶法和龙格库塔法对布里渊散射进行稳态分析,讨论了稳态情况下实现光速减慢的过程;光纤损耗的变化,引起布里渊散射阈值的改变;分析了泵浦功率、光纤长度和输入的斯托克斯探测光的功率等参数对光延迟的影响;3、利用打靶法、龙格库塔法和分步傅里叶法在数学分析的基础上对布里渊散射实现光速减慢的动态情况进行了Matlab仿真;讨论了布里渊增益对光延迟的影响;重点分析了增益饱和现象对光速减慢的影响;结合脉冲延迟,分析了色散对输出脉冲波形的影响。4、通过实验对自发布里渊散射特性进行了研究,分析了自发布里渊散射的频谱;建立了慢光实验系统;通过分析实验结果,总结存在的问题并提出了解决方法。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 减慢光速的研究背景及意义
• 1.2 国内外减慢光速的研究进展
• 1.3 减慢光速的实现方法
• 1.3.1 电磁诱导透明技术实现光速减慢
• 1.3.2 相干布居振荡技术实现光速减慢
• 1.3.3 利用光纤的非线性效应实现光速减慢
• 1.3.4 其它减慢光速的技术
• 1.4 本论文的主要工作
• 2 利用光纤非线性效应减慢光速
• 2.1 布里渊散射特性
• 2.1.1 布里渊散射的物理机理
• 2.1.2 布里渊散射实现光速减慢的原理
• 2.1.3 布里渊散射减慢光速的研究进展
• 2.2 拉曼散射特性
• 2.2.1 拉曼散射的物理机理
• 2.2.2 拉曼散射减慢光速的研究
• 2.3 小结
• 3 利用布里渊散射减慢光速的稳态分析
• 3.1 布里渊散射实现光速减慢的理论分析
• 3.1.1 耦合波方程求解
• 3.1.2 布里渊散射的阈值分析
• 3.1.3 布里渊增益谱
• 3.2 布里渊散射实现光速减慢的数值求解
• 3.2.1 数值求解算法
• 3.2.2 数值仿真结果分析
• 3.2.3 参数变化对光速减慢的影响
• 3.3 小结
• 4 利用布里渊散射减慢光速的动态分析
• 4.1 布里渊散射减慢光速的数学分析
• 4.2 布里渊散射减慢光速的数值求解
• 4.3 数值仿真结果分析
• 4.4 小结
• 5 基于光纤布里渊散射的慢光实验
• 5.1 光纤自发布里渊散射特性实验研究
• 5.1.1 实验系统
• 5.1.2 实验结果分析
• 5.2 慢光实验系统
• 5.2.1 实验系统
• 5.2.2 实验结果分析
• 5.3 小结
• 6 总结
• 6.1 本论文的主要研究工作
• 6.2 尚待解决的问题
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集