慢光

CPO烧孔的线宽受Er离子亚稳态寿命T1=10ms的 限制，为了得到很窄的CPO烧孔，泵浦探测光的 相对频率的稳定性要比CPO烧孔的线宽的稳定性 要好。当使用两个激光器的时候，Er离子长的寿 命对泵浦探测光的稳定性有很多限制。 为了克服因为使用两个同步激光光源而产生的问 题，我们使用Boyd介绍的方法：使用强度可调的 连续激光光源，在傅里叶空间中，它可以产生新 的光谱成分，把它作为探测光，而载频波作为泵 浦光。
(3)
群速度延迟公式为：
τ g = 2πδ L Im(α ) m
(4)
探测光的电介质极化率是：
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χ s (δ , ∆) = −
α 0c 1 1 S ωT2 ∆ + δ + i 1 + T2 2
1 + ∆ T22
(δ + 2i )(∆ − δ − i T2 ) S T2 × [1 − ] 2T1T2 D(δ , ∆)(δ − i T2 )
(5)
其中， D (δ , ∆ ) = (δ + i T1 )(∆ + δ + i T2 )(∆ − δ − i T2 ) + ( S T1T2 )(δ + i T2 )
图4中实线是用密度矩阵得出的群速度延迟的理论值，它与实验吻合的很好， 说明了非均匀展宽的重要性。 非均匀展宽对群速度延迟并没有抑制作用，相反，它可以作为调节群速度延 迟的一种方法。 为了显示CPO效应，测量了群速度延迟随调制频率变化的曲线，如图6：
4
Conclusion
本文献，证明了通过CPO效应在环形掺铒光纤中实现 慢光传输。 虽然，Er离子以环形的形式分布在第二个芯内（第二个 芯环绕第一个未掺杂的中心芯），但整个光波模式都 经历了群速度延迟。 测得的群速度是1360m/s，低于硅的声速度。并且群速 度可以通过非均匀展宽进行调谐。 通过加980nm泵浦，可以实现群速度可调。事实上，泵 浦可以把光纤由吸收变为增益，改变了折射率色散的 斜率。
N0 − N dN (t ) N (t )σ =− I (t ) + dt hω T1
I (t ) = I p + 2 I m cos(2πσ t )
(1)
dI (t ) = −σ N (t ) I (t ) dt
α0
(2)
在弱调制近似下，可以导出调制强度的复吸收系数：
S (1 + S + i 2πδ ) αm = [1 − ] 2 2 1+ S (1 + S ) + (2πδ T1 )
实验设备如图3
3
Slow light propagation
不同调制频率下，群速度延迟随输入光强的变化情况如图4：
注意到，在所有的情况下，随功率的增加，延迟并没有迅速消失，这是非 均匀展宽的作用。 当用一束调制光激发Er离子时，根据离子的动态变化，可以从理论上很容 易解释群速度延迟的行为。 基态粒子变化方程为：
2
在本实验中使用的掺铒光纤是通过化学蒸汽沉积的方法拉制而成的。 光纤的空间折射率的变化如图1 两个主要的区域：直径 为5.6um的单模光纤纤 芯和直径为38um的多 模光纤纤芯。Er离子呈 环形位于单模光纤纤芯 附近的多模光纤纤芯内。 Er离子浓度是600ppm。
实验中使用的光纤长度是1.5m，每米长的吸收如图2
环形掺铒光纤中慢光传输的研 究
1 2
Introduction Experiment
3 Slow light propagation 4
Conclusion
1
新一代的掺铒光纤，保持了它在通信传输中的优势特性，意在优化 泵浦条件。在这些光纤中，Er离子呈环形位于单模光纤纤芯附近， 单模光纤的纤芯是不掺杂的，纤芯直径和普通通信用的光纤的纤芯 直径是一个量级的，能实现低损耗和单模传输，并且和通信系统具 有很好的兼容性。 可以把泵浦光功率加到这种介质的掺杂区域，对泵浦波长来说，掺 铒的区域作为多模波导。由于1.5um光信号的边缘和掺铒区域的交 叠，产生了放大，1.5um光信号的大部分是在纤芯和掺杂的环形区 域内。 本文中，我们证明了在环形的掺铒光纤（REDF）中可以实现慢光， 在这种结构中，通过延伸到环形掺铒区域中的光波模式的边缘之间 的相互作用，由CPO效应可以得到强的色散。