淺析全光通信光儲(chǔ)存技術(shù)中量子干涉技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】全光通信技術(shù)是通信技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)和方向，阻礙通信技術(shù)中全光通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)障礙就是通信設(shè)備中必須要有光電轉(zhuǎn)換。本文主要分析了現(xiàn)階段全光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合關(guān)鍵技術(shù)研究了全光通信的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】光存儲(chǔ)電磁感生透明暗態(tài)極化聲子絕熱相干操控

一、全光型光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

二十一世紀(jì)是信息高度發(fā)展的世紀(jì)，信息技術(shù)已經(jīng)逐漸滲透到人們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)方面，并發(fā)揮著不可替代的作用。隨著人們對(duì)于信息技術(shù)的需求不斷增加，信息傳遞技術(shù)的創(chuàng)新迫在眉睫，如何才能滿足信息量日益增多的現(xiàn)狀成為信息傳遞首要解決的難題。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)而言，激光是滿足日益復(fù)雜信息傳遞的最佳工具，因此催生了全光通信技術(shù)的發(fā)展。

目前研究的重點(diǎn)就是利用何種技術(shù)結(jié)合先進(jìn)的光學(xué)材料來實(shí)現(xiàn)對(duì)于光信號(hào)的隨意控制。上世紀(jì)末美國率先解決了對(duì)于光脈沖群速度的隨意控制難題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于光信息的人工控制，這意味著光存儲(chǔ)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

二、電磁感生透明及原子介質(zhì)中的光群速減慢

電磁感生透明也是由美國科學(xué)家提出的新概念，電磁感生透明是種量子干涉效效應(yīng)，電磁感生透明的意思是指在光吸收的介質(zhì)中，假設(shè)用兩個(gè)具有輕微失諧的光脈沖共同作用于該介質(zhì)，在共振的情況下，光吸收介質(zhì)就變?yōu)榱斯馔该鹘橘|(zhì)。一旦出現(xiàn)電磁感生透明現(xiàn)象，光脈沖的群速度也會(huì)相應(yīng)降低，而且降低的幅度也比較大，并且可以將光信息以原子態(tài)的形式儲(chǔ)存。現(xiàn)階段研究人員提出要想實(shí)現(xiàn)電磁感生透明現(xiàn)象，必須要滿足兩個(gè)基本條件，其一就是必須有兩束光，而且相位和頻率必須固定，一束光作為控制光線，一般情況下都是脈寬比較寬的脈沖，另外一束則為信號(hào)光束，其光束的強(qiáng)度比控制光束的強(qiáng)度要小很多。再者兩束光線必須都能與三能級(jí)原子介質(zhì)發(fā)生相互作用，還必須滿足共振條件。上述兩種條件都能滿足的光束能夠使原子處于暗態(tài)，進(jìn)而提高光介質(zhì)的透明率。換句話說調(diào)整光的強(qiáng)度就能夠控制原子介質(zhì)的投射率，也就是色散情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于光脈沖信號(hào)群速度的控制。

電磁感生透明現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，最為重要的應(yīng)用就是控制光脈沖的速度，在此之前已經(jīng)能夠?qū)⒐饷}沖的群速度降低，但是降低的幅度較小，還不能滿足人們生活生產(chǎn)的需要，電磁感生透明技術(shù)能夠有效降低光脈沖的群速度，并且通過進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，利用相干操控技術(shù)，光脈沖群速度與慢光之間還能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。

光存儲(chǔ)的暗態(tài)極化聲子理論及原子介質(zhì)中的光存儲(chǔ)

隨著電磁感生透明技術(shù)的發(fā)展，人們不僅要控制光脈沖群速度，而且要讓其完全停下來。如果能夠?qū)⒐饷}沖的群速度完全的停止下來，就能實(shí)現(xiàn)全光通信中的光儲(chǔ)存。經(jīng)過人們不懈努力，現(xiàn)在終于能夠通過冷原子和熱原子實(shí)現(xiàn)將光脈沖的群速度完全的控制下來，光儲(chǔ)存技術(shù)的關(guān)鍵就是要?jiǎng)?chuàng)設(shè)合適的環(huán)境，也就是說在對(duì)光脈沖群速度的完全停止過程中，絕熱地關(guān)掉，并打開控制光束，對(duì)于絕熱開關(guān)的過程其實(shí)就是光儲(chǔ)存的過程。

目前德國科學(xué)家又提出一個(gè)新的概念叫做暗態(tài)極化聲子，該概念已經(jīng)能夠定量的計(jì)算出操控光脈沖群速度并且將信息儲(chǔ)存的具體方式，主要方法就是將光脈沖函數(shù)與原子函數(shù)共同組成一個(gè)波函數(shù)，當(dāng)進(jìn)行光儲(chǔ)存過程時(shí)，在兩束光束處于暗態(tài)的前提下，光脈沖與原子脈沖組成的新粒子將會(huì)穩(wěn)定的傳遞，這其中最為關(guān)鍵的就是光脈沖攜帶的信息和原子態(tài)可以通過光強(qiáng)的改變而被人工控制，隨著暗態(tài)極化聲子技術(shù)的出現(xiàn)，大大縮短了人們研究光儲(chǔ)存的時(shí)間，很快就有研究人員表示能夠?qū)崿F(xiàn)光脈沖的儲(chǔ)存和自由釋放，時(shí)間長達(dá)一毫秒甚至是兩百微秒，并且隨著研究的不斷深入，光儲(chǔ)存的時(shí)間還會(huì)更長。現(xiàn)階段人們不單單是研究其他介質(zhì)的光儲(chǔ)存，而且將研究對(duì)象轉(zhuǎn)向了固體介質(zhì)中的光儲(chǔ)存，并且已經(jīng)在常溫晶體中取得了較為明顯的成就。

我國在光儲(chǔ)存及光脈沖群速度的控制研究中，一直處于世界前列。對(duì)于電磁感生透明技術(shù)為代表的量子干涉技術(shù)的研究也一直在不斷的深入中。我國率先提出了將電磁感生透明技術(shù)以量子形式儲(chǔ)存應(yīng)用在全光通信中這一概念。并且已經(jīng)開始致力與研究多能級(jí)構(gòu)型的原子介質(zhì)中不同光束的相干控制及稀有氣體原子的電磁感生透明現(xiàn)象，而且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了長達(dá)二十五微秒的光儲(chǔ)存。隨著量子技術(shù)的發(fā)展，人們的研究范圍也將突破現(xiàn)有的光脈沖儲(chǔ)存，進(jìn)一步擴(kuò)大到遠(yuǎn)距離量子通信技術(shù)的研究。

三、總結(jié)語

現(xiàn)階段人類在量子光學(xué)研究尤其是量子干涉中已經(jīng)取得了巨大的成就，為全光通信的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)可能，但是還有很長的研究之路要走，我們要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，繼續(xù)深入研究量子干涉技術(shù)，爭取早日實(shí)現(xiàn)全光通信。

參考文獻(xiàn)

[1]羅有華.冷原子在靜電勢阱中的量子力學(xué)效應(yīng)[J].物理學(xué)報(bào). 2002

[2]王波.三能級(jí)院子系統(tǒng)中單光子頻率失諧對(duì)光減速的影響[J].物理學(xué)報(bào). 2005

[3]張加慧.光的干涉應(yīng)用-測量透明介質(zhì)的折射率[J].中國校外教育. 2009