发布时间:2016-05-19 阅读:9488
电磁诱导透明(EIT)是介质在强相干耦合场作用下呈现抑制吸收效应的一种现象,是在原本介质的吸收谱中打开“透明窗口”的一种方法。这一效益为实现对光-物质-光的控制提供了重要手段,这正是全光控制及量子信息处理中所梦寐以求的。EIT首先在原子体系中被提出并观测到,之后在全固态系统中也被观测到。人们利用EIT效应已经实现了慢光(甚至停光)、全光开关、光存储等,从而为量子物理及信息科学提供了一个无限的平台。虽然EIT的意义毫无疑问,但在实际应用过程中,受其苛刻的实验条件限制,使得其整个实验装置变得非常复杂和庞大。小型化乃至片上集成成为了它在实际应用中所面临的重要挑战。
近年来,人们发现耦合微腔系统、光子晶体及等离子超颖材料等可以通过经典光学的途径实现类似EIT的透射特性。随着高品质因子回音壁模式(WGM)光学微腔研究的兴起,利用耦合光学微腔实现类EIT效应变得火热,因为这一方法可以在微米级尺度上对系统的透射谱线实现同样的调制。在光学微腔芯片上实现类EIT现象,极大地简化了实现这一效应的系统,从而有望得到广泛应用。人们试用了多种方法在WGM微腔系统中实现类似EIT效应,例如,通过两个(或单个)微腔中不同模式之间的线性耦合即可实现类EIT效果,并且通过改变微腔之间的间距(或温度)等条件,可以调节系统的透射特性。但这些耦合的模式只能通过巧合(或精巧的设计)来实现频率重叠,其实现类EIT的波段受到限制,而且无法灵活主动调节。
在这一研究中我们提出了利用单个光学微腔中不同回音壁模式之间的非线性耦合实现类电磁诱导透明效应的新思路,并在实验上验证了这种光诱导透明(OIT)的方法。通过光学四波混频的方法引入参量增益,使得间隔数个FSR(自由光谱范围)的两个不同频率回音壁模式(信号光和闲置光)产生相互耦合,耦合的强弱可以通过泵浦光的强度控制,并观测到了信号光透过率呈现类EIT谱线的特性。这一方案的好处是可以在设定的谐振波长处实现想要的类EIT效果,从而对应用有着实际价值。
这一全光类EIT的方法,与传统EIT及其它在耦合腔中实现类EIT的方法相比,具有全光的特点,即可以通过全光的方法实现效应的开关切换及控制,只要通过开关泵浦光即可实现OIT的切换。同时我们还演示了光在这一系统中传输的非对易性(Non-reciprocity),这一效果类似“光学二极管”,即信号光只能沿着泵浦光的方向通过,反向则不透明。OIT这一特性为模拟原子量子干涉效应提供了简便的方法,同时也为片上全光控制提供了一种新的方案,并在芯片上实现光隔离、全光开关及波长转换等领域有所应用。
相关论文见Light: Science & Applications,5, e16072 (2016)
链接:http://www.nature.com/lsa/journal/v5/n5/abs/lsa201672a.html