用磁场效应控制光的群速

光速控制研究是目前光物理研究的热点课题，它不仅仅是使人类对光的本性有了更加深入的认识，而且可在技术上给人类带来潜在的应用。目前的研究表明，慢光可以应用到光学延迟线、光通讯系统中的全光缓存、光开关、光雷达、量子信息处理、光传感器等方面，本研究就是在前期慢光和超光速的研究基础上，利用磁场的塞曼效应和法拉第反常色散效应的方法，进行原子蒸汽中实现光脉冲的群速度减慢和超光速以及它们之间的转换，证明用磁场控制光脉冲的群速、实现群速可控以及由慢光到快光的转变可行性等问题，这对揭示磁场控制慢光与快光产生以及转化的物理规律有着重要的意义，为奠定慢光与快光的产生、转化以及其应用奠定基础，并提供新的思路，这对实现光信号延迟及控制、群色散控制研究具有一定的科学意义，会为低功率非线性光学、量子信息处理、长距离光通讯的应用奠定基础。

光速调控因其在光通信、光传感技术、光信号延迟及量子计算机等方面广阔的应用前景成为了目前光学领域的一个研究热点课题，其中室温条件下气体介质中实现群速可控的研究是实现光速调控一个非常重要的方面。. 基于塞曼效应理论，我们提出了一个铷蒸气中利用磁场和温度基于铷原子D2线跃迁(5S1/2-5P3/2，780nm)的色散特性并且不需要另外的泵浦光来产生并且控制超光的方法, 建立了铷原子蒸气中光速控制的理论模型，成功的解释了铷原子蒸气中超光速行为产生的原因，定性分析了磁场强度及色散介质温度对于光群速度的影响；实验上利用磁场和温度调节实现了超光速的实验观测和光速调控。理论计算以及实验数据结果表明原子吸收特性和光的群速度可以通过改变磁场强度和原子气体的温度来调控，证实了室温条件下气体介质中利用磁场和温度实现光速调控的可行性。为超光领域光速调控进一步的理论研究和应用化打下一定的基础。与以往产生超光的方法如EIT等都需要信号光和泵浦光两束光相比，本方法只需要一束信号光加上磁场就能实现光速调谐，简化了光路结构设计，对实验条件要求低，通过改变磁场和温度两个参量可以得到较大的群速度调控范围,易于实现。同时对温度敏感且要求不高，100摄氏度左右实现较好的调谐效果，磁场强度固定时温度较小改变约10摄氏度左右就能实现较大范围的群速度调谐，值得一提的是，通过调节磁场强度可以将光传输从快光调谐到慢光，预计有广泛的应用范围和较大的应用前景。. 本课题的研究一方面，通过探索新的慢光和超光速机制拓展相关的研究领域；另一方面，通过理论分析和实验研究深入的理解慢光和超光速产生的物理机制，并帮助我们深刻的理解超光速现象。相信课题的研究成果对于光速调控研究，理解光和物质的相互作用过程，慢光和快光的应用，具有重要的科学研究意义和潜在的应用前景。