基于光纤布里渊激光振荡器的超光速传输及其应用探索

光纤中快慢光传输在光信号处理、光信号存储等领域具有重要的应用前景。基于光纤受激布里渊散射的快慢光被认为是当前最实用的方法，但因快光工作于吸收带反常色散区，信号衰减强烈，加快量又受到增益饱和的限制，因此难以实现超光速的长距离传输。本项目中，我们提出了基于光纤布里渊激光共振腔的超光速，甚至于负群速度传输的新方法。因快光信号提前时间与布里渊激光器的腔内功率成正比，但信号损耗仅与转换效率有关，因此一个低转换效率但高腔内功率的激光振荡器能够避免两者的矛盾，能极大提高加快量，而提前时间对损耗的斜率比又大大降低，从而实现负群速度超光速的长距离低损耗传输。项目拟优化实现这一新的超光速传输和光速调控方法，完善理论研究并论证其最优化方案，进一步提高光速，探索其在超光速通信中的可能应用。相信这一低损耗长距离的超光速传输新方法在全光存储器、可控光学延迟线及高灵敏传感等领域具有潜在的应用。

光纤中的快慢光在光通信、光信号处理、光与物质相互作用增强及高灵敏光纤传感上具有重要的应用前景，但快光因工作在强吸收带等基本物理因素，超光速传输距离因此受到极大的限制，限制了其应用。针对这一重要物理问题，项目重点研究了一种新颖的基于受激布里渊振荡的低损耗超光速长距离传输方法，并得到实验和理论证实。在超光速现象的级联传输问题以及基于布里渊激光振荡的长距离传输限制因素深入研究的基础，提出利用单频布里渊激光振荡技术，成功突破振荡超光速现象的长距离传输限制，最终实现了传输距离达500米的低损耗的超光速传输，比以前方法提高了近2个量级。.基于这一超光速传输平台，在实验上实现了超光速的级联传输，首次证实超光速信号可以和正常信号一样进行中继级联传输，最大提前量可以达到365.8ns, 这为超光速传输的长距离中继传输提供了物理依据。长距离超光速传输在超高灵敏传感及引力波探测上具有潜在的应用前景。还进一步探索其在真实通信信号超光速传输应用，证实可以实现8比特提前量的超光速信号传输。.在上述基础上，我们还发现快光诱导位相一样可以用于非线性过程的位相匹配。首次实验证实了基于快光效应实现四波混频中相位匹配，增强四波混频效应，并得到理论和实验上验证。理论和实验结果均表明：利用快慢光效应可以增强四波混频效率，并能够使得光子帯隙中的光能量以四波混频的形式转换到帯隙外的其它频率上。该成果也为利用快慢光效应对非线性的增强提供了新的技术途径。.项目实施过程中，在Opt. Lett.Opt. Express等重要国际学术刊物上发表有关SCI论文39篇，重要国际邀请报告2次，培养研究生7名。项目全面并超额完成任务书的各项目标。