| |||
|
Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. | |||
|
Zpomalení světla v rubínu při pokojové teplotě
Michal Stránský
Donedávna se pro zpomalování světla používal hlavně princip EIT (elektromagneticky indukovaná průhlednost, viz BULLETIN 15). Skupině vědců na univerzitě v Rochesteru se ale podařilo využít jiného kvantového principu a zpomalit světlo v pevné fázi (v krystalu rubínu) při pokojové teplotě na rychlost 57,5 m/s.
Princip
I v tomto případě se jedná o využití strmé části disperzní křivky, která má za následek malou grupovou rychlost. Vědci použili „spektrální díru“ způsobenou oscilacemi populační inverze tříhladinového kvantového systému (podobného systému jako v klasických laserech, s životností metastabilní hladiny v řádu milisekund), kde oscilace inverzní populace je způsobena rázy z pumpujícího a vedlejšího pole budicího laseru. Dá se ukázat teoretickými výpočty, že šířka propustnosti „spektrální díry“ je úměrná frekvenci těchto rázů, a v jejich experimentálním provedení se jednalo o hodnotu 36 Hz. Díky tomu, že šířka pásma propustnosti je značně malá, je i disperzní křivka v oné oblasti velmi strmá, a grupová rychlost díky vztahu vg = c / (n + ω dn/dω) může klesnout na onu naměřenou hodnotu 57,5 m/s. Tato rychlost závisí na spektrální šířce pulsu a nelze ji nastavit.
Experimentální provedení
Na obrázku 1 je zobrazeno experimentální provedení. Argon-iontový laser s vlnovou délkou 514,5 nm má funkci jak nosiče signálu, tak pumpy s rázy, signál je namodulován na laserový paprsek v elektrooptickém modulátoru. Optikou je paprsek zaostřen blízko k přední stěně krystalu rubínu, v 7,5 cm dlouhém krystalu se paprsky rozeběhnou jen minimálně. Paprsek je zaostřen, protože v periferních oblastech nesaturuje krystal a dochází ke značnému a nežádoucímu pohlcování.
Experimentální zapojení pokusu skupiny v Rochestru
Závěr
Výhodou tohoto systému je fakt, že budicí laser nemusí být přesně naladěn, střed propustného pásma se nastavuje sám na frekvenci pumpujícího laseru a sleduje drift jeho frekvence. Výhody pevné fáze a pokojové teploty jsou zřejmé, další výhody které tento princip umožňuje je to, že spektrální díra může být vytvořena přímo laserovým pulsem, který má krystal zpomalit, nejsou nutné pomocné zdroje vytvářející strmou disperzi jako v případě EIT. Nutno je však podotknout, že při odpojení řídicího pulsu u EIT systémů je možné světlo úplně zastavit, ale v tomto případě, při neřízené aplikaci, světlo úplně zastavit nelze. Možná se v budoucnosti podaří postavit řiditelnou variantu, kde řídící puls s rázy bude zastávat funkci vytváření disperze a světlo bude možné také zastavit.
Tento projekt byl podporován výzkumným programem No J04/98:212300017 ”Research of Energy Consumption Effectiveness and Quality” ČVUT v Praze, výzkumným programem INGO No LA 055 ”Research in Frame of the International Center on Dense Magnetized Plasmas” a výzkumným centrem ”Research Center of Laser Plasma” LN00A100 MŠMT ČR.
Odkazy
