拉曼增益介质中的慢光效应亮点

正如图16-4和图16-8（b）所示，频率位于共振线内的光脉冲可在增益介质内实现慢光传播。第一个基于该原理，并利用受激拉曼散射增益而演示慢光效应的实验是由Lee与Lawandy在2001年报道［45］的。拉曼增益介质是工作在300 K的Ba（NO3）晶体，拉曼频移为1 048.6 cm-1，增益谱线宽为0.4 cm-1。

如图16-23（a）所示，利用出自一台Q调Nd∶YAG激光器的波长为1 064 nm，时宽为7 ns的脉冲激光去泵浦一主拉曼晶体并在1 197 nm处提供增益，同时利用来自另一个被被动锁模高功率Nd∶YAG激光器泵浦的Ba（NO3）晶体输出的1 197 nm和90 ps短脉冲作为探测信号，正向通过同一主拉曼晶体，后者可提供23 cm/GW的受激拉曼增益系数。探测光脉冲时间延迟是通过非共线SHG方法加以测定，实验结果如图16-23（b）所示，表明时间延迟量为57 ps。

图16-23　用拉曼增益晶体实现慢光效应的光学设置（a）（用KTP晶体来测量探测脉冲与参考脉冲之间的时间延迟与脉冲宽度）以及在主拉曼晶体有无泵光作用两种情况下，用非共线SHG测得归一化相关信号波时间形曲线，显示出57 ps的时间延迟（b）［45］(www.xing528.com)

2005年Sharping等人，报道了采用1 km长光纤作拉曼增益介质的慢光传输实验［46］。泵浦光波长和脉冲宽度为1 535 nm和500 ps，而所使用的430 fs探测光脉冲的波长可在1 590～1 643 nm范围内调谐。在泵浦峰值功率为2.6W时在1 640 nm波长处的最大拉曼增益为35 dB，测得的最大脉冲延迟为370 fs。

在上述两个实验中，探测脉冲信号的时间延迟，主要是受到拉曼跃迁的有限谱线宽度的限制。

此外，Pati等人亦完成了一个实验，采用工作在70℃、长为10 cm的铷蒸气为拉曼增益介质，用20 mW激光泵浦，而用一个微弱信号光束与泵浦光同向通过介质获得拉曼增益［47］。实验表明，信号脉冲经历增益表现出慢光传输，泵浦脉冲经历衰减效应而表现出快光传输。