印刷电路板上实现“慢光”.docx

1、2fn0f1c2d “慢光“ ，就是通过改变材料的色散特性使光的群速度降下来。对于用于通信和光数据处理的光学电路来讲，慢光颇具应用潜力。科学家最早在具有电磁感应透明特性的介质中发现了慢光，但是整个实验系统非常复杂。最近，研究人员利用受激布里渊散射（SBS）和受激拉曼散射（SRS）在光纤和光子集成芯片中实现了慢光。目前，由俄罗斯和美国的科学家组成的一个研究小组，在普通印刷电路板（PCB）上的聚合物波导中实现了慢光。研究人员利用 SBS 实现大范围可调谐光延迟，进一步拓展了慢光的潜在应用领域。基于 SBS 的慢光该小组的研究人员来自莫斯科国立 Lomonosov 大学、俄罗斯科学院和美国得克萨斯A

2、M 大学，他们首先利用紫外光刻技术在 PCB 上创造一系列长度为 5cm、尺寸为50m50m 的聚合物波导阵列。在 800nm 波长处，该聚合物波导核的折射率为 1.46，包层的折射率为 1.40。该聚合物波导的拉曼增益光谱主要由碳-氢（C-H ）的振动模式决定，该振动模式对应的波数约为 3000cm-1，相应的振动周期为 11fs。图为光强与时间延迟时间与增益之间的关系SBS 慢光中斯托克斯脉冲由钛蓝宝石激光系统产生，该系统包括输出脉宽为 40fs 的锁模主振荡器和输出脉宽为 60fs 的多通放大器，中心波长为 800nm，典型带宽为 5nm。泵浦脉冲由频率可调的光参量振荡器产生，该系统输出

3、的脉冲宽度为 100fs，中心波长为 650nm。泵浦脉冲放大斯托克斯脉冲，同时导致波导的折射率发生变化，使斯托克斯脉冲的传播速度减小，实验时斯托克斯脉冲宽度在 60500fs 之间变化。斯托克斯输出信号和宽度为 200fs、波长为 800nm 的参考脉冲，同时通过钡硼酸盐晶体获得了和频信号。研究人员测量了和频信号与斯托克斯和参考脉冲之间的延迟时间的关系。实验中，研究人员使用一个空间滤波器获得带宽小于拉曼线宽（5nm）的斯托克斯脉冲，从而确保斯托克斯脉冲和泵浦脉冲获得最佳耦合。由于波导允许多模运行，输出斯托克斯脉冲宽度展宽达 10。研究人员通过一个简单的理论模型预计，延迟时间和增益成线性关系；

4、但实验结果表明，在高增益下，由于克尔非线性效应，延时将达到饱和。在输入斯托克斯带宽为 5nm、信号增益为 14dB 时，光延时高达 200fs。研究人员表示，聚合物波导中泵浦脉冲和斯托克斯脉冲具有不同的折射率，这限制了它们的相互作用长度。当斯托克斯脉冲的带宽为 5nm 时，其相互作用长度约为 13mm。采用不同的偏振态、多层包层或者优化波导色散剖面，可以延长相互作用长度。对于一块大小为 0.9m1.5m 的长方形聚合物波导，若泵浦脉冲和斯托克斯脉冲的偏振态垂直，当输入脉冲为 100fs 时，在 9cm 的相互作用长度内可以产生高达 1.4ps 的延时。具有更高密度 C-H 键的聚合物可以提高增益，初步的实验结果表明，薄聚合物薄膜的增益可以增加 45 倍。2fn0f1c2d 广州印刷厂