2013年8月22日 星期四

使光慢下來的技術─電磁誘導穿透率變化 (Electromagnetic induced transparency)

從1990年代開始,實驗家陸續實現了許多使光減慢,甚至停止 (寄附在物質內)的實驗,其中較早發展的是電磁誘導穿透率變化 (EIT)。

這個技術利用了能階的概念。

若某個系統有三個能階,E0、E1與E2,則使用能量為 E1-E0之光線照射,此光線會被吸收,而使得處於 E0之電子躍遷至 E1。E2亦同理。

實際上,由於存在系統擾動與測不準效應,E0到E1的躍遷能量可以是 E1-E0±∆1,而到E2為E2-E0±∆2。

假設∆1>2,則我們用光束A (稱為探測光)使其激發到E1,用高強度的光束B (稱為耦合光)使其激發到E2。光束B關閉時,光束A將會被吸收,吸收寬度為∆1;光束B打開時,能量符合的電子優先被激發到了E2,導致光束A的吸收譜中間出現了一個寬為∆2的穿透區,因為原本應該吸收這一區的電子已經躍遷到E2了。
這個效應所以可以用來調控光速,是根據克拉莫-克若尼關係式 (Kramers–Kronig relations)指出,在穿透率變化劇烈之處,折射率 (光速)也會也顯著的變化。

目前此技術的最高紀錄是柏克萊大學的研究團隊保持著,他們在1999年已經將光速降到了每秒8公尺,相當於時速28.8公里。