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超慢光的利用确实不是一帆风顺
[楼主] 作者:yanghx  发表时间:2006/12/22 18:40
点击:446次

超慢光的利用问题确实不容过于乐观,已经失去了与发现者(哈工大掌蕴东老师)的联系,
不过确实如掌老师所说,国际上对超慢光的sagnac效应还在探索,
目前找到的比较详细的论文是美国艾文思西北大学的:
《可控反常色散和在铷蒸汽中的零群折射率双频拉曼增益应用于超精密旋转传感》
http://arxiv.org/ftp/quant-ph/papers/0512/0512260.pdf>

其中说到:
The motivation for our study stems from recent proposals [8,9]
that have addressed the subject of light propagation in resonantly dispersive moving media,
such as an optical gyroscope, and have predicted conditions under which extreme dispersion
can play an important role in sensitivity enhancement.
It has been found that the slow-light-related dispersion dramatically modifies
the light-drag coefficient to enhance rotational sensitivity
of a Sagnac interferometer, but only when measuring the relative motion.

大概意思是:
根据我们最近对超慢光介质运动的研究,
发现超慢光介质的拖动系数有很大改变,
所以只能用来测量介质相对光源和接收器的相对旋转运动,

这意思大概就是说:
由于超慢光的折射率n很大,所以拖动系数k=1-1/nn≈1,即完全拖动,
菲索流水实验得到的公式是(v与c同方向):
C=c/n + kv
当k=1时,C=c/n + v,
即相对地球的光速C是介质光速c/n加上介质运动速度v,
接收器相对地球的速度也是v,所以相对接收器的光速是:
C-v= (c/n +v)-v =c/n,
即超慢光没有sagnac效应,不能应用于一般的激光陀螺(测量绝对角速度),
只能应用于测量相对旋转运动的装置(测量相对角速度),
估计还可以用来测量物体的直线相对运动速度,
由于超慢光的c/n很小,所以v的微小变化就会引起很大的时间差(相位差),
所以如果只移动超慢光晶体,当然就会在示波器上发现很明显的相位差,
可是当“光源+晶体+接收器”整体运动时,由于n很大造成的完全拖动,
就看不到sagnac相位差了,估计哈工大也会遇到这个问题,
(不过论文中说可以利用超快光使得激光陀螺的灵敏度增加2个数量级,这个问题暂不考虑)

这样看来,既然超慢光完全没有sagnac效应,似乎没有什么用了?
但可能问题并不是这样简单,
试想运动的迈克尔逊干涉仪中的往返sagnac时差之所以会相互抵消,
不就是因为往返的sagnac时差相等吗?
如果“去光”没有sagnac效应,而“回光”有sagnac效应,问题不就解决了吗?
虽然往返的saganc时差不能叠加成2倍,但至少可以测量出单程的sagnac时差呀?
所以这个超慢光估计还是可以很好利用的,
不过还要看超慢光是否能产生干涉环了,这是一个关键性问题,

上面的思路稍加改动,就可以制作出我们苦苦寻找的“双光源干涉仪”,
原理图参见:
http://cn.pg.photos.yahoo.com/ph/yyhhxx222/detail?.dir=a3bb&.dnm=6e81cnb.jpg>

万一两束超慢光暂时还难以产生干涉的话,也还有个不错的办法,
就是以前我和jiuguang搞过的一种“光电振荡器”的思路,
我们当时假设运动导线传播信号是没有sagnac时差的,
于是可以用一根导线把光脉冲用光电管接收,再把电信号通过导线反馈回激光器,
控制激光器再次发射光脉冲,于是经过若干次的振荡循环,
就可以得到单程光sagnac时差的累积值,
虽然振荡器是起振了,可惜装置对各种电磁感应太敏感,元件质量也较差,
于是稳定性很差,振荡频率也不高,难以实用,
而且导线是否完全没有saganc时差也不能肯定,只好放弃了,

不过如果运动的超慢光晶体内肯定没有sagnac时差的话,
就可以用超慢光晶体取代导线用以反馈再次光发射的控制信号,
理论上讲,只要装置的稳定性足够,就可以测量出很小v下的单程sagnac累积时差,
可以称为“sagnac振荡器”吧,
还可以利用“飞秒激光器”(飞秒激光振荡器)的工作原理,
实现全光回路的“sagnac振荡器”,估计性能会更好一些,
原理图参见:
http://cn.pg.photos.yahoo.com/ph/yyhhxx222/detail?.dir=a3bb&.dnm=45b0cnb.jpg>

总之,看来上帝关上了直接利用超慢光的大门,却留下了间接利用超慢光的窗户?

 

********************************************************
附带:超慢光机理的简单初步探索:

一般介质中的光速减慢是对任何频率的光而言的,
(光频率越低,速度越慢)

可是产生超慢光的介质却对可透射光的频率有严格的选择性,
只有该介质的谱线共振频率才能以很慢的速度透过介质,
这说明介质原子是吸收了入射光后,产生了新的“受激辐射”,
于是光能量似乎是在原子间“接力传播”的,
一层原子吸收入射光能量后发光,再次被下一层原子吸收--发光......,
当然还有“原子层”间的光反射等作用(可能与“光回波”现象有关),
于是光速就变得很慢了?

这样的话,由于光传播过分依赖于原子的空间位置,
可能会出现菲索拖动系数k=1-1/nn=1的情况(完全拖动)?
这种情况虽然对制造高灵敏的激光陀螺很不利,
而且“横向sagnac效应”估计也很难显著了,
但是如果利用的好,也可以做出很不错的直线运动“绝对速度计”?

 

 

 

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 [2楼]  作者:angelury  发表时间: 2006/12/22 22:28 

回复:绝对速度计是难于实现的,即使是未来的更远时空,也不可能完成.
虽然你通过慢光原理来解构出近似的光接力传播基础,但对于时空的可延续性是不存在的.也即是说,光的接力传播是同时规限在时空力场基础之上的,因而弯光回路,是通过时空转化的结果.
换言之,光在某一限定时间(对钟行为)之上,会表现出一经产生便有既定目的的结果.
我们现有的时空是源于物质的各自时空流差而来的,因而没有绝对的了解所有物质的速度时,是没法得到绝对速度界限的.即使是0,也是相对的0值.
现在为止,我们只依靠于对速(比较速度)行为来度量时空流差关系的.因此,我们没法得到绝对速度计,但可以简单得到加速度计.虽然人们还不理解,但都会简单地将时间与加速度连系在一起.
对速行为主要用于对钟对空下的不等速物体之间的时空流差度量.随着人们对世界事物的体现,这关系将被更好的认识.但可惜的是,人们没有正确地认识到,相对论与易学是同等变换基础理论,而实限上,易学是更高等的圆系方程收缩纲量行为,因而比现有的相对论更加完善.
<<一个系统变换到另一个系统,运动是等效的基础,因而原限的变换会随实际的运动而改变.由原来的一个平直绝对静止参数维世界变换到另一个相对时间的世界,实质就是系统的改变,运动简单抽象为方程,系统前后,也就变为单纯的图像,关系也即是受限,因而原平直系统,将会通过受限力场作用变化,而且受限又使其系统引申为极坐标系统.因而相对论在这个变换过程中,狭相只使用C而广相不使用对应参照量,易学则使用层套式的自圆系调整.
天圆地方对应的就是自身参与运动的变化,比喻为计数器或电话的数字键.自身于5上,而有四方得8,天圆则自身5也变为实际的变化输入量.因而有9.立体中,天地人为限,因而有事物变化为8-3为5,此为有极而无限,有限而无极.
不是在忽悠大家,在中国,多动脑的不如多动口和手的.当然多动口和手,且又会动脑的人更加出色.这或多或少也与千年来易学使国人变为脑人的反差对称有关. <<孙子兵法>>的的确确是让人叫绝的兵法之道,算多了,还是会在整个民族中出现反差的.极而无极,生死相扣,就是这个道理. 读半懂而用得上的是相对论,读不懂而用得上的却是易学.除非国人可以把全部外出的易学收回,否则本人是绝对反对废除易学的卖国行为的.......(醒醒吧,那怕是一万个理由之一,也不会如此愚笨.-->针对废易行为)
※※※※※※
中医理论远在千年之前就比现在的西医先进无数倍。 易学-牛顿力学-相对论-维构论-...>0 先进=简单,这我也知道,但为何竟是易学?!
[楼主]  [3楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/12/22 22:46 

仁者见仁,智者见智吧

由于超慢光很难应用于高灵敏的激光陀螺,
所以估计研究速度会比原来预想的慢一些了,
只有正在努力寻找“绝对速度计”(百折不挠)的超慢光研究者才会去做这个实验?
虽然可能要等待超慢光的进一步简化、普及,
等待时间稍微长了一点,不过想来这也还算公平吧? 从现在的情况看,有几点很重要: 1、虽然已知超慢光的折射率n极大,可是它是否确实基本遵从菲索公式呢? (即是否真的是完全拖动呢?) 2、两束超慢光之间是否能产生干涉条纹? 3、“sagnac振荡器”的稳定性问题是否容易解决? 问题1就目前的估计是肯定的,理由有如下几点: 1、美国艾文思西北工业大学的论文中说的很清楚了, 2、由于已知超慢光的折射率n很大,所以根据已经得到验证的菲索实验有: 拖动系数k=1-1/nn≈1,即应该是近似的完全拖动, 3、如果超慢光基本完全不拖动,就应该很容易做出高灵敏的激光陀螺, 但从各方面得到的消息看,并非如此简单, 4、如果超慢光与一般介质光的sagnac效应相同, 那么即使只移动晶体,也不可能用示波器轻易发现“纵向运动相位差”, (因为晶体长度只有10cm,实验室内的移动速度v不可能很高) 可是哈工大的掌老师说他们已经很简单的看到了“纵向运动相位差”, 这恐怕只能说明他们当时只是移动了慢光晶体, 并没有连同“氩离子激光器+晶体+接收器”整体运动, 但即便如此,至少可以说是已经验证了超慢光的完全拖动? 5、美国艾文思西北工业大学的论文中也说了: 可以利用超慢光做出很高灵敏度的“相对转动”传感器, 如果超慢光晶体内的saganc效应与一般光的基本相同, 是不可能做出这种很灵敏的“相对转动传感器”的? 其他两个问题只有在进一步的实验中才知道了, 估计还要费一番周折,不过可能基本上属于技术问题了, 可惜不是民间学者可以做的事了, 所以看来我那个“飞机实验”还是有必要做一下看, 只能尽力而为吧,

 

 [4楼]  作者:逆子  发表时间: 2006/12/23 22:47 

是很难的事.
在实验室中完成的话,目前没有理想的物质.大投资的宇宙空间的实验也是没有一个好的方法.

如果你精力在这方面的话,不如提出一个在宇宙空间实验,慢慢地得到支持来获得这样的一个空间项目.

※※※※※※
逆子
[楼主]  [5楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/12/24 13:34 

蛙速减慢的内部机理倒是蛮简单的,呵
太空实验的问题有些人一直在努力了,
最简单的就是“光点偏移实验”,只是目前还存在一些不确定的问题,
不过只要重视的话,应该如同背景辐射各向异性实验一样先在U2一类的飞机上实验?
然后才是太空实验,
我原想如果有个捷径的话,就可以省不少事了,
可现在看来并不是那么简单,还是路漫漫呀,
呵呵,我总想起井底的那只青蛙,它昼上3米,夜退2米,
虽然冒进不成,但总还是有进步?


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