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?
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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”?