基于慢光技术成像光学系统的基础研究

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最近几年来,慢光技术受到越来越多研究工作者的关注。目前,实现极慢光速的方法主要包括电磁感应透明技术、相干布居振荡技术、受激布里渊散射以及受激拉曼散射等等。另外,利用材料色散也可以实现极慢光速。本文主要分析了慢光技术在应用领域中的研究进展。  本文首先主要针对慢光介质Rb原子做了充分的理论分析。给出了Rb原子能级超精细结构图谱和跃迁关系,得出当780 nm的激光入射时,Rb原子会发生能级跃迁F=2→F’=3,即激发基态52S1/2的粒子到激发态52P3/2上。这一受激吸收过程中的色散效应,使Rb原子能级共振。根据Rb原子折射率和群折射率与入射激光信号失谐量之间的关系,当入射激光波长与Rb原子共振频率相当时,群折射率会有较大的数值。利用Rb原子的这一特性,提出了将慢光技术引入到成像光学系统中的这一构想。接着,根据慢光成像的概念,设计出一种慢光成像光学系统----利用Rb原子蒸汽作为慢光介质添加到4f成像光学系统中。推导得出慢光成像系统的基础理论。在实验方面,分为分步实验和整体实验。在实验上验证慢光技术用于光学成像系统这一构想的可行性。总结归纳,温度和光强对成像的图像对比度和通过Rb原子蒸汽池后的群延迟时间存在一定的影响:对于图像成像结果来说,不论入射激光波长是在 Rb原子共振范围内还是不在Rb原子共振范围内,Rb原子的引入对图像可见度(对比度)都有增强作用;分析群延时实验的结果,当光束通过Rb原子蒸汽池后,会产生一定的延时。当入射的激光使Rb原子共振时,温度越高,群延时的数值就越大。
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