光谱烧孔

光谱烧孔效应

摘要：所谓的spectral hole burning效应，是在某些物质中，存在着一组能阶，包含一个基态与一个受激态，在其间有一介稳态（metastable）的能阶。

在室温下，红宝石可以用来大幅度地降低光速。这项技术可望应用于通讯系统的设计。「光」是物理学中令人难以捉摸的一个现象。它的粒子-波动二相性，曾经是令科学家们想不透的问题。此外，到目前为止，它在真空中行进的速度（C=3×108 m/s），没有其它的物理量可与其相比。由于它在介质中行进的速度（群速度，group velocity, 简称Vg），会受到该物质折射系数（n）的影响而变慢（Vg=C/n），科学家们从很早就在思考，如何能够将光的速度，减慢到可以与其它实验配合的程度。

由于当光的速度受到介质影响而变慢的同时，其被介质所吸收的程度也特别严重，使得实验无法准确地量测到这个现象。近年来，科学家们采用一项名为EIT(electromagnetically induced transparency)的技术，达成在极低温（接近绝对温度零度）的条件下，雷射光在特殊物质的气体中，行进速度被减慢到8-45m/s的结果。在最近的Physical Review Letters中，罗彻斯特大学光学中心的Matthew Bigelow与所属的研究小组，则发表了在室温下，利用spectral hole burning的效应，在红宝石中达成将光速减慢到约57.5m/s的研究成果。
所谓的spectral hole burning效应，是在某些物质中，存在着一组能阶，包含一个基态与一个受激态，在其间有一介稳态（metastable）的能阶。当有入射光将电子由基态激发至受激态时，受激发的电子会在几个尘秒（10-12秒）的时间内跃迁到介稳态。在经过约长达几个毫秒（10-3秒）的时间后，电子才会回到基态，并释放出波长与入射光波长相近的光子。而在该物质的吸收或穿透光谱上，在特定的波长附近会形成一个空区，意味着该特定波长的光无法通过。并且该频谱空区的频宽，大约等于电子从介稳态降回基态时间的倒数。

虽然Bigelow等人的实验结果，并没有为光速的降低创下新的记录。但是，由于他们的实验在室温下就可达成，这对于将这项技术