基于折射率调控的光传输研究
——电磁感应透明材料的研究
摘要：本文求出了高斯-谢尔模型光束通过电磁感应透明原子蒸气时，交叉谱密度函数的解析表达式，而这个公式可以应用于GSM光束通过EIT原子蒸气时的光谱密度和相干度的研究。数值模拟计算表明，我们可以通过控制光的拉比频率调制光谱密度和GSM光束的相干度。
关键词：电磁感应透明；折射率；高斯-谢尔模型；相干度
近年来，光学在生物医学领域有着广泛的应用前景，颇受人们的广泛关注。而且，我们都知道光的传播是不需要的介质的，因为它可以在真空中传播的。不同的介质对不同波长的光有不同的折射能力和吸收能力。前者决定了光的传播方向的变化大小，后者决定了光在物质中衰减的强度。如果物质对某个波长的光的吸收太强了，则这个光其实在介质中不能传播了。
虽然这是所以我们借介质对光的吸收和折射能力，对它进行了分类。因而我们引入了一个新的概念-折射率，即光在真空中的速度与光在该材料中的速度之比率。材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。例如折射率越高，镜片越薄，即镜片中心厚度相同，相同度数同种材料，折射率高的比折射率低的镜片边缘更薄。折射率与介质的电磁性质密切相关。根据电磁理论，εr和mu;r分别为介质的相对电容率和相对磁导率。折射率还与波长有关，称色散现象。光由相对光密介质射向相对光疏介质，且入射角大于临界角，即可发生全反射。那么对于我们知道的折射率而言，每一种材料的折射率难道都是不可改变的么，对此我有了一个很大的疑问，故而去查了资料，发现折射率是可以进行调控的。
一般来说，光从光源产生出来之后，就会在介质中传输。光在介质中传输时，光的强度、光的相干度、光的偏振度等物理量的测量和调控具有实际的意义。
本论文研究，标量高斯光束在EIT原子气体中传输时，随着拉比频率的变化，气体的折射率随之发生变化，但是另外一方面，光的传输过程中，光学参量的测量与调控具有实际的应用意义。由于光学参量随着折射率的变化非常敏感。因此，本论文试图用光场（外场的拉比频率）去调控折射率，随之调控了光学参量的变化，这样的调控方式，具有方便、快速的特征。
电磁感应透明简称EIT（the electromagnetic induced transparency）。已被证明的EIT原子蒸气的光学性质依赖于外部控制光，被用于控制光子带隙结构。电磁感应透明一般是用两束光同时照射到原子介质（如大量原子组成的气体），使得其中一束光能够在与原子跃迁共振时通过原子介质而不产生吸收和反射的现象。 对于能级结构为的原子可分别与耦合信号或探测信号共振耦合。 当同时施加两路信号并且EIT发生时，探测信号可以无损的通过原子介质而不被吸收和反射。Harris等人1991年在锶原子蒸汽中第一次实现了EIT 。 由于EIT会带来介质许多性质的奇特变化，因此还有与EIT相关的许多其它方面的研究，例如：粒子数相干布居囚禁（CPT, coherent population trapping），无粒子数反转激光（LWI, lasing without inversion），非线性光学。由于介质折射率的变化会导致探测信号的群速度减慢甚至停止，因此也有许多慢光传输、停光以及光存储方面的研究。
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