Làm chậm vận tốc nhóm ánh sáng

Chúng ta biết rằng, vận tốc nhóm ánh sáng (vg) truyền qua một hệ môi trường cộng hưởng có thể nhỏ hơn rất nhiều lần vận tốc ánh sáng trong chân không c, lớn hơn c, hoặc thậm chí âm mà không mâu thuẫn với các nguyên lý nhân quả bởi vì vận tốc nhóm ánh sáng phụ thuộc vào sự tán sắc của môi trường qua các phương trình Maxwell. Sự tán sắc của môi trường biến thiên nhanh trong vùng lân cận tần số cộng hưởng nguyên tử của môi trường, như vậy để tạo ra ánh sáng chậm thì chúng ta phải làm cho sự tán sắc lớn và dương (tán sắc thường); để tạo ra ánh sáng nhanh thì chúng ta phải làm cho sự tán sắc lớn và âm (tán sắc dị thường).

Để xuất hiện miền tán sắc thường thì chúng ta phải làm giảm sự hấp thụ. Như đã dẫn ra ở trên, môi trường trong suốt cảm ứng điện từ, có thể tạo ra một sự giảm đáng kể sự hấp thụ của chùm dò ngay tại tần số cộng hưởng của nguyên tử (xem hình 1.6). Sự giảm này làm xuất hiện một miền tán sắc thường trong miền tán sắc dị thường trên công tua chiết suất. Độ dốc của miền tán sắc này là rất lớn và phụ thuộc vào độ rộng của của sổ EIT tương ứng, và do đó làm cho chiết suất nhóm trở nên rất lớn tại vị trí này, nghĩa là vận tốc nhóm của chùm laser dò được giảm xuống một cách đáng kể (điều này sẽ làm tăng chiều dài tương tác của xung laser dò với môi trường nguyên tử), như được chỉ ra trong công thức: vg = p p c dn n d ω ω + = p p c dn n d ω + ∆ = g c n (1.70)

Lần đầu tiên, thí nghiệm về làm chậm vận tốc nhóm bởi cơ chế kích thích kết hợp đã được nhóm của Hau và cộng sự thực hiện, họ đã đo được vận tốc nhóm của ánh sáng được làm chậm tới 17 m/s [20]

Với kỹ thuật mới này có thể điều khiển vận tốc nhóm ánh sáng để đạt đến ánh sáng siêu chậm (vg<<c) [21], ánh sáng nhanh (vg>c hoặc vg< 0) [22], và thậm chí "lưu giữ" ánh sáng hoặc "làm dừng" ánh sáng [23].

Bằng kĩ thuật này, nhóm Quang học quang phổ Đại học Vinh cũng đã nghiên cứu về lí thuyết việc làm chậm vận tốc nhóm ánh sáng đối với nguyên tử Rb ba mức cấu hình lambda, được mô tả trong công trình [24].

Hình 1.7. Kết quả thực nghiệm về làm chậm vận tốc nhóm ánh sáng [20].