超光速通信研究获得新进展

近日，物理领域国际顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表了上海交通大学物理系博士研究生张亮同学题为“Superluminal propagation at negative group velocity in optical fibers based on Brillouin lasing oscillation”的论文。论文报道了詹黎教授课题组在超光速传输领域研究的最新进展。Physical Review Letters为美国物理学会主办的高水平的学术期刊，是物理类影响力最高的综合性期刊，涵盖多个物理学方向。在光纤中实现光速可调控传输在光信号处理、光信号存储等领域具有重要的应用前景，基于光纤受激布里渊散射的快慢光被认为是当前最实用的方法，但因快光工作于吸收带反常色散区，信号衰减强烈，加快量又受到增益饱和的限制，因此难以实现超光速的长距离传输。詹黎教授课题组提出了基于光纤布里渊激光共振腔的超光速，甚至于负群速度传输的新方法，实验上首次在光纤中使光信号的长距离超光速传输，使得进入10m光纤之前光信号提前221.2纳秒输出。因快光信号提前时间与布里渊激光器的腔内功率成正比，但信号损耗仅与转换效率有关，因此一个低转换效率但高腔内功率的激光振荡器能够避免两者的矛盾，极大地提高了加快量，而提前时间对损耗的斜率比又大大降低，从而实现负群速度超光速的长距离低损耗传输。物理评论快报的评阅人认为这“开创了光纤中超光速通信的新方法……为研究超光速物理提供了一个良好的技术平台”。实验结果似乎让光脉冲群速度能超越爱因斯坦相对论光速极限c，然而并没有违反相对论，但从理论上讲它能加快光通信，因为光通信系统中信号的接收只要依据光信号峰值的群速的而不是前沿速度。 2011年8月11日，科学杂志网站的新闻栏目ScienceNOW以“Pushing Light Beyond Light Speed”为题报道了交大物理系的此项研究工作（链接http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/08/pushing-light-beyond-light-speed.html?ref=hp），这一报道被各种英文媒体转载。同文配发国际上快慢光领域的著名专家Duke University 的Daniel Gauthier教授等人评论，他们认为这一实验结果为超光速通信带来可能。詹黎教授课题组近年来在光纤快慢光领域不断探索，已经实现了基于受激布里渊散射、交叉增益调制等多种原理的快慢光以及超光速传输方案，同时也在积极探索这些超光速传输新方法在全光存储器、可控光学延迟线及高灵敏传感等通信领域的潜在应用。（来源：上海交通大学张亮）