慢光新技術征服X光波段
- 上線日期：2012/2/29 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
利用原子團讓光減速並加以儲存並非新鮮事，但是德國物理學家最近首度在核子系統中辦到了。他們讓X光通過奈米級的鐵層，觀察到了電磁誘發透明(electromagnetically induced transparency, EIT)效應，而EIT是慢光現象的證據。此研究也是第一個利用雙能階而非三能階達成EIT的方法，或許能協助發展出目前缺少的X光控制元件。
EIT是指一些特殊的材料原本在某一波長下為不透明，但外加一波長稍微不同的控制光後，該波長的光就能穿透材料。如果控制光開關得當，EIT可以用來減慢光速，將光脈衝儲存在介質中達一秒之久。
EIT材料中的原子必須有三個能階，且其中一對能階間不允許電子躍遷。這種條件在原子系統中不難找到，但在原子核系統中卻很罕見。DESY實驗室的Ralf Röhlsberger等人想出一個方法，讓雙能階原子核系統的表現看起來像三能階，以便實現EIT。
DESY團隊將兩層厚2 nm的鐵夾在相距45 nm的兩片鉑反射鏡之間，X光在鉑鏡圍成的空腔中形成駐波，兩層鐵分別位於波峰與波谷處。鐵層的成份是原子量57的鐵同位素，它的兩個核子能階相差14.4 keV，正好對應一個X光光子的吸收或放射。在駐波中，波峰處與波谷處的高能階有一能量上的相對改變，再加上低能階，相當於形成三能階系統。
該團隊利用能量為14.4 keV的同步幅射X光源進行兩回實驗。在第一回實驗中，他們讓X光依序通過位於波谷及波峰的鐵層，接著將順序對調進行第二回實驗，結果發現第二回的反射光較強，這點與躍遷能量為14.4 keV的原核子共振散射預測相符。不過在第一回實驗中，反射率有一明顯凹陷，代表原本不透明的鐵層變透明了，證明EIT的出現。有別於一般的EIT，此處並未使用控制光，而是由鐵層間的電磁交互作用扮演控制光的角色。
Röhlsberger表示，這套系統也能用來製造X光慢光(slow X-ray)，使X光也能躋身量子資訊系統的行列。就量子資訊應用而言，X光光子幾乎能被百分之百的偵測到，這是它們相對於可見光的優勢。Röhlsberger也相信此技術能應用到其他不具備三能階的光學系統(例如量子點)，協助實現EIT。詳見Nature 482, pp.199 (2012)。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/48567
譯者:蔡雅芝(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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