华东理工大学教授龚尚庆、钮月萍团队与新加坡国立大学教授龚江滨合作在光场单向放大研究领域取得新进展。相关研究成果近日发表于《物理评论快报》。

由于光在一般介质中具有双向传输的互易性，即向左传播和向右传播是可逆的，因而对光的放大一般也具有互易性。但在光通信、光信息处理等过程中，往往需要光的单向放大实现噪声的抑制。据报道，目前仅有两个研究团队通过光波波段实验实现了光场的单向放大，采用的都是腔光力系统，方案依赖于高品质光学腔的制备和调控。

该团队通过巧妙设计，将原子热运动导致的多普勒效应和拉曼增益相结合，提出了可在自由空间实现光波波段单向放大的原创性方案，并通过实验进行了验证。当信号光和控制光同向传输时（前向），其感受到的多普勒效应和控制光场相同，此时信号光可以无吸收通过。在泵浦光场的作用下，增益通道打开，信号光被急剧放大。反之，信号光被强烈吸收。

该团队在铷原子气体中完成了相关实验，获得了26dB的前向放大和30dB的反向隔离，该指标为目前报道的最高实验指标。

专家表示，这一原创性方案具有可常温下工作、装置简单、易于调控、小型化可集成等优势。

相关论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.033902