耦合谐振诱导透明电路、装置及激光器

1.本公开涉及电学和物理学技术领域，尤其涉及可产生耦合谐振诱导透明特性的一种耦合谐振诱导透明电路、装置及激光器。


背景技术：

2.透明和不透明是最常见的光与物质相互作用的现象。不透明现象可以源于物质媒介对光的吸收、散射等，小至拥有几个能级的原子，大至运转于浩淼宇宙的星体，都对特定性质的光具有较强的吸收效应。利用外加相干光场来诱导原子系统的相消干涉来抵消媒介对某种光的吸收，使得本来不透明的材料从不透明变为透明的现象即电磁诱导透明。具体地，一般可以用两束不同频率的激光同时照射原子介质(如大量原子组成的气体)，其中激光束1原本可被原子介质吸收，即原子介质对于其是不透明的；而激光束2可诱导原子的量子相消干涉，从而抵消原子介质对激光束1的吸收，使得原子介质对激光束1从不透明变为透明。因此，可以借助电磁诱导透明的技术原理产生慢光(即减慢光的群速度)，从而可以在利用光进行计算或者通讯的过程中，尽可能实现长时间的光信息存储，这对于基于光子的量子计算和量子通信有着极为重要的意义。现有技术中已存在相应的实验验证手段对上述的电磁诱导透明现象进行验证，例如通过rlc演示电路实现对电磁诱导透明现象的模拟和演示。但是，现有的验证方案实际上难以测量信号通过电路之后的幅度、相位变化以及相频特性等。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.为解决现有技术中的电磁诱导透明现象的验证方案所存在的技术问题至少之一，本公开提供了一种可产生耦合谐振诱导透明特性的一种耦合谐振诱导透明电路、装置及激光器，用于类比电磁诱导透明技术。
5.(二)技术方案
6.本公开的一个方面提供了一种耦合谐振诱导透明电路，其中，包括控制器、参考电路和测量电路。控制器用于产生第一控制信号和第二控制信号；参考电路用于响应于控制器产生的第一控制信号，生成与参考电路的第一输出信号对应的参考信号；测量电路用于响应于控制器产生的第二控制信号，生成与测量电路的第二输出信号对应的测量信号；其中，测量电路包括第一谐振回路和第二谐振回路，第一谐振回路并联于测量电路中；第二谐振回路与的第一谐振回路互感耦合；其中，第二输出信号经过第一谐振回路和第二谐振回路形成测量信号。
7.根据本公开的实施例，第一输出信号与第二输出信号相位对齐。
8.根据本公开的实施例，参考电路包括参考信号发生器、参考等效电阻和参考负载电阻。参考信号发生器用于响应于第一控制信号生成第一输出信号；参考等效电阻与参考信号发生器相互串联，用于形成参考信号发生器的等效内阻；参考负载电阻与参考信号发
生器和参考等效电阻分别相互串联，用于在第一输出信号经过时生成参考信号。
9.根据本公开的实施例，参考信号发生器包括参考信号通道和参考发生器内阻。参考信号通道串联于参考电路，用于响应于第一控制信号生成第一输出信号；参考发生器内阻与参考信号通道串联，用于作为参考信号发生器的内阻。
10.根据本公开的实施例，测量电路包括测量信号发生器、测量等效电阻和测量负载电阻。测量信号发生器用于响应于第二控制信号生成第二输出信号；测量等效电阻与测量信号发生器相互串联，用于形成测量信号发生器的等效内阻；测量负载电阻与测量信号发生器和测量等效电阻分别相互串联，用于在经过第一谐振回路和第二谐振回路之后的第二输出信号经过时生成测量信号。
11.根据本公开的实施例，测量信号发生器包括测量信号通道和测量发生器内阻。测量信号通道串联于测量电路，用于响应于第二控制信号生成第二输出信号；测量发生器内阻与测量信号通道串联，用于作为测量信号发生器的内阻。
12.根据本公开的实施例，第一谐振回路与测量负载电阻相互并联，第一谐振回路包括第一电感、第一电容、第一谐振电阻和额外电阻。第一电感用于与第二谐振回路耦合互感；第一电容与第一电感相互串联，用于形成第一谐振回路；第一谐振电阻与第一电感相互串联，用于作为第一电感和第一电容的寄生电阻之和；额外电阻与第一谐振电阻相互串联，用于改变第一谐振回路的总串联电阻。
13.根据本公开的实施例，第二谐振回路包括第二电感、第二电容和第二谐振电阻。第二电感用于与第一谐振回路的第一电感耦合互感；第二电容与第二电感相互串联，用于形成第二谐振回路；第二谐振电阻与第二电容和第二电感相互串联，用于作为第二电感和第二电容的寄生电阻之和。
14.本公开的另一个方面提供了一种耦合谐振诱导透明电路装置，其中，包括上述的电路。
15.本公开的又一个方面提供了一种激光器，其中，包括上述的电路。
16.(三)有益效果
17.本公开提供了一种耦合谐振诱导透明电路、装置及激光器。其中，该耦合谐振诱导透明电路包括控制器、参考电路和测量电路。参考电路用于响应于控制器产生的第一控制信号，生成与参考电路的第一输出信号对应的参考信号；测量电路用于响应于控制器产生的第二控制信号，生成与测量电路的第二输出信号对应的测量信号；其中，测量电路包括第一谐振回路和第二谐振回路，第一谐振回路并联于测量电路中；第二谐振回路与第一谐振回路互感耦合；其中，第二输出信号经过第一谐振回路和第二谐振回路形成测量信号。因此，通过上述本公开实施的电路，可以实现更好地测量或计算信号经过电路之后的幅度-频率特性(以下简称为幅频特性)和相位-频率特性(以下简称为相频特性)，并由相频特性计算延时-频率特性，且给出了判断电路是否具有耦合谐振诱导透明特性的参数条件和依据，同时由于该耦合谐振诱导透明电路中两个谐振电路之间的耦合可以通过两个电感线圈之间的互感来实现，其耦合强度可在一定范围内连续可调。
附图说明
18.图1为现有的耦合谐振诱导透明电路的组成电路图；
19.图2a-图2c为对应图1所示rlc谐振电路2从信号发生器吸收的功率随频率的变化关系图；
20.图3为本公开实施例的耦合谐振诱导透明电路的组成电路图；
21.图4a-图4c为本公开实施例的对应图3所示满足k＝0的电路的幅频特性、相频特性、延时-频率特性的变化关系图；
22.图5a-图5c为本公开实施例的对应图3所示满足k＞0，γ1＞γ2，且k＜(γ
1-γ2)/2ω0的电路的幅频特性、相频特性、延时-频率特性的变化关系图；以及
23.图6a-图6c为本公开实施例的对应图3所示满足k＞0，且k＞＞|γ
1-γ2|/2ω0的电路的幅频特性、相频特性、延时-频率特性的变化关系图。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
25.需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
26.还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
27.并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
28.再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
29.说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序或是制造方法上的顺序，这些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
30.本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把他们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把他们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的代替特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
31.类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
32.为帮助理解电磁诱导透明的技术原理，现有技术存在采用两个rlc谐振电路形成的耦合谐振诱导透明电路，用以验证或模拟电磁诱导透明。如图1所示，现有的耦合谐振诱导透明电路中电感l1、电容c1、电容c和电阻r1组成rlc谐振电路1，电感l2、电容c2、电容c和电阻r2组成rlc谐振电路2。其中，电容c为两个rlc谐振电路所共有，其作用是在两个谐振电路之间引入耦合。两个谐振电路的谐振频率相同或几乎相同，且满足sw为开关，vs为信号发生器。计算或测量信号发生器的输出电压vs、输出电流i2，从而可计算出rlc谐振电路2从信号发生器吸收的功率。
33.如图1和图2a-图2c所示，当开关sw打开时，电感l1、电容c1和电阻r1对整个电路不起作用。此时，rlc谐振电路2从信号发生器吸收的功率随频率的变化关系示意图如图2a所示。当信号发生器频率f
vs
等于rlc谐振电路2的谐振频率f
res
、即f
vs-f
res
＝0时，rlc谐振电路2处于共振状态，从信号发生器吸收的功率达到最大，对应于图2a所示幅频特性中的吸收峰。
34.如图1和图2a-图2c所示，当开关sw闭合时，信号发生器频率f
vs
等于rlc谐振电路2的谐振频率f
res
时可使rlc谐振电路2处于共振状态。此外，由于且rlc谐振电路1的谐振频率与rlc谐振电路2的谐振频率相同，rlc谐振电路1对rlc谐振电路2的激励也可以使rlc谐振电路2处于共振状态。在某些电路参数条件下，信号发生器对rlc谐振电路2的激励和rlc谐振电路1对rlc谐振电路2的激励会互相抵消，抑制rlc谐振电路2对信号发生器功率的吸收，表现为图2b幅频特性中在原吸收峰频率处的一个凹陷。由于rlc谐振电路1的激励作用，使得rlc谐振电路2在谐振频率f
res
处从原本吸收信号发生器功率最大变得吸收减小甚至不吸收，这种与电磁诱导透明类似的特性称为耦合谐振诱导透明。
35.其中，图1所示现有技术的电路的参数为：r1＝0ω，r2＝51.7ω，l1＝1000μh，l2＝1000μh，c1＝0.1μf，c2＝0.1μf。在此电路参数基础上，同时，当开关sw打开时，rlc谐振电路2在谐振频率f
res
处从信号发生器吸收的功率达到最大，对应于图2a中的吸收峰。当开关sw闭合且c＝0.196μf时，电路具有耦合谐振诱导透明特性，即在原吸收峰中出现一个凹陷，如图2b所示。而当开关sw闭合且c＝0.050μf时，电路的特性为谐振电路1和谐振电路2之间通过共有电容c的耦合导致原谐振频率f
res
分裂为两个谐振频率，即图2c中两个吸收峰所对应的频率。
36.基于上述现有技术中的耦合谐振诱导透明电路，可见，其尚存在如下技术问题亟待解决：
37.首先，电磁诱导透明通常测量的是激光束1通过原子介质后的幅频特性和相频特
性。现有耦合谐振诱导透明技术测量或计算的是电路从信号发生器吸收的功率，但难以测量或计算信号通过电路之后的幅度，因而难以与电磁诱导透明很好地对应。
38.此外，与上述情况类似，现有耦合谐振诱导透明技术难以测量或计算信号通过电路之后的相位变化以及相频特性。
39.进一步地，如图1和图2a-图2c所示，当开关sw闭合且c＝0.196μf时，电路具有耦合谐振诱导透明特性，如图2b所示；而当开关sw闭合且c＝0.050μf时，电路的特性为两个谐振电路之间通过共有电容的耦合导致原谐振频率分裂为两个谐振频率，如图2c所示。由于图2b和图2c具有一定的相似性，相关领域的技术人员很难仅从图示幅频特性判断电路具有何种特性。因此，现有技术未给出判断电路是否具有电磁耦合诱导透明特性的依据。
40.最后，现有技术中两个谐振电路之间通过共有电容c来实现耦合，耦合系数与共有电容c以及电容c1和c1的参数有关。现有技术中实际仅展示了电容c分别取0.196μf、0.150μf、0.096μf和0.050μf四个分立值时电路的幅频特性，未实现耦合系数的连续变化。从后续相关技术的分析可知，耦合谐振诱导透明电路中其他元件参数确定后，两个谐振电路之间的耦合系数是决定电路是否具有耦合谐振诱导透明特性的参数。因此，如能实现耦合的连续变化，可方便地根据需求将耦合系数设置为所需的值，从而使电路具有所需的特性。
41.因此，为解决现有技术中的验证方案所存在的上述技术问题至少之一，本公开提供了一种可产生耦合谐振诱导透明特性的一种耦合谐振诱导透明电路、装置及激光器，用于类比电磁诱导透明技术。
42.如图3所示，本公开的一个方面提供了一种耦合谐振诱导透明电路，其中，包括参考电路301、测量电路302和控制器303。
43.控制器303用于产生第一控制信号和第二控制信号；
44.参考电路301用于响应于控制器303产生的第一控制信号，生成与参考电路301的第一输出信号对应的参考信号；
45.测量电路302用于响应于控制器303产生的第二控制信号，生成与测量电路302的第二输出信号对应的测量信号；
46.其中，测量电路302包括第一谐振回路321和第二谐振回路322，第一谐振回路321并联于测量电路302中；第二谐振回路322与的第一谐振回路321互感耦合；
47.其中，第二输出信号经过第一谐振回路321和第二谐振回路322形成测量信号。
48.控制器303可以作为本公开实施例的上述耦合谐振诱导透明电路的信号控制端，其产生的第一控制信号可以用于开启参考电路301，参考电路301在接收到该第一控制信号之后产生第一输出信号，该第一输出信号施加在该参考电路301中产生参考信号；相应地，控制器303产生的第二控制信号可以用于开启测量电路302，测量电路302在接收到该第二控制信号之后产生第二输出信号，该第二输出信号施加在该测量电路302中产生测量信号。其中，第一控制信号、第二控制信号、第一输出信号、第二输出信号、参考信号和测量信号可以为电压信号或者电流信号等用于反馈电路整体状态或部分状态的参数。
49.测量电路302与参考电路301相比，主要区别在于具有一并联其中的第一谐振回路，以及与该第一谐振回路互感耦合的第二谐振回路。因此，参考电路301产生的参考信号的相位与该测量电路302的第二输出信号的相位可以相同，在该第二输出信号经过第一谐振回路和与之互感耦合第二谐振回路之后，该测量电路302所产生的测量信号的相位变化
可以相对于参考信号用以反馈耦合谐振诱导透明。
50.因此，通过上述本公开实施的耦合谐振诱导透明电路，可以实现更好地测量或计算信号经过电路之后的幅频特性和相频特性，并由相频特性计算延时-频率特性，且给出了判断电路是否具有耦合谐振诱导透明特性的参数条件和依据，同时由于该耦合谐振诱导透明电路中两个谐振电路之间的耦合可以通过两个电感线圈之间的互感来实现，其耦合强度可在一定范围内连续可调。
51.如图3所示，根据本公开的实施例，参考电路301包括参考信号发生器311、参考等效电阻r
0b
和参考负载电阻r
l
。
52.参考信号发生器311用于响应于第一控制信号生成第一输出信号；
53.参考等效电阻r
0b
与参考信号发生器311相互串联，用于形成参考信号发生器311的等效内阻；
54.参考负载电阻r
l
与参考信号发生器311和参考等效电阻r
0b
分别相互串联，用于在第一输出信号经过时生成参考信号。
55.如图3所示，根据本公开的实施例，参考信号发生器311包括参考信号通道1和参考发生器内阻r
0a
。
56.参考信号通道1串联于参考电路301，用于响应于第一控制信号生成第一输出信号；
57.参考发生器内阻r
0a
与参考信号通道1串联，用于作为参考信号发生器311的内阻。
58.参考信号发生器311的参考信号通道1的幅度设置为v0，频率设置为f、角频率为ω＝2πf。参考信号通道1作为参考信号发生器311的信号发生器通道，其对应的参考发生器内阻为r
0a
。将参考信号通道1与一个参考等效电阻r
0b
和一个参考负载电阻r
l
串联，形成一个信号发生器通道1等效内阻为r0＝r
0a
+r
0b
、负载电阻为r
l
的参考电路301。其中，电阻r
0b
的作用为改变参考信号发生器311的等效内阻r0。负载电阻r
l
上的电压v1是参考信号通道1输出且到达参考负载电阻r
l
的信号，该信号即为参考信号。
59.需要说明的是，参考电路301的总串联电阻为r0+r
l
，如图3所示，可见，该参考电路的参考信号满足：电压
60.如图3所示，根据本公开的实施例，测量电路302包括测量信号发生器323、测量等效电阻r
0b
和测量负载电阻r
l
。
61.测量信号发生器323用于响应第二控制信号生成第二输出信号；
62.测量等效电阻r
0b
与测量信号发生器323相互串联，用于形成测量信号发生器323的等效内阻；
63.测量负载电阻r
l
与测量信号发生器323和测量等效电阻r
0b
分别相互串联，用于在经过第一谐振回路和第二谐振回路之后的第二输出信号经过时生成测量信号。
64.如图3所示，根据本公开的实施例，测量信号发生器323包括测量信号通道2和测量发生器内阻r
0a
。
65.测量信号通道2串联于测量电路302，用于响应于第二控制信号生成第二输出信号；
66.测量信号发生器内阻r
0a
与测量信号通道2串联，用于作为测量信号发生器的内阻。
67.可见，本公开实施例中的测量电路302中的测量等效电阻r
0b
与上述参考电路301中的参考等效电阻r
0b
相同，测量电路302中的测量负载电阻r
l
与上述参考电路301中的参考负载电阻r
l
相同，测量电路302中的测量发生器内阻r
0a
与上述参考电路301中的参考发生器内阻r
0a
相同。
68.测量信号发生器323的测量信号通道2的幅度设置为v0，频率设置为f、角频率为ω＝2πf。测量信号通道2作为测量信号发生器323的信号发生器通道，其对应的测量发生器内阻为r
0a
。将测量信号通道2与另一个测量等效电阻r
0b
和另一个测量负载电阻r
l
串联，形成另一个信号发生器通道2等效内阻为r0＝r
0a
+r
0b
、负载电阻为r
l
的电路。测量等效电阻r
0b
的作用为改变测量信号发生器323的等效内阻r0。
69.其中，上述的参考信号发生器311和测量信号发生器323可以为双通道信号发生器的两个输出通道，具有相位对齐功能，以便于两个信号发生器通道的相位相同。
70.如图3所示，根据本公开的实施例，第一谐振回路321与测量负载电阻r
l
相互并联，第一谐振回路321包括第一电感l1、第一电容c1、第一谐振电阻r
1a
和额外电阻r
1b
。
71.第一电感l1用于与第二谐振回路322耦合互感；
72.第一电容c1与第一电感l1相互串联，用于形成第一谐振回路；
73.第一谐振电阻r
1a
与第一电感l1相互串联，用于作为第一电感l1和第一电容c1的寄生电阻之和；
74.额外电阻r
1b
与第一谐振电阻r
1a
相互串联，用于改变第一谐振回路321的总串联电阻。
75.第一谐振回路321是由额外电阻r
1b
、第一谐振电阻r
1a
、第一电感l1、第一电容c1串联形成的rlc谐振电路1，与负载电阻r
l
相互并联，该rlc谐振电路1的总串联电阻为r1＝r
1a
+r
1b
，其中第一谐振电阻r
1a
为第一电感l1和第一电容c1的寄生电阻之和，额外电阻r
1b
为额外引入的电阻，其作用是改变rlc谐振电路1的总串联电阻r1。其中，定义γ1＝r1/l1为该rlc谐振电路1的阻尼系数。
76.如图3所示，根据本公开的实施例，第二谐振回路322包括第二电感l2、第二电容c2和第二谐振电阻r2。
77.第二电感l2用于与第一谐振回路321的第一电感l1耦合互感；
78.第二电容c2与第二电感l2相互串联，用于形成第二谐振回路；
79.第二谐振电阻r2与第二电容c2和第二电感l2相互串联，用于作为第二电感l2和第二电容c2的寄生电阻之和。
80.第二谐振回路322为将一个仅由第二谐振电阻r2、第二电感l2、第二电容c2串联形成的rlc谐振回路2，该rlc谐振回路2置于rlc谐振电路1附近，并通过第二电感l2与该rlc谐振电路1的第一电感l1互感耦合。第二谐振电阻r2为第二电感l2和第二电容c2的寄生电阻之和。其中，定义γ2＝r2/l2为rlc谐振电路2的阻尼系数。
81.如图3所示，第一谐振回路321和第二谐振回路322通过第一电感l1和第二电感l2之间的互感m相耦合，耦合系数为k的范围为0≤k＜1。耦合系数k与电感l1和电感l2的结构、形状、材料和两个电感之间的距离、方位等参数有关。当电感l1和电感l2的结构、形状、材料确定之后，改变两个电感之间的距离和方位可在一定范围内连续改变耦合系
数k。将测量信号发生器323输出并经过两个相互耦合的谐振电路(即第一谐振回路321和第二谐振回路322)之后到达负载电阻r
l
上的电压作为测量信号。
82.其中，相对于现有技术(如图1所示)仅能测量或计算谐振电路2从信号发生器吸收的功率的情况，本公开实施例的上述耦合谐振诱导透明电路具有实质性不同，如图3所示，电路中设置测量负载电阻r
l
后，可计算或测量信号发生器输出并经过两个相互耦合的谐振电路(即第一谐振回路321和第二谐振回路322)之后到达该测量负载电阻r
l
的测量信号的幅度，因而可以更好地与电磁诱导透明相对应。
83.如图3所示，可见中点划线框内第一谐振回路321和第二谐振回路322两个谐振电路的总阻抗z满足如下公式(1)：
[0084][0085]
测量信号与总阻抗z的关系满足满足如下公式(2)：
[0086][0087]
根据本公开的实施例，第一输出信号与第二输出信号相位对齐。
[0088]
如图3所示，还需要参考信号发生器311和测量信号发生器323的双通道信号发生器具有相位对齐功能，从而可使参考信号发生器311和测量信号发生器323输出的信号的频率、幅度和相位均相同。
[0089]
通常双通道信号发生器通道1和通道2的频率、幅度可通过控制器303输入的第一控制信号和第二控制信号分别独立设置，因而可将两个通道的频率、幅度设置为相同。此时，如图3所示，可以计算或测量测量电路302的测量信号与参考电路301的参考信号v1的相位差，即为测量信号发生器323输出的第二输出信号经过两个相互耦合的谐振电路(即第一谐振回路321和第二谐振回路322)之后到达测量负载电阻r
l
的相位变化，具体说明如下：
[0090]
(1)在测量电路302中设置测量负载电阻r
l
后，测量负载电阻r
l
上的测量信号的相位就是测量信号发生器323的测量信号通道2输出并经过两个相互耦合的谐振电路(即第一谐振回路321和第二谐振回路322)之后到达测量负载电阻r
l
上的相位。
[0091]
(2)由于在参考电路301中参考发生器内阻r
0a
、参考等效电阻r
0b
、参考负载电阻r
l
均为电阻元件，因而参考负载电阻r
l
上的参考信号v1的相位与参考信号发生器311的信号发生器通道1的相位相同。
[0092]
(3)由于参考信号发生器311的信号发生器通道1与测量信号发生器323的信号发生器通道2的相位设置为相同，因而参考负载电阻r
l
上的参考信号v1的相位也与测量信号发生器323的信号发生器通道2的相位相同。
[0093]
(4)因此，测量电路302中的测量信号与参考电路301的参考信号v1的相位差即为测量信号发生器323的信号发生器通道2输出的第二输出信号经过两个相互耦合的谐振电路(即第一谐振回路321和第二谐振回路322)之后到达测量负载电阻r
l
的相位变化。相对于现有技术(如图1所示)，本公开实施例中的上述电路可测量或计算信号通过电路之后的
相位变化，更好地实现耦合谐振诱导透明电路。
[0094]
其中，测量电路302中的测量信号与参考电路301的参考信号v1之比即为信号通过电路之后的传输率t，该传输率t满足下述公式(3)：
[0095][0096]
其中，传输率t的幅度随频率变化的关系即为电路的幅频特性，传输率t的相位(也就是测量信号与参考信号v1的相位差)随频率变化的关系即为电路的相频特性。
[0097]
此外，上述传输率t的幅度随频率变化的关系即为电路的幅频特性，传输率t的相位φ随频率变化的关系即为电路的相频特性。由相频特性可求得电路的延时-频率特性，其中延时τ与相位φ之间的关系满足下述公式(4)：
[0098][0099]
设测量电路302中第一谐振回路321的rlc谐振电路1的第一谐振频率与第二谐振回路322的rlc谐振回路2的第二谐振频率相同或几乎相同且等于f0、角频率等于ω0，即rlc谐振电路1和rlc谐振回路2的谐振频率满足如下公式(5)：
[0100][0101]
因此，通过选取合适的电路参数可以满足如下内容：
[0102]
当γ1＞γ2且γ1约比γ2大一个数量级或更多，且k＜(γ
1-γ2)/2ω0时，电路具有耦合谐振诱导透明特性；
[0103]
当且k＞＞|γ
1-γ2|/2ω0时，电路的特性表现为第一谐振回路321与第二谐振回路322之间通过耦合导致原谐振频率分裂为两个谐振频率。
[0104]
因此，通过上述本公开实施的耦合谐振诱导透明电路，可以实现更好地测量或计算信号经过电路之后的幅频特性和相频特性，并由相频特性计算延时-频率特性，且给出了判断电路是否具有耦合谐振诱导透明特性的参数条件和依据，同时由于该耦合谐振诱导透明电路中两个谐振电路之间的耦合可以通过两个电感线圈之间的互感来实现，其耦合强度可在一定范围内连续可调。
[0105]
为进一步明确上述本公开实施例的耦合谐振诱导透明电路相对于现有技术的有益效果，对其能够实现的耦合谐振诱导透明作出进一步的说明，本公开实施例进一步提供如下实施例电路参数：
[0106]
如图3所示，选择一个双通道信号发生器的两个通道分别作为参考信号发生器311和测量信号发生器323，具有两个通道相位对齐功能。通过控制器303提供的第一控制信号和第二控制信号，将参考信号发生器311的信号发生器通道1和测量信号发生器323的信号发生器通道2的幅度设置为v0＝10v。两个通道的发生器内阻r
0a
均满足r
0a
＝50ω，等效电阻r
0b
均满足r
0b
＝950ω。因此，两个通道的等效内阻r0＝r
0a
+r
ob
＝1000ω，且负载电阻r
l
均满足r
l
＝1000ω。
[0107]
其中，在测量电路302的第一谐振回路321(即rlc谐振电路1)中，第一电感l1＝
1.43mh，第一电容c1＝547pf，第一电感l1和第一电容c1的寄生电阻之和(即第一谐振电阻r
1a
)满足r
1a
＝55ω且额外电阻r
1b
满足r
1b
＝500ω，该谐振电路1的总串联电阻r1满足r1＝r
1a
+r
1b
＝555ω，谐振频率阻尼系数γ1＝r1/l1＝3.88
×
105rad/s。
[0108]
其中，在测量电路302的第二谐振回路322(即rlc谐振电路2)中，第二电感l2＝1.43mh，第二电容c2＝547pf，第二电感l2和第二电容c2的寄生电阻之和(即第二谐振电阻r2)满足r2＝55ω，该谐振电路1的谐振频率阻尼系数γ2＝r2/l2＝3.85
×
104rad/s。
[0109]
基于上述电路参数，如图4a-图6c所示，本公开实施例的耦合谐振诱导透明电路可以达到如下技术效果：
[0110]
(1)当k＝0时，即测量电路302仅有并联其中的第一谐振回路321(即rlc谐振电路1)，且没有与第一谐振回路321互感耦合第二谐振回路322(即rlc谐振电路2)或者该rlc谐振电路2距离该rlc谐振电路1很远、耦合k可忽略时，由上述公式(1)可得如下公式(6)：
[0111][0112]
其中，ω、l1、ω0、γ1均为正实数。
[0113]
根据上述公式(6)表明，此时测量电路302的幅频特性中在角频率ω0、rlc谐振电路1的谐振频率f0附近会出现一个半高全宽为γ1的吸收峰。其中，该电路的幅频特性、相频特性、延时-频率特性的计算结果分别如图4a、图4b、图4c所示。如图4a所示，在幅频特性中，在频率f0＝180khz附近出现了一个吸收峰，且f＝f0时吸收达到最大、传输率幅度达到最小。如图4b所示，在相频特性中，在频率f0＝180khz附近相位随频率快速增大。如图4c所示，在延时-频率特性中，在频率f0＝180khz附近出现一个延时约-2.2μs的谷。
[0114]
(2)当k＞0时，由上述公式(1)可得如下公式(7)、(8)：
[0115][0116][0117]
因此，基于上述公式(7)、(8)，可以分两种情况考虑该电路的特性：4k2ω2＞(γ
1-γ2)2和4k2ω2＜(γ
1-γ2)2。
[0118]
由于公式(8)中ω可以为信号发生器通道1和信号发生器通道2的角频率，是一个变量，计算不便。而本公开实施例中考虑的是电路在谐振频率ω0附近的特性。因此，将上述公式(8)式近似如下公式(9)：
[0119][0120]
(2.1)当γ1＞γ2，且k＜(γ
1-γ2)/2ω0时，时，为虚数，即其实部为0、虚部为βi且βi为正实数。此时，上述公式(7)可满
足下述公式(10)：
[0121][0122]
在上述公式(10)中，括号中第一个分式的分子为正实数、分母中ω0、ω、γ1+γ1+βi均为正实数。因此，括号中第一个分式对应于频率f0附近的一个半高全宽为γ1+γ2+βi的较宽的吸收峰；括号中第二个分式的分子为正实数(由于k＜(γ
1-γ2)/2ω0，即2kω0/(γ
1-γ2)＜1)、分母中ω0、ω、γ1+γ
1-βi均为正实数，但第二个分式之前(即两个分式之间)为负号，对应于频率f0附近会出现一个半高全宽为γ1+γ
2-βi的较窄的透射峰。因此，括号中符号相反的两项的叠加将导致电路在f0频率附近对信号的吸收减少、传输增加，即使电路对频率为f0的信号从吸收变为不吸收，这种特性即可以称为耦合谐振诱导透明。
[0123]
对于上述实施例电路参数，可求得(γ
1-γ2)/2ω0＝0.155。因而，取k＝0.14＜0.155时，电路具有耦合谐振诱导透明特性，其相应的幅频特性、相频特性、延时-频率特性的计算结果分别如图5a、图5b、图5c所示。如图5a所示，在幅频特性中，在f0频率附近出现一个较宽的吸收峰和一个较窄的透射峰的叠加，导致电路对频率为f0的信号的吸收减小、该频率信号的传输幅度增大。如图5b所示，该电路的相频特性与电磁诱导透明的典型相频特性类似。如图5c所示，在该电路的延时-频率特性中，在f0频率附近出现一个延时约7.5μs的峰，峰的高度大于f0频率两侧两个谷的深度。
[0124]
(2.2)当且k＞＞|γ
1-γ2|/2ω0时，β≈2kω为实数。此时公式(7)可满足下述公式(11)：
[0125][0126]
其中，由于ω0、γ1+γ2均为正实数(k的范围为0≤k＜1)，该公式(11)表明，电路的幅度频率特性会分别在频率和频率各出现一个半高全宽为(γ1+γ2)/2的吸收峰。这种特性对应于本公开的rlc谐振电路1与rlc谐振回路2之间通过互感耦合导致原谐振频率f0分裂为两个谐振频率和
[0127]
对于实施例电路参数，使rlc谐振电路1的电阻r
1b
＝0ω，其余参数维持不变。rlc谐振电路1的总串联电阻r1＝r
1a
+r
1b
＝55ω，阻尼系数γ1＝r1/l1＝3.85
×
104，与rlc谐振回路2的总串联电阻和阻尼系数相同。此时，仍然取耦合系数k＝0.14。由于k＞＞|γ
1-γ2|/2ω0，电路的幅频特性、相频特性、延时-频率特性的计算结果分别如图6a、图6b、图6c所示。如图6a所示，在幅频特性中，在f0频率左右两侧各出现一个吸收峰。如图6b所示，相频特性与图5b所示耦合谐振诱导透明电路的相频特性有所相似，
但相位变化范围为-50
°
至50
°
，是图5b所示相频特性相位变化范围(-18
°
至18
°
)的约2.8倍。如图6c所示，在延时-频率特性中，在两个吸收峰频率处出现两个深的谷，谷的深度大于延时-频率特性中的峰，即此时的延时-频率特性与图5c所示耦合谐振诱导透明电路的延时-频率特性不同。
[0128]
因此，本公开实施例提供的上述耦合谐振诱导透明电路可测量或计算信号经过电路之后的幅频特性和相频特性，并由相频特性计算延时-频率特性。同时，还给出了判断电路是否具有耦合谐振诱导透明特性的参数条件和依据。此外，该耦合谐振诱导透明电路中两个谐振电路之间的耦合通过两个电感线圈之间的互感来实现，耦合强度可在一定范围内连续可调。因此，本公开实施例的上述耦合谐振诱导透明电路可以实现对电磁诱导透明的准确模拟或仿真，甚至可以直接应用于电磁诱导透明的装置，这能够极大地简化电磁诱导透明技术中通常的复杂电路。
[0129]
本公开的另一个方面提供了一种耦合谐振诱导透明电路装置，其中，包括上述的耦合谐振诱导透明电路。
[0130]
该耦合谐振诱导透明电路装置可以通过两个rlc谐振电路所形成的耦合谐振诱导透明电路，精确地类比或模拟电磁诱导透明，可以帮助理解电磁诱导透明的技术原理，应用于如电磁诱导透明的教育教学中。其中，该耦合谐振诱导透明电路装置也可以直接应用到电磁诱导透明的精确连续控制实现。
[0131]
本公开的又一个方面提供了一种激光器，其中，包括上述的耦合谐振诱导透明电路。
[0132]
本公开实施例的上述耦合谐振诱导透明电路可以通过控制器控制第一控制信号和第二控制信号分别输入到参考电路和测量电路中，以根据第一控制信号控制参考电路输出的参考信号实现对激光器的激光束1的激发出射的控制，以及根据第二控制信号控制测量电路输出的经过第一谐振回路和与之互感耦合的第二谐振回路之后的测量信号实现对激光器的激光束2的激发出射的控制，激光束1和激光束2同时入射原子介质，从而使得原本对激光束1不透明的原子介质在经过激光束2照射后，被诱导原子量子相消干涉，抵消了原子介质对激光束1的吸收，使得原子介质对激光束1从不透明变为透明。借此，实现了以更为简单的电路设计，更为精确可控地实现电磁诱导透明。因此，该激光器能够更好地应用于光子的量子计算和量子通信领域。
[0133]
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。
[0134]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。