WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     |
|

Работа выполнена на кафедре квантовой электроники физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

На правах рукописи

Научный консультант: Доктор физико-математических наук

Чехова Мария Владимировна

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук, Исхаков Тимур Шамильевич профессор Вятчанин Сергей Петрович, ИССЛЕДОВАНИЕ КЛАССИЧЕСКИХ И физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова.

НЕКЛАССИЧЕСКИХ КОРРЕЛЯЦИЙ ИМПУЛЬСНЫХ Доктор физико-математических наук Фофанов Яков Андреевич, СВЕТОВЫХ ПОЛЕЙ Институт аналитического приборостроения РАН.

01.04.21 - лазерная физика

Ведущая организация: Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского РАН.

АВТОРЕФЕРАТ

Защита состоится <<14>> мая 2009 года в 1730 часов на заседании диссертации на соискание ученой степени диссертационного совета Д 501.001.31 при МГУ имени М.В. Ломоносова по кандидата физико-математических наук адресу: 119991, ГСП-1 Москва, Ленинские горы, МГУ, дом 1, стр. 62, корпус нелинейной оптики, аудитория имени С.А. Ахманова.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан <<_>>2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета Москва - 2009 Д 501.001.31, кандидат физ.-мат. наук, доцент Т.М. Ильинова 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Как правило, исследование статистических свойств излучения связано с измерением нормированных корреляционных функций, но методы измерения Актуальность темы НКФИ для импульсных световых полей не разработаны. Хотя совпадения Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию фототсчетов двух или нескольких детекторов регистрируются во многих статистических свойств импульсных световых полей. В работе предложен и работах, в том числе и для импульсного излучения, как правило, измеряется апробирован метод измерения нормированных корреляционных функций лишь абсолютное число совпадений, а не соотношение между числом интенсивностей (НКФИ) Глаубера в импульсном режиме. Определены и совпадений и числами единичных отсчетов. В некоторых случаях результат измерены предельные значения видности в интерференции третьего и измерения нормируется на число случайных совпадений, которое определяется четвертого порядка для классических источников. Исследованы зависимости косвенно, по величине корреляций между соседними импульсами излучения.

основных статистических характеристик светового поля (нормированных Однако этот метод применим только для излучения с большой (сотни мегагерц) корреляционных функций интенсивности и степени двухмодового сжатия) при частотой повторения импульсов.

параметрическом рассеянии света от основных параметров эксперимента.

Экспериментально наблюдалась значительная степень подавления флуктуаций В данной работе исследовано влияние на форму корреляционной наблюдаемых Стокса относительно уровня дробового шума при регистрации функции следующих факторов: временного профиля лазерного импульса, сжатого вакуума на выходе однопроходового параметрического усилителя. разрешения схемы совпадений, а также эффекта «мертвого» времени детектора.

Появление импульсных лазеров сыграло ключевую роль в развитии Работа в импульсном режиме позволяет избавиться от влияния шумов и лазерной физики и нелинейной оптики. Концентрация энергии света в коротких значительно повысить эффективность измерений.

импульсах находит широкое применение как в фундаментальных исследованиях В квантовой оптике большое внимание уделяется генерации быстро протекающих процессов, так и в прикладных задачах передачи многофотонных состояний света. В большинстве случаев считается, что высокая квантовой информации. Использование импульсного излучения позволяет видность интерференции интенсивностей служит признаком неклассического исследовать широкий круг физических явлений, от эффектов, носящих поведения. В частности, для двухфотонного света видность интерференции спонтанный характер и наблюдаемых при слабых интенсивностях (например, второго порядка равна 100%, в то время как для классических полей предел спонтанное параметрическое рассеяние света), до процессов, которые видности интерференции второго порядка равен лишь 50%. Поэтому, получая происходят только под действием высокой пиковой интенсивности лазерного видность выше чем 50% во втором порядке интерференции, можно говорить о излучения (например, параметрическая сверхлюминесценция). Особый интерес неклассическом характере поля. Но предел видности многофотонной представляет переход от спонтанного параметрического рассеяния света к интерференции для классических источников до сих пор не определен, поэтому режиму параметрической сверхлюминесценции, а именно изменение нет однозначности в определении характера поля по значениям видности. В статистических свойств излучения при этом переходе.

работе использовался предложенный в первой главе метод измерения 3 корреляционных функций импульсных световых полей при исследовании 1. Разработка и апробация метода измерения нормированных корреляционных трехфотонной интерференции для двух независимых источников с когерентной функций интенсивности для импульсного излучения.

и квазитепловой статистикой в схеме Юнга. 2. Исследование интерференции Хэнбери Брауна - Твисса высших порядков для классических полей.

Генерация многофотонных состояний света в большинстве случаев 3. Сравнение двух статистических характеристик светового поля: НКФИ и связана с процессом СПР. Особенность этого процесса заключается в сильной степени двухмодового сжатия при параметрическом рассеянии света.

корреляции интенсивностей сигнального и холостого излучения на выходе Исследование неклассических корреляций при переходе от спонтанного параметрического усилителя. При регистрации этого излучения нормированная параметрического рассеяния к режиму параметрической сверхлюминесценции.

корреляционная функция второго порядка по интенсивности принимает 4. Исследование поляризационного сжатия на выходе однопроходового аномально большие значения относительно единичного фонового уровня, параметрического усилителя.

соответствующего когерентной статистике поля. При переходе к режиму параметрической сверхлюминесценции (ПСЛ) исследование флуктуаций Практическая ценность диссертации состоит в возможном использовании световых полей методом измерения НКФИ значительно усложняется. Контраст полученных результатов при реализации фундаментальных и прикладных задач истинных совпадений на фоне случайных практически пропадает. В этом случае квантовой оптики:

корреляции интенсивностей проявляются при измерении другой характеристики – степени двухмодового сжатия. Свет по-прежнему сохраняет неклассические для коммуникации при использовании импульсных световых полей свойства, но теперь они проявляются в подавлении флуктуаций разностной для абсолютной калибровки аналоговых детекторов интенсивности сигнального и холостого пучков. Если пучки имеют разные для реализации протоколов квантовой информации с использованием поляризации, то наблюдается поляризационное сжатие.

дискретных и непрерывных переменных Из всего вышесказанного следует актуальность работы, обусловленная Научная новизна связана с тем, что в работе впервые:

фундаментальным интересом к природе корреляций интенсивностей световых 1. Разработан и применен метод измерения нормированных корреляционных полей классической и неклассической природы. Изложенный материал функций Глаубера для импульсных световых полей.

охватывает основные методы исследования статистических свойств излучения и 2. Исследована интерференция Хэнбери Брауна - Твисса третьего и четвертого может найти практическое применение в схемах передачи квантовой порядков для классических полей, определены максимальные значения информации.

видности для когерентных и тепловых полей.

Целью диссертационной работы являлось:

5 3. Экспериментально исследована зависимость степени двухмодового сжатия параметрического преобразования, а с ростом числа регистрируемых мод при параметрическом рассеянии света от основных параметров степень двухмодового сжатия растет, в то время как НКФИ в обоих случаях эксперимента, в том числе от объема детектирования. убывает.

4. Наблюдалась значительная степень подавления шума (3 дБ) наблюдаемых 5. Предложена и реализована экспериментальная схема широкополосного Стокса относительно уровня дробового шума в схеме прямого источника сжатого вакуума с подавлением флуктуаций произвольного детектирования сжатого вакуума. параметра Стокса.

На защиту выносятся следующие положения: Апробация работы. Результаты работы прошли апробацию на следующих 1. Нормированная корреляционная функция интенсивности (НКФИ) n-го международных и российских конференциях: XII International Conference on порядка для импульсного светового поля может быть рассчитана при Quantum Optics and Quantum Information (ICQO’2008), Вильнюс, Литва, 20– известном значении среднего числа n-кратных совпадений и средних чисел 23 сентября 2008 г; XV Central European Workshop on Quantum Optics фотоотсчетов в каждом детекторе за время импульса, времени разрешения (CEWQO 2008), Белград, Сербия, 30 мая - 3 июня, 2008 г; XII школа молодых схемы совпадений и формы импульса.

ученых «Актуальные проблемы физики», Звенигород, Россия, 23-26 ноября 2. Видность интерференции Хэнбери Брауна - Твисса высших порядков по 2008 г; XI международная молодежная научная школа «Когерентная оптика интенсивности для двух независимых классических источников растет с и оптическая спектроскопия», Казань, Россия, 25 - 27 октября 2007 г; Central порядком интерференции. Теоретически показано, что видность European Workshop on Quantum Optics 2007 (CEWQO 2007), Палермо, интерференции третьего и четвертого порядков для источников Италия, 1- 5 июня 2007 г; International Conference on Coherent and Nonlinear когерентного поля составляет 81.8% и 94.4%, соответственно, в то время как Optics (ICONO 2007) Минск, Белоруссия, 28 мая – 1 июня 2007; V Семинар для источников теплового поля видность достигает значений 60% и 77.8%, Д.Н. Клышко, Москва, Россия, 21-23 мая 2007 г; The Conference on Quantum соответственно.

Electronics and Laser Science Conference (QELS 2007), Балтимор, США, 6-3. Квантовая эффективность детекторов может быть определена по величине мая 2007 г; XI International Conference on Quantum Optics (ICQO'2006), подавления флуктуаций разностного фототока при регистрации сжатого Минск, Беларусь, 26-31 мая 2006 г. и др.

вакуума на выходе однопроходового параметрического усилителя.

4. Степень двухмодового сжатия и НКФИ второго порядка для сжатого Личный вклад автора. Все изложенные в диссертации результаты вакуума на выходе однопроходового параметрического усилителя оригинальны и получены автором самостоятельно. Постановка задач, принципиально по-разному зависят от основных параметров эксперимента.

интерпретация полученных результатов и формулировка выводов исследования В частности, двухмодовое сжатие не зависит от коэффициента 7 осуществлялись совместно с научным руководителем и другими соавторами Обсуждаются признаки неклассических корреляций, которые удобно наблюдать в эксперименте. Показано, что в режиме слабых интенсивностей при публикаций.

параметрическом рассеянии света неклассические корреляции световых полей наблюдаются при измерении нормированных корреляционных функций Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ: из них интенсивностей, а в режиме больших интенсивностей – при регистрации опубликованы в рецензируемых журналах из списка ВАК России, 2 работы – в двухмодового сжатия. В разделе 1.2 показано, что измеряемая величина НКФИ трудах конференций. Список публикаций приведен в конце автореферата.

n-го порядка для импульсного светового поля может быть рассчитана при Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и известном среднем значении n-кратных совпадений и среднем числе списка литературы из 108 наименований, изложена на 120 страницах и содержит фотоотсчетов в каждом детекторе за импульс, а также зависит от временного 26 рисунков.

профиля лазерного импульса и разрешения схемы совпадений. Раздел 1.состоит из двух подразделов. В пункте 1.3.1 описывается экспериментальная ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ установка, на которой проводилась апробация метода измерения НКФИ в импульсном режиме на примере импульсного когерентного и квазитеплового Во введении приводится обоснование выбора темы диссертационной работы и ее поля. В пункте 1.3.2 рассмотрено влияние режима работы счетного детектора на актуальности. Сформулированы цель и решаемые задачи работы, научная новизна, форму корреляционной функции. Показано, что при переходе от линейного практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту, описаны режима работы детекторов к нелинейному режиму начинает сказываться эффект структура и объем диссертации. Содержатся сведения об апробации работы и «мертвого времени», что приводит к наблюдаемому сужению корреляционной публикациях.

функции. Раздел 1.4 посвящен экспериментальному исследованию НКФИ Глава I «Исследование корреляционных функций интенсивности второго порядка при переходе от СПР к ПСЛ. Процесс СПР наблюдается при импульсных световых полей» посвящена разработке метода измерения слабых интенсивностях светового поля, при этом сигнал рассеянного излучения нормированных корреляционных функций интенсивности Глаубера для прямо пропорционален интенсивности накачки. При больших интенсивностях импульсных световых полей. Разработанный метод был апробирован (были накачки наблюдается ПСЛ, при этом наблюдается экспоненциальная измерены НКФИ второго порядка для когерентного и квазитеплового поля) и зависимость сигнала от мощности накачки. Поэтому, меняя интенсивность использовался при исследовании НКФИ второго порядка для излучения накачки, можно проследить переход от СПР к ПСЛ.

параметрического рассеяния при переходе от спонтанного параметрического На Рис. 1 (а, б) представлена зависимость сигнала параметрического рассеяния (СПР) к параметрической сверхлюминесценции (ПСЛ).

рассеяния от средней мощности накачки P, полученная в эксперименте.

Pages:     |
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.