Fotonilla on tietty aallonpituus $ \ lambda $. Kuvittele, että loimme moodilukitun pulssin, jonka $ 80 \: \ text {MHz} $ toistotaajuus eli pulssi erotetaan $ 13 \: \ text {ns} $. Pulssin kesto on $ 4 \: \ text {ps} $, ymmärrän, että pulssilla on hyvin laaja taajuusalue. Voidaan kuvitella, että pulssi koostuu monista yksivärisestä aallosta, jolla on eri aallonpituudet, yhteen laskettuna vaiheittain (dispersiottomassa väliaineessa). Joten jos huipputeho on 100 dollaria \: \ text {W} $ ja haluan laskea fotonien määrän pulssissa, kuinka minun pitäisi ottaa kunkin aallonpituuden painotus? Vai pitäisikö yksinkertaisesti laskea käyttämällä keskiaallon pituutta? Luulen, että muilla komponenteilla on rooli eri energiassa.
Tämän kysymyksen idea on, että minun on tehtävä yhden fotonin korrelaatiokokeilu yhdistämällä yksi fotoni (heikosta signaalista) pulssiin ( voimakkaasta pumpusta), Jos kuitenkin havaitaan pulssi, kuinka yksi aallonpituus voi muuttaa yhden fotonin? Kuvittelin pulssin koostuvan monista fotoneista, jotka yhdistetään yhteen.
Päivitys: Ystäväni ehdotti, että jos pumpun pulssi yhdistetään heikon signaalin fotoniin, pulssin keskiaallonpituus yhdistetään keskiaallonpituuteen. fotonin, saadaksesi uuden taajuuden, ja voit suodattaa pois muut aallonpituuden komponentit, tehdä yksi fotonitunnistus.
Vastaa
Lasing on kvanttimekaaninen vaikutus, ja taajuudella on hyvin kapea taajuusjakauma siirtymien energiatasolinjojen leveydestä. Katso rivin leveydet tämä linkki -kohdasta.
Joten tapa, jolla kohtelisin aikavälin energian löytämisessä lasersäteellä, on integroida klassinen sähkökenttä taitettuna taajuusjakauman kanssa eli saada energia tälle aikavälille. Etsi keskimääräinen fotonitaajuus samaa jakaumaa käyttäen ja jaa pulssin energia keskimääräisellä fotonien E = h * nu energialla. Tämän pitäisi antaa fotonien määrä virheellä, jonka antaa Lorentzian jakauman leveys.
Pulssi koostuu valtavasta määrästä fotoneja (fotoni kuuluu kvanttimekaniikkakehykseen), klassisen kentän muodostavien aaltotoimintojen päällekkäisyys. Jos tiedät QED: n, miten tämä tapahtuu, keskustellaan täällä .
Yksittäisten fotonien mittaukset näytetään tässä.
Vastaa
Helppo tapa on ottaa pulssin kokonaisenergia ja jakaa se optisen pulssin keskiaikoilla $ \ hbar $: $$ N_ {photons} \ approx \ frac {\ text {Total Energy of Yksi pulssi}} {\ hbar \ omega_ {center}} = \ frac {\ int_0 ^ {+ \ infty} dt P_ {opt} (t)} {\ hbar \ omega_ {center}} $$
Tämä likiarvo pätee, kun pulssin spektrileveys $ \ Delta \ omega $ on pieni verrattuna keskipulssiin $ \ omega_ {center} $.
Kun aloitat työskentelyn ultralyhyillä pulsseilla (pulssin kesto pienenee ja sen spektrileveys kasvaa), sinun on ehkä otettava huomioon fotoniesi spektrisykejakauma, jonka voit mitata esimerkiksi optinen spektrianalysaattori.
Kippis
Vastaus
Työskentelin femto-ohjelmiston insinöörinä – toinen laser Maitai. Tämä on tsunamin, teollisuudessa tunnetun laserin, automatisoitu versio.
Taajuutta tai aallonpituutta säädetään siirtämällä aukkoa prisman polulla ja kaistanleveyttä säätämällä muuttamalla aukkoa. rako. Suurin hyötysuhde on aallonpituudella 800 nm.
Taajuuden jakauma on gaussia, joka kuvaa symmetrisen jakauman 800 nm: n ylä- ja alapuolella ja muodon, joka on samanlainen kuin mikä tahansa oikeudenmukainen noppaa, kuten tilastollisessa matematiikassa nähdään. Tämä tarkoittaa, että voit laskea fotonien määrän kuin jos ne olisivat kaikki samalla taajuudella.
Kommentit
- I ' En ole varma, että olen samaa mieltä siitä, että tämä ei ole vastaus. Osa kysymyksestä on " miten aallonpituuksien leviäminen otetaan huomioon, voinko käyttää vain keskiarvoa? " ja tämä on vastaus, joka määrittelee joitain olosuhteita, joissa aallonpituuden / taajuusjakauman keskiarvon käyttö on kunnossa.