Photon a une longueur donde spécifique $ \ lambda $. Imaginons que nous ayons créé une impulsion en mode verrouillé, avec un taux de répétition de 80 $ \: \ text {MHz} $, cest-à-dire que les impulsions sont séparées par $ 13 \: \ text {ns} $. La durée de limpulsion est de 4 $ \: \ text {ps} $, je comprends que limpulsion a une gamme de fréquences très large. On peut imaginer quune impulsion est composée de nombreuses ondes monochromatiques de différentes longueurs donde sadditionnant en phase (dans un milieu sans dispersion). Donc, si la puissance de crête est de 100 $ \: \ text {W} $ et que je souhaite calculer le nombre de photons dans une impulsion, comment suis-je censé prendre la pondération de chaque longueur donde? Ou devrait-on simplement calculer en utilisant la longueur donde centrale? Je pense que dautres composants jouent un rôle dans différentes énergies.
Lidée générale de cette question est que je dois faire une expérience de corrélation de photon unique en combinant un seul photon (du signal faible) avec une impulsion ( de la pompe puissante), Cependant, si lon détecte limpulsion, comment une personne dont la longueur donde pourrait convertir le photon unique? Jai imaginé que limpulsion est composée de nombreux photons sadditionnant ensemble.
Mise à jour: Mon ami a proposé que si limpulsion de pompe combinée avec le photon dun signal faible, vous ayez la longueur donde centrale de limpulsion combinée avec la longueur donde centrale du photon, pour obtenir une nouvelle fréquence, et vous pouvez filtrer dautres composantes de longueur donde, pour faire une détection de photon unique.
Réponse
Le laser est un effet de mécanique quantique, et la fréquence a une distribution de fréquence très étroite à partir de la largeur des lignes de niveau dénergie dans les transitions. Voir ce lien pour les largeurs de ligne.
Donc, la façon dont je traiterais pour trouver lénergie dun intervalle de temps sur un faisceau laser est dintégrer le champ électrique classique au carré plié avec la distribution de fréquence, cest-à-dire obtenir lénergie pour cet intervalle de temps. Trouvez la fréquence moyenne des photons, en utilisant la même distribution, et divisez lénergie de limpulsion par lénergie moyenne des photons E = h * nu. Cela devrait donner le nombre de photons avec une erreur donnée par la largeur de la distribution lorentzienne.
Une impulsion serait composée dun nombre énorme de photons, (un photon appartient au cadre de la mécanique quantique), en superposition de leurs fonctions donde constituant le champ classique. Si vous connaissez QED comment cela se produit, vous en discuterez ici .
Les mesures de photons uniques sont affichées ici.
Réponse
Une approche simple consiste à prendre lénergie totale de limpulsion et à la diviser par les temps de pulsation optique centrale $ \ hbar $: $$ N_ {photons} \ approx \ frac {\ text {Énergie totale de One Pulse}} {\ hbar \ omega_ {center}} = \ frac {\ int_0 ^ {+ \ infty} dt P_ {opt} (t)} {\ hbar \ omega_ {center}} $$
Cette approximation est valable lorsque la largeur spectrale de limpulsion $ \ Delta \ omega $ est petite par rapport à la pulsation centrale $ \ omega_ {center} $.
Lorsque vous commencez à travailler avec des impulsions ultra-courtes (la durée de limpulsion diminue et sa largeur spectrale augmente), vous devrez peut-être tenir compte de la distribution spectrale des pulsations de vos photons, que vous pourriez mesurer via un analyseur de spectre optique par exemple.
Cheers
Réponse
Jai travaillé comme ingénieur firmware pour le femto -second laser Maitai. Il sagit de la version automatisée du tsunami, un laser bien connu dans lindustrie.
La fréquence ou la longueur donde est ajustée en déplaçant une fente dans le chemin dun prisme et la bande passante est ajustée en modifiant louverture de la fente. Lefficacité maximale est à 800 nm.
La distribution de fréquence est gaussienne, décrivant une distribution symétrique au-dessus et au-dessous de 800 nm et une forme semblable à nimporte quel dé juste comme on le voit en mathématiques statistiques. Cela signifie que vous pouvez calculer le nombre de photons comme sils étaient tous à la même fréquence.
Commentaires
- I ' je ne suis pas sûr d’accepter qu’il s’agisse d’une non-réponse. Une partie de la question est " comment tenir compte de la propagation dans les longueurs donde, puis-je simplement utiliser la valeur centrale? " et ceci est une réponse qui définit certaines circonstances dans lesquelles lutilisation de la valeur centrale de la distribution longueur donde / fréquence est acceptable.