A fotonnak meghatározott hullámhossza van $ \ lambda $. Képzelje el, hogy létrehoztunk egy üzemmódban rögzített impulzust, amelynek $ 80 \: \ text {MHz} $ ismétlődési sebessége van, vagyis az impulzust $ 13 \: \ text {ns} $ választja el. Az impulzus időtartama $ 4 \: \ text {ps} $, megértem, hogy az impulzus nagyon széles frekvenciatartománnyal rendelkezik. El lehet képzelni, hogy az impulzus sok monokromatikus hullámból áll, amelyek különböző hullámhosszúságokkal fázisban (diszperzió nélküli közegben) összeadódnak. Tehát, ha a csúcsteljesítmény $ 100 \: \ text {W} $, és szeretném kiszámítani a fotonok számát egy impulzusban, hogyan kell figyelembe vennem az egyes hullámhosszak súlyozását? Vagy egyszerűen ki kell számolni a középső hullámhossz felhasználásával? Úgy gondolom, hogy más komponensek szerepet játszanak a különböző energiákban.
A kérdés ötlete az, hogy egyetlen foton korrelációs kísérletet kell elvégeznem egyetlen foton (a gyenge jelből származó) és egy impulzus ( az erős szivattyúból), Ha azonban érzékeljük az impulzust, hogyan tudná átalakítani az egyetlen fotont, melyik hullámhosszú? Azt képzeltem, hogy az impulzus sok fotonból áll, amelyek összeadódnak.
Frissítés: Barátom azt javasolta, hogy ha a szivattyú impulzusa gyenge jelből származó fotonnal kombinálva van, akkor az impulzus középhullámát kombinálva a középső hullámhosszával a fotonból, hogy új frekvenciát kapjon, és más hullámhossz-összetevőket kiszűrhet, egyetlen foton-detektálást végezhet.
Válasz
A lasing egy kvantummechanikai hatás, és a frekvencia nagyon keskeny a frekvenciaeloszlásban, az energiaszint vonalak szélességében az átmenetekben. A vonalszélességeket lásd: ezt a linket .
Tehát úgy kezelném, hogy egy időintervallum energiáját megkeressem egy lézersugáron, a klasszikus elektromos mező integrálását a frekvenciaeloszlással összecsukva, vagyis az energiát az adott időintervallumra. Keresse meg az átlagos fotonfrekvenciát ugyanazon eloszlás alkalmazásával, és ossza el az impulzus energiáját az átlagos foton E = h * nu energiával. Ennek meg kell adnia a fotonok számát azzal a hibával, amelyet a lorentzi eloszlás szélessége ad meg.
Az impulzust óriási számú foton alkotná (egy foton a kvantummechanikai keretbe tartozik), a klasszikus mezőt alkotó hullámfunkciók szuperpozíciója. Ha ismeri a QED módját, erről itt beszélünk .
Az egyetlen foton mérése látható itt.
Válasz
Könnyű megközelítés, ha megkapja az impulzus teljes energiáját, és elosztja azt a középső optikai pulzációs időkkel $ \ hbar $: $$ N_ {foton} \ kb \ frac {\ text {Összes energia Egy impulzus}} {\ hbar \ omega_ {center}} = \ frac {\ int_0 ^ {+ \ infty} dt P_ {opt} (t)} {\ hbar \ omega_ {center}} $$
Ez a közelítés akkor érvényes, ha a $ \ Delta \ omega $ impulzus spektrumszélessége kicsi a $ \ omega_ {center} $ középső lüktetéshez képest.
Amikor ultrarövid impulzusokkal kezd dolgozni (az impulzus időtartama csökken és a spektrumszélessége nő), akkor lehet, hogy számolnia kell fotonjainak spektrális pulzációs eloszlásával, amelyet a például egy optikai spektrum analizátor.
Egészségére
válasz
firmware mérnökként dolgoztam a femto-ban -második lézer Maitai. Ez a szökőár automatizált változata, az iparban jól ismert lézer.
A frekvenciát vagy a hullámhosszt úgy állítják be, hogy egy hasadékot mozgatnak a prizma útjában, és a sávszélességet a nyílás módosításával. a rés. A maximális hatásfok 800 nm-nél van.
A frekvencia eloszlása gauss, leírva a 800 nm feletti és alatti szimmetrikus eloszlást, és a statisztikai matematikában látható bármely korrekt kockához hasonló alakot. Ez azt jelenti, hogy kiszámíthatja a fotonok számát, mintha mind ugyanazon a frekvencián lennének.
Megjegyzések
- I ' nem biztos, hogy egyetértek azzal, hogy ez nem válasz. A kérdés része " hogyan számolhatom el a hullámhosszakon való elterjedést, csak a központi értéket használhatom? " és ezt olyan válasz, amely meghatároz néhány körülményt, amelyek mellett a hullámhossz / frekvencia eloszlás központi értékének használata rendben van.