Photon ha una lunghezza donda specifica $ \ lambda $. Immagina di aver creato un impulso bloccato in modalità, con $ 80 \: \ text {MHz} $ frequenza di ripetizione, ovvero gli impulsi sono separati da $ 13 \: \ text {ns} $. La durata dellimpulso è $ 4 \: \ text {ps} $, capisco che limpulso ha una gamma di frequenza molto ampia. Si può immaginare, un impulso è composto da molte onde monocromatiche con diverse lunghezze donda che si sommano in fase (in mezzo senza dispersione). Quindi, se la potenza di picco è $ 100 \: \ text {W} $ e desidero calcolare il numero di fotoni in un impulso, come dovrei prendere il peso di ciascuna lunghezza donda? O si dovrebbe semplicemente calcolare usando la lunghezza donda centrale? Penso che altri componenti abbiano un ruolo in diverse energie.
Lidea di questa domanda è che devo fare un esperimento di correlazione di un singolo fotone combinando un singolo fotone (dal segnale debole) con un impulso ( dalla pompa forte), tuttavia, se si rileva limpulso, come potrebbe uno di quale lunghezza donda converte il singolo fotone? Ho immaginato che limpulso sia composto da molti fotoni che si sommano.
Aggiornamento: il mio amico ha proposto che se limpulso della pompa combinato con il fotone da un segnale debole, hai la lunghezza donda centrale dellimpulso combinata con la lunghezza donda centrale del fotone, per ottenere una nuova frequenza e potresti filtrare altri componenti della lunghezza donda, per eseguire un rilevamento di un singolo fotone.
Risposta
Il lasing è un effetto meccanico quantistico e la frequenza ha una distribuzione di frequenza molto stretta dalla larghezza delle linee del livello di energia nelle transizioni. Vedi questo link per le larghezze delle linee.
Quindi il modo in cui tratterei per trovare lenergia di un intervallo di tempo su un raggio laser è quello di integrare il classico campo elettrico al quadrato piegato con la distribuzione di frequenza, cioè ottenere lenergia per quellintervallo di tempo. Trova la frequenza media dei fotoni, usando la stessa distribuzione, e dividi lenergia nellimpulso per il fotone medio E = h * nu energia. Questo dovrebbe fornire il numero di fotoni con un errore dato dallampiezza della distribuzione lorentziana.
Un impulso sarebbe composto da un numero enorme di fotoni, (un fotone appartiene alla struttura della meccanica quantistica), in sovrapposizione delle loro funzioni donda che compongono il campo classico. Se conosci QED come questo accade, viene discusso qui .
Le misurazioni di singoli fotone sono mostrate qui.
Risposta
Un approccio semplice consiste nel prendere lenergia totale dellimpulso e dividerla per i tempi di pulsazione ottica centrale $ \ hbar $: $$ N_ {fotoni} \ approx \ frac {\ text {Energia totale di One Pulse}} {\ hbar \ omega_ {center}} = \ frac {\ int_0 ^ {+ \ infty} dt P_ {opt} (t)} {\ hbar \ omega_ {center}} $$
Questa approssimazione vale quando lampiezza spettrale dellimpulso $ \ Delta \ omega $ è piccola rispetto alla pulsazione centrale $ \ omega_ {center} $.
Quando inizi a lavorare con impulsi ultracorti (la durata dellimpulso diminuisce e la sua larghezza spettrale aumenta), potresti dover tenere conto della distribuzione spettrale delle pulsazioni dei tuoi fotoni, che potresti misurare tramite ad esempio un analizzatore di spettro ottico.
Saluti
Risposta
Ho lavorato come ingegnere del firmware per il femto -secondo laser Maitai. Questa è la versione automatizzata dello tsunami, un laser ben noto nel settore.
La frequenza o la lunghezza donda viene regolata spostando una fessura nel percorso di un prisma e la larghezza di banda viene regolata modificando lapertura di la fessura. Lefficienza massima è a 800 nm.
La distribuzione della frequenza è gaussiana, descrivendo una distribuzione simmetrica sopra e sotto 800 nm e una forma simile a qualsiasi dado equo come si vede in matematica statistica. Ciò significa che puoi calcolare il numero di fotoni come se fossero tutti alla stessa frequenza.
Commenti
- I ' Non sono sicuro di essere daccordo sul fatto che questa sia una non risposta. Parte della domanda è " come faccio a tenere conto della diffusione nelle lunghezze donda, posso semplicemente usare il valore centrale? " e questo è una risposta che definisce alcune circostanze in cui è corretto utilizzare il valore centrale della distribuzione lunghezza donda / frequenza.