Foton heeft een specifieke golflengte $ \ lambda $. Stel je voor dat we een mode-vergrendelde puls creëerden, met $ 80 \: \ text {MHz} $ herhalingssnelheid, d.w.z. de puls wordt gescheiden door $ 13 \: \ text {ns} $. De pulsduur is $ 4 \: \ text {ps} $, ik begrijp dat puls een zeer breed frequentiebereik heeft. Men kan zich voorstellen dat een puls is samengesteld uit vele monochromatische golven met verschillende golflengten die bij elkaar opgeteld in fase zijn (in medium zonder dispersie). Dus als het piekvermogen $ 100 \: \ text {W} $ is en ik wil het aantal fotonen in een puls berekenen, hoe moet ik dan de weging van elke golflengte nemen? Of moet men eenvoudig berekenen met behulp van de middengolflengte? Ik denk dat andere componenten een rol spelen bij andere energie.
Het hele idee van deze vraag is dat ik een enkel foton correlatie-experiment moet doen door een enkel foton (van het zwakke signaal) te combineren met een puls ( van de sterke pomp), maar als iemand de puls detecteert, hoe kan iemand met welke golflengte dan het enkele foton opwaarderen? Ik stelde me voor dat puls is samengesteld uit vele fotonen die bij elkaar worden opgeteld.
Update: mijn vriend stelde voor dat als de pomppuls gecombineerd met het foton van een zwak signaal, je de middengolflengte van de puls gecombineerd met de middengolflengte van het foton, om een nieuwe frequentie te krijgen, en je zou andere golflengtecomponenten kunnen filteren om een enkele foton-detectie uit te voeren.
Antwoord
Lasing is een kwantummechanisch effect, en de frequentie heeft een zeer smalle frequentieverdeling vanaf de breedte van de energieniveaulijnen in overgangen. Zie deze link voor lijndiktes.
Dus de manier waarop ik zou behandelen om de energie van een tijdsinterval op een laserstraal te vinden, is door het klassieke elektrische veld in het kwadraat gevouwen te integreren met de frequentieverdeling, d.w.z. de energie voor dat tijdsinterval te krijgen. Zoek de gemiddelde fotonfrequentie, gebruik dezelfde verdeling, en deel de energie in de puls door de gemiddelde foton E = h * nu-energie. Dat zou het aantal fotonen moeten opleveren met een fout gegeven door de breedte van de Lorentz-verdeling.
Een puls zou bestaan uit een enorm aantal fotonen (een foton behoort tot het kwantummechanische raamwerk), in superpositie van hun golffuncties die het klassieke veld vormen. Als je QED weet hoe dit gebeurt, wordt hier besproken.
Enkele foton metingen worden hier getoond.
Antwoord
Een eenvoudige benadering is om de totale energie van de puls te nemen en deze te delen door de middelste optische pulsatietijden $ \ hbar $: $$ N_ {fotonen} \ approx \ frac {\ text {Totale energie van One Pulse}} {\ hbar \ omega_ {center}} = \ frac {\ int_0 ^ {+ \ infty} dt P_ {opt} (t)} {\ hbar \ omega_ {center}} $$
Deze benadering geldt wanneer de spectrale breedte van de puls $ \ Delta \ omega $ klein is in vergelijking met de middelste pulsatie $ \ omega_ {center} $.
Wanneer u met ultrakorte pulsen gaat werken (de duur van de puls neemt af en de spectrale breedte neemt toe), moet u mogelijk rekening houden met de spectrale pulsatiedistributie van uw fotonen, die u zou kunnen meten via een optische spectrumanalysator bijvoorbeeld.
Proost
Antwoord
Ik werkte als firmware-engineer voor de femto -tweede laser Maitai. Dit is de geautomatiseerde versie van de tsunami, een bekende laser in de industrie.
De frequentie of golflengte wordt aangepast door een spleet in het pad van een prisma te verplaatsen en de bandbreedte wordt aangepast door de opening van de spleet. De maximale efficiëntie is bij 800 nm.
De frequentieverdeling is gaussiaans en beschrijft een symmetrische verdeling boven en onder 800 nm en een vorm die lijkt op elke eerlijke dobbelsteen, zoals gezien in statistische wiskunde. Dit betekent dat je het aantal fotonen kunt berekenen alsof ze allemaal dezelfde frequentie hebben.
Reacties
- I ' Ik weet niet zeker of ik het ermee eens ben dat dit geen antwoord is. Een deel van de vraag is " hoe verklaar ik de spreiding in de golflengten, kan ik gewoon de centrale waarde gebruiken? " en dit is een antwoord dat enkele omstandigheden definieert waaronder het gebruik van de centrale waarde van de golflengte / frequentieverdeling oké is.