Fotonul are o lungime de undă specifică $ \ lambda $. Imaginați-vă că am creat un impuls blocat în mod, cu o rată de repetare de 80 $: text {MHz} $, adică pulsul este separat de 13 $ \: \ text {ns} $. Durata impulsului este de 4 $ \: \ text {ps} $, înțeleg că pulsul are un interval de frecvență foarte larg. Ne putem imagina, un impuls este compus din multe unde monocromatice cu lungimi de undă diferite care se adună împreună în fază (în mediu fără dispersie). Deci, dacă puterea maximă este de 100 $ \: \ text {W} $ și doresc să calculez numărul de fotoni dintr-un impuls, cum ar trebui să iau ponderarea fiecărei lungimi de undă? Sau ar trebui să calculăm pur și simplu folosind lungimea de undă centrală? Cred că alte componente joacă un rol în energie diferită.
Întreaga idee a acestei întrebări este că trebuie să fac un experiment de corelație a fotonului unic prin combinarea unui singur foton (de la semnalul slab) cu un impuls ( de la pompa puternică), totuși, dacă se detectează pulsul, cum ar putea cineva care lungime de undă convertește fotonul unic? Mi-am imaginat că pulsul este compus din mai mulți fotoni care se adună împreună.
Actualizare: prietenul meu a propus că Dacă pulsul pompei este combinat cu fotonul de la un semnal slab, aveți lungimea de undă centrală a impulsului combinată cu lungimea de undă centrală a fotonului, pentru a obține o nouă frecvență și ați putea filtra alte componente ale lungimii de undă, pentru a face o singură detectare a fotonilor.
Răspuns
Lasarea este un efect mecanic cuantic, iar frecvența are o distribuție foarte îngustă a frecvenței de la lățimea liniilor de nivel de energie în tranziții. Consultați acest link pentru lățimile liniei.
Deci, modul în care aș trata pentru a găsi energia unui interval de timp pe un fascicul laser este de a integra câmpul electric clasic pătrat pliat cu distribuția de frecvență, adică să obțin energia pentru acel interval de timp. Găsiți frecvența medie a fotonilor, utilizând aceeași distribuție, și împărțiți energia din puls la fotonul mediu E = h * nu energie. Aceasta ar trebui să dea numărul de fotoni cu o eroare dată de lățimea distribuției lorentziene.
Un puls ar fi compus dintr-un număr enorm de fotoni (un foton aparține cadrului mecanicii cuantice), în suprapunerea funcțiilor lor de undă alcătuind câmpul clasic. Dacă știți QED cum se întâmplă acest lucru, este discutat aici .
Măsurătorile unui singur foton sunt afișate aici.
Răspuns
O abordare ușoară este de a lua energia totală a pulsului și de a o împărți la numărul de pulsuri optice centrale $ \ hbar $: $$ N_ {fotoni} \ approx \ frac {\ text {Energia totală a One Pulse}} {\ hbar \ omega_ {center}} = \ frac {\ int_0 ^ {+ \ infty} dt P_ {opt} (t)} {\ hbar \ omega_ {center}} $$
Această aproximare este valabilă atunci când lățimea spectrală a impulsului $ \ Delta \ omega $ este mică în comparație cu pulsația centrală $ \ omega_ {center} $.
Când începeți să lucrați cu impulsuri ultra-scurte (durata pulsului scade și lățimea spectrală a acestuia crește), poate fi necesar să țineți cont de distribuția pulsației spectrale a fotonilor, pe care o puteți măsura prin un analizor de spectru optic, de exemplu.
Noroc
Răspuns
Am lucrat ca inginer firmware pentru femto -al doilea laser Maitai. Aceasta este versiunea automatizată a tsunami-ului, un laser bine cunoscut în industrie.
Frecvența sau lungimea de undă sunt ajustate prin deplasarea unei fante în calea unei prisme și lățimea de bandă este ajustată modificând deschiderea fanta. Eficiența maximă este la 800 nm.
Distribuția frecvenței este gaussiană, descriind o distribuție simetrică peste și sub 800 nm și o formă similară cu orice zar echitabil, așa cum se vede în matematica statistică. Aceasta înseamnă că puteți calcula numărul de fotoni ca și cum ar fi toți la aceeași frecvență.
Comentarii
- I ' Nu sunt sigur că sunt de acord că acesta este un non-răspuns. O parte a întrebării este " cum pot lua în calcul răspândirea în lungimile de undă, pot folosi doar valoarea centrală? " și acest lucru este un răspuns care definește unele circumstanțe în care utilizarea valorii centrale a distribuției lungimii de undă / frecvenței este în regulă.