Диссертация (1104561), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Данные волокна перемещались в поперечном направлении при помощи моторизированных подач. Время накопления сигнала составляло 300 с наодну точку, также каждая точка представляет собой результат усреднения 3-хзначений для уменьшения дисперсии. Полученные экспериментальные распресовпадения за 300 сделения для соответствующих состояний приведены на графиках 4.11 и 4.12.(а)(б)Dx1 = -Dx2 (мкм)Dx1 = Dx2 (мкм)Рис. 4.11. Скорость счета совпадений при смещении Δ1 = Δ2 (а) и смещенииΔ1 = −Δ2 (б) для NOON состояния.4.4. Обсуждение результатовПериод полученных распределений близок к расчетному:Λ = 678.3мкм|1, 1⟩736 ± 14мкм,в теории, в эксперименте дляпериод получился равным96совпадения за 300 с(а)(б)Dx1 = -Dx2 (мкм)Dx1 = Dx2 (мкм)Рис.
4.12. Скорость счета совпадений при смещении Δ1 = Δ2 (а) и смещенииΔ1 = −Δ2 (б) для генерируемого состояния |1, 1⟩.и800 ± 28мкм - для NOON состояния. Экспериментальное увеличение периода может возникнуть из-за не точного помещения источников интерферометраЮнга в фокус линзы L2, в этом случае может строится как увеличенное, так иуменьшенное изображение в плоскости перемещения волокон MMF1 и MMF2.Отличие же периодов для разных квантовых состояний скорее всего связано с"дрожанием"фазы в пределах∼ 5%в пересчете на период квантовой интерференции. Эти дрожания, имели частоту∼ 2−3Гц, и отчетливо наблюдалисьна классической интерференционной зависимости при освещении фемтосекундным лазером. Наличие небольшой модуляции разности фаз в схеме Юнга особенно сказывается при исследовании NOON состояния.Для суперпозиции состояний|1, 1⟩ и NOON теория предсказывает наличиеинтерверенционных полос как при сканировании вдольΔ1 = Δ2 , так и Δ1 =−Δ2 , но в силу сложности контроля фазы и слабого сигнала данное состояниене было исследовано.Состояние|1, 1⟩(Рис.
4.12) измерялось без коррекции медленного уходаразности фаз в источнике Юнга, в то время, как для измерений с NOON состоянием (Рис. 4.11) этот уход фазы постоянно контролировался.Видность полученных интерференционных зависимостей составила9772 ±5.5%для NOON состояния (Рис. 4.11 (а)) и84 ± 3%для состояния|1, 1⟩(Рис.4.12 (б)). Причина невысокой видности интерференционной картины совпадений, скорее всего, связана с достаточно широким собираемым спектром параметрического рассеяния (∼5нм).(а)совпадения за 300 с(б)относительная фаза (град.)относительная фаза (град.)Рис.
4.13. Зависимость скорости счта совпадений от вносимой разности фаз в приготовляемое состояние для NOON (а) и |1, 1⟩ (б) состояний.Для проверки зависимости интерференционных распределений от разности фаз между двумя источниками в схеме Юнга для двух исследуемых квантовых состояний подвижные детекторы устанавливались в центральное положение (1= 2 = 0),а относительная фаза изменялась при помощи перемещениязеркала M4.
По излучению фемтосекундного лазера предварительно была откалибрована вносимая разность фазы в приготовительной схеме от напряженияна пьезоподвижке. Зависимости скорости счета совпадений от вносимой разности фаз приведены на Рис.4.13(а) и Рис.4.13(б) для NOON и|1, 1⟩состоянийсоответственно. Характер полученных зависимостей хорошо согласуется с теоретическими зависимостями 4.18 и 4.23 в зависимости от вносимой разностифаз.В заключение данной главы необходимо отметить, что описанная вышесхема является последним вариантом установки, до этого варианта были испробованы несколько других. Были испробованы генерирующие кристаллы длиной981 мм, 2 мм, 5 мм, и самым эффективным оказался 2 мм.
В кристалле 5 мм из-заэффекта сноса эффективность сбора полезного сигнала не превышает эффективность генерации за счет увеличения длины кристалла. Также была попыткаиспользования кристалла типа I, чтобы затем поставить два таких кристалласо скрещенными осями и поляризовать накачку под 45 градусов к этим осям.Но оказалось, что эффективность генерации от BBO типа I в тот же узкийспектральный диапазон не выше, чем от кристалла типа II.Были испробованы различные линзы, фокусирующие накачку в кристалл,и различные собирающие объективы O1 и O2, в соответствии с рекомендациями приведенными в работе [93].
В итоге оптическая длина путей приготовительной схемы составляла∼ 64см, размер перетяжки накачки внутри кристалласоставлял 90 мкм (по уровню 1/e), в то время как сбор в одномодовые волокнапроисходил с области 120 мкм на кристалле (по расчетам). Полный угол сбораизлучения с кристалла был0.2 ,что соответствовало спектру шириной 5 нм,для кристалла BBO типа II, длиной 2 мм. Также была попытка использованияв качестве накачки генерирующей схемы второй гармоники от фемтосекундного лазера мощностью 127 мВт, против 56 мВт для диодного лазера, но в силуболее широкого спектра второй гармоники (∼3)нм эффективность такой схемы оказалась сходной с непрерывной накачкой (Δ∼ 1.5нм), в то время, какколичество случайных совпадений увеличилось.4.5.
Выводы к четвертой главеВ данной главе диссертационной работы изучались пространственные корреляции, возникающие при интерференции бифотонных полей в схеме Юнга.Была рассчитана и сконструирована экспериментальная установка для генерации квантовых поляризационных состояний одномодовых бифотонов.Было исследовано качество приготовления состояний в генерирующей схеме.99Были получены распределения двухфотонных квантовых корреляций всхеме Юнга для различных приготовляемых состояний.Была исследована зависимость квантовых интерференционных полос дляразличных входных состояний от фазы, вносимой в один из источников схемыЮнга.Был проведен анализ результатов и получено хорошее согласие экспериментальных и теоретических распределений.Результаты четвертой главы опубликованы в работе [42].100Заключение∙Экспериментально исследован пространственный спектр бифотонного поля, генерируемого в процессе СПР.
Было экспериментально подтверждено, что исследуемый угловой спектр хорошо согласуется с моделью разложения по модам Шмидта, с базисными модами разложения в виде модЭрмита-Гаусса.∙При помощи процедуры самокалибрующейся томографии были полученыпараметры «неидеальности» детектирования экспериментальной установки и восстановлены собственные значения разложения Шмидта, с учетомэтих параметров.∙Исследовано разложение по когерентным модам для классических квазитепловых источников.
Было экспериментально подтверждено, что данноеразложение полностью аналогично разложению Шмидта для квантовогослучая.∙Предложен оригинальный метод калибровки детектора пространственныхмод. Ключевой особенностью метода является то, что отклик детекторана какую-либо входную пространственную моду высокого порядка можетбыть измерен без непосредственного приготовления этой входной моды.∙Исследована структура пространственных корреляций, возникающая приподаче бифотонного состояния на вход интерферометра Юнга.
Экспериментально продемонстрировано, что квантовое интерференционное распределение от входного состояния|1, 1⟩обладает меньшим периодом, посравнению с классическим и является не чувствительным к разности фазмежду источниками схемы Юнга, что может быть использовано в системах квантовой литографии.101Список сокращений и условных обозначенийСПР – спонтанное параметрическое рассеяниеЭГ (мода) – поперечная пространственная мода Эрмита-ГауссаЛГ (мода) – поперечная пространственная мода Лагерра-ГауссаPOVM – positive-operator valued measure, положительная операторно-значная мераSLM – пространственный модулятор светаPBS – поляризационный светоделительSMF – пространственно одномодовый световодMMF – пространственно многомодовый световод102Список литературы1.Brougham T., Barnett S. M.pairs //2.Phys.
Rev. A.Information communicated by entangled photon2012. Vol. 85, no. 3.Langford N. K., Dalton R. B., Harvey M. D. et al. Measuring Entangled Qutritsand Their Use for Quantum Bit Commitment //Physical Review Letters .2004.Vol. 93, no. 5.3.Sharapova P., Pérez A.
M., Tikhonova O. V., Chekhova M. V.in the angular spectrum of bright squeezed vacuum //Schmidt modesPhysical Review A.2015.Vol. 91, no. 4.4.Klyshko D. N., Penin A. N., Polkovnikov B. F.Light Scattering by Polariton //5.Parametric Luminescence andSov. Phys. JETP Lett.1970.
Vol. 11, no. 05.O’Sullivan-Hale M. N., Khan I. A., Boyd R. W., Howell J. C.Pixel Entanglement: Experimental Realization of Optically Entangledd=3andd=6Qudits //Physical Review Letters .6.2005. Vol. 94, no. 22.Kwon O., Cho Y.-W., Kim Y.-H.Single-mode coupling efficiencies of type-IIspontaneous parametric down-conversion: Collinear, noncollinear, and beamlikephase matching //7.Physical Review A.Law C. K., Eberly J. H.2008. Vol. 78, no.
5.Analysis and Interpretation of High Transverse Entanglement in Optical Parametric Down Conversion //Physical Review Letters .2004. Vol. 92, no. 12.8.Bandres M. A., Gutiérrez-Vega J. C. Ince–Gaussian modes of the paraxial waveequation and stable resonators //Journal of the Optical Society of America A.2004. Vol.
21, no. 5. P. 873.9.Bentley J. B., Davis J. A., Bandres M. A., Gutiérrez-Vega J. C.of helical Ince-Gaussian beams with a liquid-crystal display //GenerationOptics Letters .2006. Vol. 31, no. 5. P. 649.10.Hiesmayr B. C., de Dood M. J. A., Löffler W.Orbital Angular Momentum Entanglement //103Observation of Four-PhotonPhys. Rev. Lett.2016.
Vol. 116,no. 7.11.Ibrahim A. H., Roux F. S., McLaren M. et al.tanglement in turbulence //12.Klyshko D. N.detectors //Orbital-angular-momentum enPhysical Review A.2013. Vol. 88, no. 1.Use of two-photon light for absolute calibration of photoelectricSoviet Journal of Quantum Electronics .1980.Vol. 10, no. 9.P. 1112–1117.13.Malygin A.
A., Penin A. N., Sergienko A. V.Absolute Calibration of the Sensitivity of Photodetectors Using a Two-Photon Field //Sov. Phys. JETP Lett.1981. Vol. 33. P. 477–480.14.D’Ariano G. M., Maccone L., Presti P. L.ment Instrumentation //15.Physical Review Letters .2004. Vol. 93, no. 25.Brida G., Genovese M., Gramegna M. Twin-photon techniques for photo-detector calibration //16.Quantum Calibration of MeasureLaser Physics Letters .Polyakov S.
V., Migdall A. L.2006. Vol. 3, no. 3. P. 115–123.High accuracy verification of a correlated-photon- based method for determining photoncounting detection efficiency //Express .17.2007. Vol. 15, no. 4. P. 1390.Mogilevtsev D., Rehacek J., Hradil Z. Relative tomography of an unknown quantum state //18.Phys. Rev.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
