Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1145377), страница 7

Файл №1145377 Диссертация (Генерация, передача и хранение широкополосного яркого излучения в квантовой оптике и квантовой информатике) 7 страницаДиссертация (1145377) страница 72019-06-29СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Èñïîëüçóÿ (1.95), ïåðåïèøåì ñïåêòð øóìà ôîòîòîêà(δi2− )Ω (φ, θ) â âèäå:[2κ {222(δS)cos2φ+sin2φ(δS22 )Ω cos2 θΩ1Q2]}− (δS2 δS3 )Ω 2 sin θ cos θ + (δS32 )Ω sin2 θ .(δi2− )Ω (φ, θ)/⟨i+ ⟩ = 1 +(1.115)Çäåñü ìû óêàçàëè ÿâíûì îáðàçîì çàâèñèìîñòü íàáëþäàåìîãî ñïåêòðà îò óãëà θ, âíîñèìîãî êîìïåíñàòîðîì, è óãëà φ ïîëÿðèçàöèîííîãî ñâåòîäåëèòåëÿ.Ñïåêòðàëüíûå ïëîòíîñòè (δS02 )Ω = (δS12 )Ω è (δS22 )Ω ïàðàìåòðîâ Ñòîêñà S0 , S1 èS2 èçìåðÿþòñÿ â îòñóòñòâèè êîìïåíñàòîðà (θ = 0), óñòàíàâëèâàÿ óãîë ïîâîðîòà îñèïðîïóñêàíèÿ PBS ðàâíûì φ = 0◦ è φ = 45◦ . Ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ïàðàìåòðà S3èçìåðÿåòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè êîìïåíñàòîðà ñ θ = 90◦ (÷åòâåðòü-âîëíîâàÿ ïëàñòèíà),óñòàíàâëèâàÿ φ = 45◦ .

Ñîîòâåòñòâóþùèå ñïåêòðû ôëóêòóàöèé ôîòîòîêîâ èìåþò âèä:2κ(δS12 )Ω ,Q22κ(δi2− )Ω (45◦ , 0◦ )/⟨i+ ⟩ = 1 + 2 (δS22 )Ω ,Q2κ(δi2− )Ω (45◦ , 90◦ )/⟨i+ ⟩ = 1 + 2 (δS32 )Ω ,Q(δi2− )Ω (0◦ , 0◦ )/⟨i+ ⟩ = 1 +(1.116)(1.117)(1.118)Íà ðèñ. 1.4 ìû ïîñòðîèëè ñïåêòðû ôëóêòóàöèé ôîòîòîêîâ, îïèñûâàåìûå âûðàæåíèÿìè (1.116)-(1.118), ïðè ôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðàõ, áëèçêèõ ê ýêñïåðèìåíòàëüíûì [68],42Ãëàâà 1à èìåííî, κ = 100 GHz , γ = 1 GHz , γ⊥ = 1000 GHz ,γs = 50 GHz , ωp = 40 GHz ,α = −3, r = 6 è p = 1. Ïàðàìåòð κa , îïèñûâàþùèé äèõðîèçì ëàçåðíîãî êðèñòàëëà,ðàâåí 0 íà ðèñ. 1.4à, κa = 10 GHz íà ðèñ. 1.4b è κa = 50 GHz íà ðèñ. 1.4c.Îáñóäèì ñíà÷àëà ñèòóàöèþ â îòñóòñòâèè äèõðîèçìà (ðèñ.

1.4à). Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü (δS12 )Ω èìååò ïèê íà ÷àñòîòå Ω1 , â òî âðåìÿ êàê äâåäðóãèå ñïåêòðàëüíûå ïëîòíîñòè (δS22 )Ω è (δS32 )Ω îáëàäàþò ìàêñèìóìàìè íà äðóãîé,áîëåå âûñîêîé, ÷àñòîòå Ω2 . Ýòè ïèêè õîðîøî èçâåñòíû èç òåîðèè òâåðäîãî òåëà èïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðîâ, èõ ïðèðîäà ñâÿçàíà ñ ðåëàêñàöèîííûìè êîëåáàíèÿìè,âîçíèêàþùèìè âñëåäñòâèå ïåðèîäè÷åñêîãî îáìåíà ýíåðãèåé ìåæäó àêòèâíîé ñðåäîéè ëàçåðíûì èçëó÷åíèåì.

Ïîñêîëüêó â íàøåì ñëó÷àå àêòèâíàÿ ëàçåðíàÿ ñðåäà èìååòäâà âåðõíèõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíÿ |1+ ⟩ è |1− ⟩, â ðàññìàòðèâàåìîé ñèñòåìå îáðàçóþòñÿ äâå ïîäñèñòåìû, â êàæäîé èç êîòîðûõ îáìåí ýíåðãèåé ïðîèñõîäèò íåçàâèñèìî.Ïåðâàÿ ïîäñèñòåìà îïèñûâàåòñÿ ïîëíîé çàñåëåííîñòüþ D âåðõíèõ óðîâíåé è ïàðàìåòðîì Ñòîêñà S1 (ñì. (2.39)-(1.43)), è ÷àñòîòà ðåëàêñàöèîííûõ êîëåáàíèé â ýòîéïîäñèñòåìå ðàâíà Ω1 .

Âî âòîðîé ïîäñèñòåìå ïðîèñõîäÿò ðåëàêñàöèîííûå êîëåáàíèÿìåæäó ðàçíîñòüþ çàñåëåííîñòåé d è äâóìÿ ïàðàìåòðàìè Ñòîêñà S2 è S3 íà ÷àñòîòåΩ2 (ñì. (1.44)-(1.46)).Âòîðàÿ âàæíàÿ îñîáåííîñòü, êîòîðóþ ìîæíî âèäåòü íà ðèñ. 1.4à - ýòî ïîäàâëåíèåêâàíòîâûõ ôëóêòóàöèé ïàðàìåòðà Ñòîêñà S1 íèæå ñòàíäàðòíîãî êâàíòîâîãî ïðåäåëà íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ â ñëó÷àå ðåãóëÿðíîé íàêà÷êè, p = 1. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíîãîâîðèòü î ïîëÿðèçàöèîííîì ñæàòèè èçëó÷åíèÿ âèêñåëà îòíîñèòåëüíî ïàðàìåòðàS1 â ñëó÷àå ðåãóëÿðíîé íàêà÷êè.

Ýòîò ýôôåêò âïîëíå îæèäàåì è åãî ïðèðîäà ëåãêîîáúÿñíèìà.  ñàìîì äåëå, êàê ñëåäóåò èç âûðàæåíèé (1.79), äëÿ x-ïîëÿðèçîâàííîãîñòàöèîíàðíîãî ðåøåíèÿ ïàðàìåòð Ñòîêñà S1 ñîâïàäàåò ñ ïîëíûì ÷èñëîì ôîòîíîâ âëàçåðíîì ïîëå. Õîðîøî èçâåñòíî [28], ÷òî ðåãóëÿðíî íàêà÷èâàåìûé äâóõóðîâíåâûéëàçåð ìîæåò îáëàäàòü ñóáïóàññîíîâñêîé ñòàòèñòèêîé ôîòîíîâ, ò.å. ôëóêòóàöèè ÷èñëàÃåíåðàöèÿ ïîëÿðèçàöèîííî ñæàòîãî ñâåòà43Ðèñ. 1.4: Ñïåêòðû ôëóêòóàöèé ôîòîòîêîâ ïðè èçìåðåíèè ïàðàìåòðîâ Ñòîêñà S1 , S2è S3 à) â îòñóòñòâèè äèõðîèçìà κa = 0, b) ïðè κa = 10 GHz , ñ) ïðè κa = 50 GHz .Çíà÷åíèÿ îñòàëüíûõ ïàðàìåòðîâ κ = 100 GHz , γ = 1 GHz , γ⊥ = 1000 GHz ,γs =50 GHz , ωp = 40 GHz , α = −3, r = 6 è p = 1.44Ãëàâà 1ôîòîíîâ â èçëó÷åíèè ìîãóò ïîäàâëÿòüñÿ íèæå ñòàíäàðòíîãî êâàíòîâîãî ïðåäåëà.

Ïîýòîìó ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî ïîëÿðèçàöèîííîå ñæàòèå îòíîñèòåëüíî ïàðàìåòðà S1 âðåãóëÿðíî íàêà÷èâàåìîì âèêñåëå ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì ñóáïóàññîíîâñêîé ñòàòèñòèêèôîòîíîâ.Îäíàêî íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ðàññìàòðèâàåìàÿ íàìè ñõåìà âèêñåëà ñ âûðîæäåííûìè óðîâíÿìè ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ îò äâóõóðîâíåâîãî ëàçåðà, èçó÷àâøåãîñÿ â [28], òàê ÷òî âçàèìîñâÿçü ìåæäó ðåãóëÿðíîé ñòàòèñòèêîé íàêà÷êè è ñóáïóàññîíîâñêîé ñòàòèñòèêîé ôîòîíîâ â âèêñåëå íå ÿâëÿåòñÿ îäíîçíà÷íîé.  ñàìîì äåëå,áëàãîäàðÿ âûðîæäåíèþ âåðõíåãî ëàçåðíîãî óðîâíÿ íà äâà ïîäóðîâíÿ |1+ ⟩ è |1− ⟩, äàæå ïðè ðåãóëÿðíîé íàêà÷êå ïîëíîé çàñåëåííîñòè D âåðõíåãî óðîâíÿ, ñëó÷àéíîñòüâ çàñåëåíèè êàæäîãî èç ïîäóðîâíåé ñîõðàíÿåòñÿ â ñèëó ñëó÷àéíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿâîçáóæäåííûõ àòîìîâ ïî ïîäóðîâíÿì.

Ýòî ìîæåò ñòàòü ïðè÷èíîé ïîÿâëåíèÿ äîïîëíèòåëüíûõ øóìîâ â ñèñòåìå. Îäíàêî îêàçûâàåòñÿ, ÷òî â ñëó÷àå x-ïîëÿðèçîâàííîãîñòàöèîíàðíîãî èçëó÷åíèÿ ýòè äîïîëíèòåëüíûå øóìû íå âíîñÿò âêëàä â ôëóêòóàöèèïîëíîãî ÷èñëà ôîòîíîâ è ïàðàìåòðà Ñòîêñà S1 . Ïðè÷èíó òàêîãî ïîâåäåíèÿ ìîæíîóâèäåòü èç óðàâíåíèé (2.39)-(1.43): îêàçûâàåòñÿ, ÷òî äëÿ íàøåé ñèñòåìû ôëóêòóàöèè ïàðàìåòðà Ñòîêñà S1 ñâÿçàíû òîëüêî ñ ôëóêòóàöèÿìè ïîëíîé çàñåëåííîñòè D,à íå ñ ôëóêòóàöèÿìè çàñåëåííîñòåé èíäèâèäóàëüíûõ ïîäóðîâíåé.  ñëåäóþùåì ðàçäåëå ìû ïðîäåìîíñòðèðóåì, ÷òî òàêîå ïîâåäåíèå ñèñòåìû ñâÿçàíî ñ îïðåäåëåííûìâûáîðîì ïàðàìåòðîâ, è ðàññìîòðèì ñëó÷àé, êîãäà ñëó÷àéíîå ðàñïðåäåëåíèå àòîìîâïî ïîäóðîâíÿì ñóùåñòâåííî ñêàçûâàåòñÿ íà ñòàòèñòèêå ãåíåðàöèè.Ðèñóíêè 1.4b,c äåìîíñòðèðóþò ðîëü äèõðîèçìà â ñòàòèñòèêå èçëó÷åíèÿ.

Êàêâèäíî èç ðèñóíêîâ, ïîÿâëåíèå äèõðîèçìà â ñèñòåìå ïðèâîäèò ê äâóì âàæíûì ïîñëåäñòâèÿì. Âî-ïåðâûõ, ïîäàâëåíèå äðîáîâîãî øóìà íèæå ñòàíäàðòíîãî êâàíòîâîãîïðåäåëà â ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè (δS12 )Ω ïåðâîãî ïàðàìåòðà Ñòîêñà óìåíüøàåòñÿïðîïîðöèîíàëüíî κ/(κ + κa ). Òàêîå óìåíüøåíèå èìååò ÿñíîå ôèçè÷åñêîå îáúÿñíåíèå:Ãåíåðàöèÿ ïîëÿðèçàöèîííî ñæàòîãî ñâåòà45íàëè÷èå íåíóëåâîãî äèõðîèçìà ïðèâîäèò ê ñëó÷àéíûì ïîòåðÿì ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ âíóòðè ðåçîíàòîðà ñî ñêîðîñòüþ κa , òàê ÷òî ïîëíàÿ ñêîðîñòü ðàñïàäà ëàçåðíîãîïîëÿ âíóòðè ðåçîíàòîðà óâåëè÷èâàåòñÿ è ñòàíîâèòñÿ ðàâíîé κ + κa , òîãäà êàê â îòñóòñòâèè äèõðîèçìà ñêîðîñòü ðàñïàäà ëàçåðíîãî ïîëÿ îïðåäåëÿåòñÿ êîýôôèöèåíòîìïðîïóñêàíèÿ âûõîäíîãî çåðêàëà ðåçîíàòîðà è ðàâíà κ.Âòîðûì âàæíûì ñëåäñòâèåì íàëè÷èÿ äèõðîèçìà â ñèñòåìå ÿâëÿåòñÿ èçìåíåíèåðåëàêñàöèîííûõ êîëåáàíèé íà ÷àñòîòå Ω2 , ñâÿçàííûõ ñ ïàðàìåòðàìè Ñòîêñà S2 èS3 .

Èç ðèñ. 1.4b âèäíî, ÷òî äàæå ïðè ïîÿâëåíèè îòíîñèòåëüíî ìàëîãî ïî âåëè÷èíåäèõðîèçìà κa (κa = 10 GHz ïðè κ = 100 GHz ) ïèê ðåëàêñàöèîííûõ êîëåáàíèé íà÷àñòîòå Ω2 ñòàíîâèòñÿ áîëåå îñòðûì. Òàêîå ïîâåäåíèå îáúÿñíÿåòñÿ òåì ôàêòîì, ÷òîïðè äàííûõ çíà÷åíèÿõ κa ìû ïðèáëèæàåìñÿ ê îáëàñòè íåóñòîé÷èâîñòè ðåøåíèé [G1].Îäíàêî ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè κa (ðèñ. 1.4c) ðåëàêñàöèîííûå êîëåáàíèÿ íà÷àñòîòå Ω2 áûñòðî èñ÷åçàþò.Êàê áûëî îòìå÷åíî â ïðåäûäóùåì ðàçäåëå, òðè ñïåêòðàëüíûå ïëîòíîñòè (δS12 )Ω ,(δS22 )Ω è (δS32 )Ω , ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ.

1.4, ìîæíî òàêæå èíòåðïðåòèðîâàòü â òåðìèíàõ ýëëèïñîèäà íåîïðåäåëåííîñòè. Ïîñêîëüêó ñïåêòðàëüíûå ïëîòíîñòè çàâèñÿòîò ÷àñòîòû Ω, ìîæíî ãîâîðèòü î ÷àñòîòíî-çàâèñèìîì ýëëèïñîèäå íåîïðåäåëåííîñòè,òðè ãëàâíûå îñè êîòîðîãî îïðåäåëÿþòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèìè ñïåêòðàëüíûìè ïëîòíîñòÿìè. Ýòè ñïåêòðàëüíûå ïëîòíîñòè íîðìèðîâàíû íà óðîâåíü äðîáîâîãî øóìà, òàê÷òî ñôåðà åäèíè÷íîãî ðàäèóñà â ïðîñòðàíñòâå Ñòîêñà-Ïóàíêàðå ñîîòâåòñòâóåò ñòàíäàðòíîìó êâàíòîâîìó ïðåäåëó, èìåþùåìó ìåñòî äëÿ êîãåðåíòíîãî ïîëÿðèçàöèîííîãîñîñòîÿíèÿ. Êàê ñëåäóåò èç ðèñ. 1.4a, íàïðèìåð, â ñëó÷àå ïîëÿðèçàöèîííî-ñæàòîãî ñîñòîÿíèÿ â îáëàñòè íèçêèõ ÷àñòîò, êîãäà (δS12 )Ω íèæå ñòàíäàðòíîãî êâàíòîâîãî ïðåäåëà, ýëëèïñîèä íåîïðåäåëåííîñòè èìååò ñïëþùåííóþ ôîðìó (ôîðìó áóøå). Íàïðîòèâ,â îêðåñòíîñòè ÷àñòîòû ðåëàêñàöèîííûõ êîëåáàíèé Ω1 ýëëèïñîèä íåîïðåäåëåííîñòèïðèîáðåòàåò âûòÿíóòóþ ñèãàðîîáðàçíóþ ôîðìó ñî çíà÷åíèåì (δS12 )Ω áîëüøå, ÷åì äâå46Ãëàâà 1äðóãèå êîìïîíåíòû.1.9Âèêñåë ñ îäèíàêîâûìè âðåìåíàìè æèçíè óðîâíåéÐàññìîòðèì òåïåðü êîðîòêî ìîäåëü âèêñåëà ñ îäèíàêîâûìè âðåìåíàìè æèçíè óðîâíåé γ1 = γ2 ≡ γ .

Êàê óæå áûëî îòìå÷åíî ðàíåå, ýòà ìîäåëü âèêñåëà (â îòëè÷èå îòìîäåëè ñ êîðîòêîæèâóùèì íèæíèì óðîâíåì) ðàçâèâàëàñü â îñíîâíîì íà ôåíîìåíîëîãè÷åñêîì óðîâíå. Ïîýòîìó ïðîâîäèìîå çäåñü ñðàâíåíèå èìååò äâå îñíîâíûõ öåëè:ðàññìîòðåòü ñèòóàöèþ, â êîòîðîé ðîëü ñëó÷àéíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ âîçáóæäåííûõ àòîìîâ ïî ïîäóðîâíÿì (ïðè ðåãóëÿðíîé íàêà÷êå âåðõíåãî ýíåðãåòè÷åñêîãî óðîâíÿ) îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ñòàòèñòèêó èçëó÷åíèÿ, à òàêæå ïðîäåìîíñòðèðîâàòüîãðàíè÷åíèÿ ôåíîìåíîëîãè÷åñêîãî ïîäõîäà â îïèñàíèè ñòàòèñòè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé.Ìû íå áóäåì â äåòàëÿõ îïèñûâàòü òî, êàêèì îáðàçîì âûâîäÿòñÿ îñíîâíûå óðàâíåíèÿäëÿ âèêñåëà â ýòîì ñëó÷àå, ïîñêîëüêó ýòî óæå äîñòàòî÷íî ïîäðîáíî ñäåëàíî âûøåäëÿ ïåðâîé èç ðàññìàòðèâàåìûõ ìîäåëåé ëàçåðà.

Íàïîìíèì òîëüêî îñíîâíûå ìîìåíòû ýòîãî âûâîäà. Ñíà÷àëà èç îñíîâíûõ êâàíòîâûõ ïðèíöèïîâ ñòðîÿòñÿ óðàâíåíèÿ äëÿìàêðîñêîïè÷åñêèõ ïåðåìåííûõ, à èìåííî, îïåðàòîðîâ àìïëèòóä ïîëÿ è îïåðàòîðîâàêòóàëüíûõ çàñåëåííîñòåé è ïîëÿðèçàöèé ïîëóïðîâîäíèêîâîé ñðåäû.

Характеристики

Список файлов диссертации

Генерация, передача и хранение широкополосного яркого излучения в квантовой оптике и квантовой информатике
Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6366
Авторов
на СтудИзбе
310
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее