Бифотонные поля в неоднородных средах

• Автор: Жуков, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Глава I. Свойства и измерение поляризационных состояний

одиомодовых бифотонов

1.1. Введение

1.2. Бифотонные поля и их свойства

1.2.1. Одномодовые бифотоны. Поляризационные свойства

чистых состояний

1.2.2. Одномодовые бифотоны. Поляризационные свойства

смешанных состояний

1.3. Проекционное измерение и критерий ортогональности одномодовых

бифотонов

1.4. Измерение поляризационных состояний одномодовых бифотонов

1.5. Критерий ортогональности и измерение бифотонных полей
Глава II. Бифотонные поля в неоднородных средах типа
полидоменного кристалла К 1)1’
11.1. Введение
11.2. Неоднородные структуры и СПР
11.3. Неоднородные структуры типа полидоменного кристалла КБР
113.1. Вырожденный случай, регулярная доменная структура
11.3.2. Вырожденный случай, доменная структура с
заданной неоднородностью
11.3.3. Вырожденный случай, случайная доменная структура
И.3.4. Спектр СПР, регулярная доменная структура
11.3.5. Спектр СПР, доменная структура с заданной неоднородностью
11.3.6. Спектр СПР, случайная доменная структура

^ Глава III. Фазовый переход и образование доменов
в сегнетоэлектриках типа KDP
III. 1. Введение
111.2. Сегнетоэлектрические свойства KDP
111.3. Фазовые переходы второго рода
111.4. Домены в KDP
111.4.1. Общие сведения
111.4.2. Экспериментальное изучение доменного строения KDP
111.4.3. Теоретическое описание доменного строения KDP
111.5. Модель
111.5.1. Существующие модели
111.5.2. Оригинальная модель
111.6. Минимум энергии
111.6.1. Аналитическое решение
111.6.2. Численное решение
111.7. Численное моделирование системы
111.8. Решение в приближении среднего поля
Основные результаты и защищаемые положения
Список литературы

Диссертация посвящена исследованию неклассического (бифотонного) светового поля, рождаемого в пространственно-неоднородных средах. Работа разбита на три главы, у каждой из которых свое введение и обзор литературы. Такая структура связана с тем, что в работе есть два ключевых объекта исследования: бифотонные поля и полидоменные сегнетоэлекгрические
кристаллы типа дигидрофосфата калия (КОР). Соответственно, первая Глава IIосвящена свойствам бифотонных полей, вторая - рассмотрению бифотонных полей в неоднородных средах, а третья - моделированию возникновения неоднородности, то есть доменной структуры, при фазовых переходах в сегнетоэлекгриках.
Интерес к бифотонным полям в настоящее время объясняется развитием таких прикладных задач как квантовые вычисления, квантовая криптография и коммуникация [1], в которых используются неклассические объекты для передачи и обработки информации. С точки зрения этих приложений
одномодовый бифотон является квантовой системой с тремя состояниями - так называемым кутритом. Для реализации квантовых протоколов передачи информации и вычислений необходимо решить, в том числе, задачи приготовления квантовой системы в заданном состоянии, и измерения неизвестного состояния. Применительно к одномодовым бифотонам эти задачи были решены. В работе [2] была предложена и реализована схема измерения поляризационного состояния одномодового бифотона, а в [Ж5] реализована схема, позволяющая приготавливать одномодовые бифотоны в произвольном наперед заданном поляризационном состоянии. Тем не менее, для того, чтобы реализовать криптографическую схему, использующую поляризационные состояния одномодовых бифотонов для передачи информации, необходимо было определить, различимы ли определенные поляризационные состояния с точки зрения однократного измерения. Первая Глава IIредлагаемой работы
•V содержит положительный ответ на данный вопрос. В ней подробно рассмотрены

diJour

ААи АгВч 4-^12^12 )
(11.5)
Соотношения (1.8) и (1.9) позволяют связать прохождение классических плоских волн и бифотонного света через произвольную среду без учета эффектов поглощения и отражения в вырожденном и невырожденном случаях соответственно. Это позволит использовать вычисления вида (II. 1), предложенные в [42], применительно к бифотонному полю.
Теперь обратимся ко второй задаче - интерференции бифотонных полей от множества источников. Ее решение в общем случае можно найти в [9, 49], и оно сводится к тому, что в случае сложения волн, рожденных в нескольких макроскопических областях, разделенных некоторой средой, необходимо учитывать фазовые набеги <ркр, ср, <р) при прохождении накачки, сигнальной и холостой волн от к-ой области до, например, последней. При этом амплитуда получаемого бифотонного поля Т7 в некоторой пространственно-частотнополяризационной моде будет определяться амплитудами бифотонных полей Рь в этой же моде, рожденными в каждой из областей, и фазовыми набегами, следующим образом:

В нашем случае будет происходить еще и преобразование из одной поляризационной моды в другую, причем сразу для всех трех волн.
Таким образом, осталось объединить рассмотренные подходы и результаты. Как уже было сказано, задача решалась численно. Для расчета распространения плоских волн на частотах накачки, сигнальной и холостой были введены соответствующие три вектора Джонса, определяющие амплитуды и фазы горизонтально /г и вертикально V поляризованных компонент:
(11.7).
'щ' (%} (Е‘) А
к) ’ [к) 9 Е1