Квантовая теория распространения сверхкоротких световых импульсов в инерционных нелинейно-оптических средах

• Автор: Попеску, Флорентин
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение 4,
1 Неклассические состояния импульсных световых полей (обзор литературы)
1.1 Сжатые состояния
1.1.1 Вырожденное параметрическое усиление
1.1.2 Невырожденное параметрическое усиление
1.1.3 Другие методы получения сжатых состоянии
1.2 Сверхкороткие световые импульсы в сжатом состоянии при само-
воздействии в нелинейных средах
1.3 Свойства поляризационно - сжатого света, распространяющегося в
нелинейной керровской среде
1.4 Квантовые неразрушающие измерения.
Квантовая криптография
1.5 Источники световых импульсных полей с
субпуассоновской статистикой фотонов
2 Импульсное квантовое световое поле
2.1 Квантовое описание световых импульсов
2.2 Квантовое описание когерентных видеоимпульсов
2.2.1 Гармоническое излучение конечной длительности
2.2.2 Черенковский импульс
2.2.3 Гауссовский импульс
2.3 Статистические характеристики
видеоимпульсов
2.3.1 Оператор энергии, общие соотношения
2.3.2 Дисперсия энергии когерентных импульсов
2.4 Интерференция сверхкоротких световых импульсов
2.5 Модуляция сверхкоротких импульсов
2.5.1 Амплитудная модуляция
2.5.2 Фазовая модуляция
2.6 Статистические характеристики параметрически усиленных импульсов

2.6.1 Временное описание
2.6.2 Спектральное описание
2.6.3 Средняя энергия и дисперсия энергии импульса
2.6.4 Квадратурные компоненты импульса
3 Квантовая теория самовоздействия сверхкоротких световых импульсов в среде с инерционной нелинейностью
3.1 Квантовое уравнение самовоздействия светового импульса
3.1.1 Уравнение самовоздействия импульса в безынерционной нелинейной среде
3.1.2 Уравнение самовоздействия в инерционной нелинейной среде
3.2 Алгебра зависящих от времени бозе операторов
3.2.1 Перестановочные соотношения
3.2.2 Теорема нормального упорядочения
3.2.3 Средние значения операторов е° е°+
3.3 Функции корреляции квадратурных компонент
3.4 Спектр флуктуаций квадратурных компонент
3.5 Ширина спектра квадратурно-сжатой компоненты
3.6 Спектральная плотность фотонов импульсов с фазовой самомоду-
ляцией
4 Влияние эффекта кросс-взаимодействия на световые импульсы в сжатом состоянии в инерционной нелинейной среде
4.1 Кросс - взаимодействие световых импульсов в безынерционной нелинейной среде
4.2 Кросс - взаимодействие световых импульсов в инерционной нелинейной среде
4.2.1 Уравнения поляризационных мод в инерционной нелинейной
среде
4.2.2 Алгебра зависящих от времени бозе операторов. Дополнительные операторные соотношения
4.3 Функции корреляции квадратурных компонент поляризационной
моды
4.4 Спектр флуктуаций квадратурных компонент поляризационной моды
5 Формирование сверхкоротких световых импульсов (СКИ) с субпуас-
соновской статистикой фотонов
5.1 СКИ с фазовой самомодуляцией в линейной диспергирующей линейной среде
5.2 СКИ с фазовой самомодуляцией в неоднородной диспергирующей
среде
5.3 Интерференция СКИ с и без фазовой самомодуляции
Библиография

Введение
За последнее 10 -20 лет значительное развитие получила новая область исследований - квантовая оптика. При этом ключевым направлением исследований является изучение неклассических свойств световых полей, связанных с природой оптического излучения и обусловленных учетом чисто квантовых эффектов. В частности, анализу подвергаются квантовые флуктуации импульсных световых полей.
Квантовые флуктуации являются по всей день предметом обширных обсуждений, так как их природа далеко не ясна до конца. Квантовые флуктуации присутствуют в любых оптико - физических измерениях. Однако часто они не наблюдаемы, поскольку их величина оказывается ниже уровня точности эксперимента. Присутствие квантовых флуктуаций является реальным ограничением в случае сверхточных измерений. В измерительных приборах квантовые флуктуации дают такой же эффект, как аппаратный шум или тепловые флуктуации, однако они имеют более фундаментальную природу и долгое время считалось, что они являются непреодолимым ограничением точности измерений. Теоретические разработки [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9] и последовавшие затем экспериментальные работы ([10], [11], [12], [13], [14] и т. д) показали, что этот предел может быть преодолен. В последние годы становятся все более многочисленными экспериментальные демонстрации генерации световых полей с подавленными квантовыми флуктуациями, а максимальная степень подавления шумов в настояшее время достигает 90% [15]. Одним из важных направлений современных исследований является формирование световых импульсов в неклассическом состоянии

27гО 2жиз о 27гО — 2 сое сое Ь СОБ (
Шо СОд СОд
+ п0В£ <

СО2 — СОд со2 — (со0 — О,)2

) (.)
со0 — О . 2-кО, . 2псо ( 2жО,

со СОд СОд СОд

2жсо

со о

СО2 — СОд СО2 - (сОд + £7)2
СОд “Ь О . 27гО . 2-псо

СО СОд СОд

Л 2тгО ( 2жсо А
+ 11 + сое 1 1 — сое >.
у / / )
-(ио+О)
(2.5.9)
Вид спектральной плотности (2.5.9) указывает на появление в спектре про-модулированного поля стоксовой и антистоксовой компоненты (подчеркнутые члены с указанием частоты со0 - И, со0 + Я соответственно).
Для расчета энергии и дисперсии энергии основной (несмещенной) моды с частотой щ воспользуемся (2.3.5) и (2.3.9). При интегрировании вклад дают только подынтегральные члены (2.5.9), значение которых в полюсах отличны от нуля. Соответственно, интенсивности рассмотриваемых спектральных компонент равны: на основной частоте

Е'М ~ о-Л/о
1 — 2Д£

81П
(2шо)2 — С!2 Шо
на стоксовой компоненте
Ясио-п) = (шо - )А/о

2тгО

(2ш0)2 - П2 СОд
и на антистоксовой компоненте
Е(шо+П) — Н(Шд + &)№д В£-

81П
’ (2ш0)2 — СОд
Нетрудно заметить выполнение закона сохранения энергии
Е(Ш о) = Щыо) + Я(«о-П) + ®(шо+П)-
(2.5.10)
(2.5.11)
(2.5.12)
(2.5.13)