Формирование неклассического света в диссипативных и неоднородных нелинейно-оптических средах

• Автор: Волоховский, Всеволод Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Генерация неклассического света и его применение.
Обзор литературы
1.1 Методы генерации неклассического света
1.2 Применение неклассического света
1.3 Поляризационно - сжатый свет; квантовое описание и методы измерения
Глава 2 Формирование поляризационно - сжатого света в кубично - нелинейных оптических средах
2.1 Подавление поляризационных флуктуаций за счет эффек-
тов самовоздействия и кросс - взаимодействия в изотропных гиротропных средах
2.2 Эффекты параметрического обмена энергией при образовании неклассических поляризационных состояний
2.3 О применимости метода заданного числа фотонов в задачах
вырожденного четырехволнового смешения
2.4 Количественные оценки параметров
2.5 Краткие выводы
Глава 3 Диссипативные эффекты в нелинейно - оптических
процессах генерации неклассического света
3.1 Квантовое описание диссипативных эффектов
3.2 Диссипативные эффекты в кубично - нелинейных средах;
генерация квадратурно-сжатого и поляризационно-сжатого света

3.3 Диссипативные эффекты при преобразовании оптических частот. Метод выделения коррелирующей части операторов поля
3.4 Краткие выводы
Глава 4 Поляризационно - сжатый свет в квадратично нелинейных средах. Влияние частичной когерентности р диссипации излучения при смешении частот
4.1 Формирование неклассического света в диссипативной квадратично-нелинейной среде
4.2 Генерация сжатых состояний поля частично когерентным излучением
4.3 Количественные оценки параметров
4.4 Краткие выводы
Глава 5 Генерация неклассического света при встречном параметрическом усилении в последовательных взаимодействиях
5.1 Встречные последовательные параметрические взаимодействия; основные соотношения
5.2 Квадратурные компоненты
5.3 Корреляционные свойства выходного излучения
5.4 Особенности поведения квантовых флуктуаций при встречном взаимодействии
5.5 Краткие выводы
Заключение

108 ИЗ

Литература

Введение
В последнее время значительное внимание уделяется формированию неклассических состояний света. Неклассический свет представляет собой излучение, в котором уровень флуктуаций некоторых его параметров ниже так называемого стандартного квантового предела. Наблюдаемые свойства такого света не могут быть описаны классически. Интерес к неклассическому свету в настоящее время связан в первую очередь с активным развитием таких разделов квантовой оптики, как квантовая криптография, квантовая телепортация и квантовые вычисления. Излучение с низким уровнем шума необходимо для осуществления высокоточных оптико - физических измерений. Указанным свойством обладает неклассический свет. Свет с подавленными флуктуациями квадратурной компоненты, называемый квадратурно - сжатым, был применен в последних экспериментах по квантовой телепортации, что позволило осуществить передачу информации с высоким уровнем надежности, недостижимым в классическом случае. К настоящему времени получен также свет с уменьшенными по сравнению с когерентным излучением флуктуациями числа фотонов (свет с субпуассоновской статистикой фотонов).
В последние годы разработан ряд методов получения поляризаци-онно - сжатого света. Свет данного типа характеризуется сниженными флуктуациями некоторых стоксовых параметров, определяющих состояние поляризации излучения. Изучена возможность получения поляриза-ционно - сжатого света в средах с квадратичной и кубичной нелинейностями. Однако развитой теории формирования поляризационно - сжатого света использованы идеализированные модели процессов. Для более корректного описания этих процессов с точки зрения подавления квантовых флуктуаций поляризации необходим учет реальных свойств нелинейных сред и лазерного излучения, таких как поглощение излучения в среде и наличие тепловых шумов, а также частичной когерентности самого излучения.

где V - объем квантования.
Отметим, что, согласно [64] и выражениям (2.1), такой переход соответствует представлению оператора электрического поля Е через опера-
Совершив переход к операторам в классической функции Гамильтона (2.5) получим квантовый гамильтониан, описывающий нелинейное взаимодействие полей
Ніпі = Ц2р0(аа,1 - аа2) + /3і(аф)2а2 + /(аа2 + 2/Заафаг). (2.8)
Индекс ”1” (”2”) относится к моде с правой (левой) круговой поляризацией; /?,/?і,2 ~ константы нелинейной связи волн, причем /3j = сС/п/З,
Первое слагаемое в (2.8) описывает линейный эффект поворота плоскости поляризации, второе и третье - отражают эффект самовоздействия волн, а четвертое — их кросс-взаимодействие.
С учетом гамильтониана (2.8) получим систему гайзенберговских уравнений эволюции для операторов а;-
Данная система уравнений также может быть получена из уравнений (2.3) путем замены в них классических амплитуд полей операторами по правилу (2.6). Таким образом, уравнения (2.9) представляют собой квантовый аналог системы (2.3) и описывают нелинейное взаимодействие мод при прохождении через гиротропные кристаллы.
Полученная система квантовых уравнений соответствует полуклас-сическому подходу к описанию взаимодействий полей в нелинейных сре-
торы рождения а+ и уничтожения фотонов
Ё) = Юё, - «+еі("'-*л>
(2.7)
(2.9)

— Кро + Ра1 а1 + 2а2а2)а2-