📄Работа №19720
Тема: Исследование корреляционных характеристик фотонов в процессе спонтанного параметрического распада
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Физика
Объем:
52 листов
Год:
2018
Просмотров:
343
4900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 4
1 Литературный обзор 6
1.1 Спонтанный параметрический распад 6
1.2 Синхронизм в однородных нелинейных средах 8
1.3 Квазисинхронизм и пространственно-модулированные среды 10
1.4 Коррелированные и запутанные фотоны 12
1.5 Схемы генерации коррелированных фотонов 14
2 Неколлинеарная схема 19
2.1 Кристалл бета-бората бария 19
2.2 Полязирационные характеристики СПР-излучения в кристалле бета- бората бария 20
2.3 Временные характеристики излучения, генерируемого в кристалле бета- бората бария 26
3 Коллинеарная схема 32
3.1 Периодически поляризованный кристалл титанил фосфат калия 32
3.2 Поляризационные характеристики СПР-излучения в кристалле титанил фосфат калия 36
3.3 Временные характеристики излучения, генерируемого в периодически поляризованном кристалле титанил фосфат калия 43
Заключение 45
Список использованных источников 47
Приложение А 50
1 Литературный обзор 6
1.1 Спонтанный параметрический распад 6
1.2 Синхронизм в однородных нелинейных средах 8
1.3 Квазисинхронизм и пространственно-модулированные среды 10
1.4 Коррелированные и запутанные фотоны 12
1.5 Схемы генерации коррелированных фотонов 14
2 Неколлинеарная схема 19
2.1 Кристалл бета-бората бария 19
2.2 Полязирационные характеристики СПР-излучения в кристалле бета- бората бария 20
2.3 Временные характеристики излучения, генерируемого в кристалле бета- бората бария 26
3 Коллинеарная схема 32
3.1 Периодически поляризованный кристалл титанил фосфат калия 32
3.2 Поляризационные характеристики СПР-излучения в кристалле титанил фосфат калия 36
3.3 Временные характеристики излучения, генерируемого в периодически поляризованном кристалле титанил фосфат калия 43
Заключение 45
Список использованных источников 47
Приложение А 50
📖 Введение
Спонтанный параметрический распад (СПР) является нелинейно¬оптическим эффектом, в результате которого генерируются пары одиночных фотонов, определенные характеристики которых могут проявлять корреляции. Корреляции могут наблюдаться по времени и месту рождения фотонов, спектральной частоте, углу разлёта, поляризации и другим характеристикам. Фотоны, характеристики которых скоррелированны, принято называть - коррелированными. Корреляции между фотонами могут быть использованы для получения фантомных изображений [1], в этом случае проявляются корреляции, связанные с углом разлёта. Используя корреляции по частоте, возможно получение увеличенных изображений [2]. Значительная часть свойств генерированных фотонов хорошо описываются классической теорией, что значительно упрощает понимание происходящих процессов. С другой стороны, такие фотоны так же могут проявлять и квантовую природу, так, например, на основе коррелированных фотонов возможно создание запутанных состояний, которые могут быть использованы, например, для шифрования информации при передаче данных [3]. Поскольку такие процессы носят исключительно случайных характер, дешифрация подобных сообщений при отсутствии ключа затруднительна. Другие приложения коррелированных фотонов можно узнать в работах [4-6].
Широкий спектр применения коррелированных фотонов определяет необходимость проектирования и создания источников с требуемыми характеристиками. Целью данной работы является разработка источника коррелированных фотонов в ближнем инфракрасном диапазоне, а также исследование характеристик коррелированных фотонов, генерируемых в процессе спонтанного параметрического распада в условиях первого и второго типов синхронизма. На основе поставленной цели были определены следующие задачи:
- сравнить коллинеарную и неколлинеарную схемы генерации коррелированных фотонов, определить их преимущества и недостатки;
- исследовать поляризационные и временные характеристики коррелированных фотонов при реализации первого типа синхронизма в кристалле бета-бората бария;
- исследовать поляризационные и временные характеристики коррелированных фотонов при реализации второго типа синхронизма в кристалле титанил-фосфат калия.
В дальнейшем, описанные источники планируется использовать для получения квантовых фантомных изображений.
Широкий спектр применения коррелированных фотонов определяет необходимость проектирования и создания источников с требуемыми характеристиками. Целью данной работы является разработка источника коррелированных фотонов в ближнем инфракрасном диапазоне, а также исследование характеристик коррелированных фотонов, генерируемых в процессе спонтанного параметрического распада в условиях первого и второго типов синхронизма. На основе поставленной цели были определены следующие задачи:
- сравнить коллинеарную и неколлинеарную схемы генерации коррелированных фотонов, определить их преимущества и недостатки;
- исследовать поляризационные и временные характеристики коррелированных фотонов при реализации первого типа синхронизма в кристалле бета-бората бария;
- исследовать поляризационные и временные характеристики коррелированных фотонов при реализации второго типа синхронизма в кристалле титанил-фосфат калия.
В дальнейшем, описанные источники планируется использовать для получения квантовых фантомных изображений.
✅ Заключение
В работе рассмотрены две схемы: коллинеарная и неколлинеарная. В неколлинеарной схеме спонтанный параметрический распад реализован в кристалле бета-бората бария. Генерация коррелированных фотонов происходила при выполнении условий, соответствующих первому типу синхронизма, при этом излучение распространялось вдоль образующих конуса. Среди недостатков схемы можно отметить необходимость использования дополнительной юстировочной схемы для определения направления разлёта фотонов. Из преимуществ, стоит отметить отсутствие необходимости фильтрации основного излучения, из-за которой уменьшается процент корреляции. В результате работы с данной схемой замечено большое влияние фильтров, в данном случае максимальная эффективность которых составляла порядка 80% с достаточно широкой полосой пропускания - 40 нм. На конечное число корреляций влияло качество введение излучения в оптоволокно и потери в нём. Сочетание всех указанных факторов привело к тому, что коэффициент корреляции не превышал 8%. Время корреляции фотонов составило порядка 0,7 нс. Опробован метод определения времени корреляции при условии, что время регистрации на несколько порядков больше времени корреляции. В таком случае время корреляции составило 6,6 нс. Поляризация коррелированных фотонов соответствовала первому типу синхронизма.
Для реализации коллинеарной схемы использовался периодически поляризованный кристалл титанил-фосфат калия. Коррелированные фотоны генерировались при условии компенсации фазовой расстройки для второго типа синхронизма вектором обратной решётки. В результате генерируемое излучение распространялось совместно с основным излучением. Данная особенность позволяла юстировать схему без дополнительных приспособлений. Холостое и сигнальное излучения отделялись от основного при помощи дихроичного зеркала. Был установлен более качественный светофильтр с максимумом пропускания 99% и полосой пропускания 10 нм. Номинально предполагалось, что максимум пропускания будет на длине волны 810 нм, однако, в действительности максимум пропускания фильтров находился в районе 809 нм, что сказалось на дальнейшей постановке эксперимента, при которой потребовалось подобрать оптимальную температуру кристалла для максимального пропускания светофильтров. Данная температура составила 292 К. В дальнейшем планируется заказать оптимальные светофильтры с полосой пропускания 1 нм. С учетом всех факторов был получен коэффициент корреляции порядка 25%. Время корреляции фотонов так же составило порядка 0,7 нс. Поляризация фотонов соответствовала второму типу синхронизма.
Источники на основе данных схем, рассмотренные в работе, в дальнейшем будут оптимизированы и использованы для получения фантомных изображений.
Для реализации коллинеарной схемы использовался периодически поляризованный кристалл титанил-фосфат калия. Коррелированные фотоны генерировались при условии компенсации фазовой расстройки для второго типа синхронизма вектором обратной решётки. В результате генерируемое излучение распространялось совместно с основным излучением. Данная особенность позволяла юстировать схему без дополнительных приспособлений. Холостое и сигнальное излучения отделялись от основного при помощи дихроичного зеркала. Был установлен более качественный светофильтр с максимумом пропускания 99% и полосой пропускания 10 нм. Номинально предполагалось, что максимум пропускания будет на длине волны 810 нм, однако, в действительности максимум пропускания фильтров находился в районе 809 нм, что сказалось на дальнейшей постановке эксперимента, при которой потребовалось подобрать оптимальную температуру кристалла для максимального пропускания светофильтров. Данная температура составила 292 К. В дальнейшем планируется заказать оптимальные светофильтры с полосой пропускания 1 нм. С учетом всех факторов был получен коэффициент корреляции порядка 25%. Время корреляции фотонов так же составило порядка 0,7 нс. Поляризация фотонов соответствовала второму типу синхронизма.
Источники на основе данных схем, рассмотренные в работе, в дальнейшем будут оптимизированы и использованы для получения фантомных изображений.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.