Photon hat eine bestimmte Wellenlänge . Stellen Sie sich vor, wir hätten einen modengekoppelten Puls erzeugt, mit Wiederholungsrate, dh Impuls werden durch getrennt . Die Pulsdauer ist , Ich verstehe, dass der Puls einen sehr breiten Frequenzbereich hat. Man kann sich vorstellen, dass ein Puls aus vielen monochromatischen Wellen mit unterschiedlichen Wellenlängen zusammengesetzt ist, die sich in Phase addieren (in dispersionslosem Medium). Also, wenn die Spitzenleistung ist und ich möchte die Anzahl der Photonen in einem Impuls berechnen. Wie soll ich die Gewichtung jeder Wellenlänge vornehmen? Oder sollte man einfach mit der Mittenwellenlänge rechnen? Ich denke, dass andere Komponenten bei unterschiedlichen Energien eine Rolle spielen.
Die ganze Idee dieser Frage ist, dass ich ein Einzelphotonen-Korrelationsexperiment durchführen muss, indem ich ein einzelnes Photon (vom schwachen Signal) mit einem Impuls (vom starken Pump) kombiniere. Wenn man jedoch den Impuls erkennt, wie könnte man welche Wellenlänge das einzelne Photon hochkonvertiert? Ich stellte mir vor, dass der Puls aus vielen Photonen besteht, die sich addieren.
Update: Mein Freund schlug vor, dass, wenn der Pumppuls mit dem Photon von einem schwachen Signal kombiniert wird, Sie die Mittenwellenlänge des Pulses mit der Mittenwellenlänge des Photons kombinieren, um eine neue Frequenz zu erhalten, und Sie könnten andere Wellenlängenkomponenten herausfiltern , um eine Einzelphotonendetektion durchzuführen.
Lasern ist ein quantenmechanischer Effekt, und die Frequenz hat eine sehr schmale Frequenzverteilung von der Breite der Energieniveaulinien in Übergängen. Siehe diesen Link für Linienbreiten.
Um die Energie eines Zeitintervalls auf einem Laserstrahl zu finden, würde ich also vorgehen, das klassische elektrische Feld quadratisch mit der Frequenzverteilung zu integrieren, dh die Energie für dieses Zeitintervall zu erhalten. Ermitteln Sie die durchschnittliche Photonenfrequenz unter Verwendung derselben Verteilung und teilen Sie die Energie im Impuls durch die durchschnittliche Photonenenergie E=h*nu. Das sollte die Anzahl der Photonen mit einem Fehler ergeben, der durch die Breite der Lorentz-Verteilung gegeben ist.
Ein Puls würde aus einer enormen Anzahl von Photonen bestehen (ein Photon gehört zum Rahmen der Quantenmechanik), in Überlagerung ihrer Wellenfunktionen, die das klassische Feld bilden. Wenn Sie QED kennen, wird hier besprochen, wie dies geschieht .
Einzelphotonenmessungen sind hier gezeigt.
Ein einfacher Ansatz besteht darin, die Gesamtenergie des Pulses zu nehmen und sie durch die mittleren optischen Pulsationszeiten zu dividieren :
Diese Näherung gilt, wenn die spektrale Breite des Impulses ist klein im Vergleich zur zentralen Pulsation .
Wenn Sie beginnen, mit ultrakurzen Pulsen zu arbeiten (die Dauer des Pulses nimmt ab und seine spektrale Breite zu), müssen Sie möglicherweise die spektrale Pulsationsverteilung Ihrer Photonen berücksichtigen, die Sie beispielsweise mit einem optischen Spektrumanalysator messen können.
Beifall
Ich habe als Firmware Engineer für den Femtosekundenlaser Maitai gearbeitet. Dies ist die automatisierte Version des Tsunami, eines in der Branche bekannten Lasers.
Die Frequenz oder Wellenlänge wird eingestellt, indem ein Schlitz im Weg eines Prismas bewegt wird, und die Bandbreite wird eingestellt, indem die Öffnung des Schlitzes modifiziert wird. Die maximale Effizienz liegt bei 800 nm.
Die Häufigkeitsverteilung ist gaußförmig und beschreibt eine symmetrische Verteilung oberhalb und unterhalb von 800 nm und eine Form ähnlich jedem fairen Würfel, wie sie in der statistischen Mathematik zu sehen ist. Das bedeutet, dass Sie die Anzahl der Photonen so berechnen können, als ob sie alle die gleiche Frequenz hätten.
rauben