論文の概要: Spectral and statistical properties of high-gain parametric
down-conversion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.12999v1
- Date: Sat, 25 Jul 2020 19:11:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-08 06:31:41.684040
- Title: Spectral and statistical properties of high-gain parametric
down-conversion
- Title（参考訳）: 高利得パラメトリックダウンコンバージョンのスペクトルと統計特性
- Authors: Kirill Spasibko
- Abstract要約: SPDC(Spontaneous PDC)は、様々な量子状態がSPDCを介して生成されるため、量子光学において非常に重要な役割を果たす。
このような状態になると、ほとんどすべての非線形光学的相互作用や光-物質相互作用がより効率的になる。
高利得のPDCはSPDCと同じアプリケーションで利用できるだけでなく、新しいアプリケーションも提供できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Parametric down-conversion (PDC) is mostly known in the low-gain
(spontaneous) regime, in which the correlated photon pairs are produced.
Spontaneous PDC (SPDC) plays a very important role for quantum optics as a
variety of quantum states is produced via SPDC. In the high-gain case PDC leads
to generation of bright states having up to hundreds mW mean power. With such
states almost any nonlinear optical interaction or light-matter interaction
becomes more efficient. Even being macroscopically bright, the produced states
maintain nonclassical properties as, for example, the fluctuations of electric
field quadratures are squeezed below the shot-noise level. The high-gain PDC
could be used not only in the same applications as SPDC, it also can provide
new ones. Apart from that the high-gain PDC has many remarkable spectral and
statistical properties, which are in the focus of this work. The description
starts from the PDC generation in normal and anomalous group velocity
dispersion ranges. The spectrum and mode content of high-gain PDC is considered
as well as their change with the parametric gain are demonstrated. Then, there
are the interference effects emerging from the PDC correlations presented,
namely the macroscopic analogue of the Hong-Ou-Mandel interference. In
addition, it is shown how spatial and temporal walk-off matching could be used
for the generation of giant narrowband twin beams. Finally, the statistical
properties of high-gain PDC are reviewed as well as their use for multiphoton
effects is demonstrated. Photon-number fluctuations of PDC are studied via
normalized correlation functions and probability distributions. These
fluctuations enhance the generation efficiency for multiphoton effects by
orders of magnitude and lead to tremendously fluctuating light described by
heavy-tailed photon-number probability distributions.
- Abstract（参考訳）: パラメトリックダウンコンバージョン(PDC)は、相関した光子対が生成される低利得(自発性)レジームでよく知られている。
SPDCは様々な量子状態がSPDCを介して生成されるため、量子光学において非常に重要な役割を果たす。
高利得の場合、PDCは数百mWの平均出力を持つ明るい状態を生成する。
このような状態の場合、非線形光学相互作用や光-物質相互作用はより効率的になる。
マクロ的に明るくても、生成した状態は非古典的特性を維持し、例えば、電場四重項のゆらぎはショットノイズレベル以下である。
高利得pdcは、spdcと同じアプリケーションで使用できるだけでなく、新しいアプリケーションを提供することもできる。
これとは別に、高利得PDCは多くの顕著なスペクトル特性と統計特性があり、この研究の焦点となっている。
説明は、正規および異常な群速度分散範囲におけるPDC生成から始まる。
高利得pdcのスペクトルとモード含量を考慮するとともに、パラメトリックゲインによる変化を示す。
そして、PDC相関から生じる干渉効果、すなわち、香港・奥羽・マンデル干渉のマクロ的類似から生じる干渉効果が現れる。
さらに, 空間的および時間的ウォークオフマッチングが, 巨大狭帯域ツインビームの生成に有効であることを示す。
最後に、高利得PDCの統計特性を概説するとともに、多光子効果への利用を実証する。
PDCの光子数変動は正規化相関関数と確率分布によって研究される。
これらのゆらぎは多光子効果の生成効率を桁違いに向上させ、重み付き光子数の確率分布によって説明される驚くほど変動する光を生み出す。
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