論文の概要: Divergence of the variance of the optical phase in gain-switched
semiconductor lasers described by stochastic rate equations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.07628v1
- Date: Fri, 14 Oct 2022 08:25:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-22 14:30:20.669672
- Title: Divergence of the variance of the optical phase in gain-switched
semiconductor lasers described by stochastic rate equations
- Title(参考訳): 利得切替半導体レーザーにおける光位相の分散の確率的速度方程式による発散
- Authors: Angel Valle
- Abstract要約: 我々は、利得スイッチングレーザーの位相統計を分析するために、電場にレート方程式を用いる。
電場方程式を統合すると,光学位相のばらつきが発散し,新たな問題が発生することを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this paper, we report a theoretical study of the phase diffusion in a
gain-switched single-mode semiconductor laser. We use stochastic rate equations
for the electrical field to analyze the phase statistics of the gain-switched
laser. Their use avoid the instabilities obtained with rate equations for
photon number and optical phase when the photon number is small. However we
show that a new problem appears when integrating with the field equations: the
variance of the optical phase becomes divergent. This divergence can not be
observed with the numerical integration of the commonly used equations for
photon number and optical phase because of the previous instabilities. The
divergence of the phase variance means that this quantity does not reach a
fixed value as the integration time step is decreased. We obtain that the phase
variance increases as the integration time step decreases with no sign of
saturation behaviour even for tiny steps. We explain the divergence by making
the analogy of our problem with the 2-dimensional Brownian motion. The fact
that the divergence appears is not surprising because already in 1940 Paul
L\`evy demonstrated that the variance of the polar angle in a 2-dimensional
Brownian motion is a divergent quantity. Our results show that stochastic rate
equations for photon number and phase are not appropriated for describing the
phase statistics when the photon number is small. Simulation of the stochastic
rate equations for the electrical field are consistent with L\`evy's results
but gives unphysical results since an infinite value is obtained for a quantity
that can be measured. Our results put at stake the validation process suggested
in phase-noise quantum random number generators and similar validation
processes that could be considered for quantum key distribution using weak
coherent pulses emitted by semiconductor lasers.
- Abstract(参考訳): 本稿では,ゲインスイッチング単一モード半導体レーザの位相拡散に関する理論的研究を報告する。
我々は電場に対する確率速度方程式を用いて利得スイッチングレーザーの位相統計を解析する。
それらの利用は、光子数が少ない場合に光子数と光相の速度方程式で得られる不安定性を回避する。
しかし, 場方程式と積分すると新たな問題が生じ, 光位相の分散が発散する。
このばらつきは、以前の不安定性のため、光子数と光位相の一般的な方程式の数値積分では観測できない。
位相分散のばらつきは、積分時間ステップが減少するにつれて、この量が一定値に達しないことを意味する。
積分時間ステップが小さくなるにつれて位相差が増大するが, 微小ステップにおいても飽和挙動の兆候がない。
2次元ブラウン運動で問題を類似させることにより、この発散を説明する。
2次元ブラウン運動における極角の分散が発散量であることを、1940年既にポール・L・レヴィが証明していたため、発散が現れるという事実は驚くべきことではない。
その結果,光子数と位相の確率速度方程式は,光子数が少ない場合に位相統計を記述するには適していないことがわかった。
電場に対する確率速度方程式のシミュレーションは、L\`evyの結果と一致するが、測定可能な量に対して無限値が得られるため、非物理的結果を与える。
半導体レーザーから放射される弱コヒーレントパルスを用いて量子鍵分布を考慮できる位相雑音量子乱数生成器および類似の検証プロセスにおいて示唆される検証過程を考察した。
関連論文リスト
- Strong coupling between a single photon and a photon pair [43.14346227009377]
超強結合回路-QED系における単一光子対と光子対の強い結合を実験的に観察した。
結果は、量子非線形光学の新しい体制への重要な一歩である。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-01-05T10:23:14Z) - Measurement of small photon numbers in circuit QED resonators [42.01857709446569]
量子ビットを持つ共振器におけるゆらぎ光子のオフ共振相互作用は、量子ビットの劣化率を増加させる。
我々はこの効果を利用して、コヒーレントまたは熱的に駆動される少数の空洞内光子を測定する。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-10-25T02:40:56Z) - Entanglement of annihilation photons [141.5628276096321]
陽電子消滅時に生成する光子対の量子エンタングルメントに関する新しい実験結果を示す。
多くの測定にもかかわらず、光子の絡み合いの実験的な証拠は残っていない。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-10-14T08:21:55Z) - Phase Randomness in a Semiconductor Laser: the Issue of Quantum Random
Number Generation [83.48996461770017]
本稿では、利得スイッチングレーザーにおける位相ランダム化の程度を推定するための理論的および実験的手法について述べる。
干渉信号は、干渉計に古典的な位相ドリフトが存在する場合でも、自然界において量子のままであることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-09-20T14:07:39Z) - In-Gap Band Formation in a Periodically Driven Charge Density Wave
Insulator [68.8204255655161]
周期的に駆動される量子多体系は、平衡で実現されない非伝統的な振舞いを持つ。
電荷密度波絶縁体を形成する鎖上の強い相互作用を持つスピンレスフェルミオンについて検討する。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-05-19T13:28:47Z) - Regime of small number of photons in the cavity for a single-emitter
laser [0.0]
キャビティ内の光子数が少ない場合に発生する単一エミッタレーザーの最も単純なモデルについて検討した。
平均光子の数とその分散に関する解析式を得る。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-19T12:53:07Z) - Biphoton phase-space correlations from Gouy-phase measurements using
double slits [0.0]
フォトニックラゲール・ガウスモードで符号化された量子相関は、グーイ位相シフトと関係があることが示されている。
本研究では,Gouy相の位相差の測定により,その位相空間の絡み合いの変化に関する情報が得られることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-03T21:34:23Z) - Phase randomness in a gain-switched semiconductor laser: stochastic
differential equation analysis [55.41644538483948]
我々は、ゲインスイッチング半導体レーザーの位相ランダム性の理論解析を行い、量子エントロピー源として応用した。
数値シミュレーションにより、位相拡散r.m.s.はバイアス電流に非線形に依存することを示した。
レーザーパルス間の位相拡散は、常に要求される効率を期待できないことが示されている。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-11-20T13:35:35Z) - Gouy phase of type-I SPDC-generated biphotons [0.0]
非線形結晶における双対光子の波動関数を記述するために、二重ガウス近似を考える。
波動関数は伝播中にグーイ相を発達し、レイリー長による2光子相関に依存する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-10-29T14:05:09Z) - Behavior of a Single-Atom Laser in the Sub-Poissonian Regime [0.0]
非コヒーレントポンプ速度とキャビティ崩壊速度の一致した状態における単一原子レーザー生成モデルについて理論的に検討した。
その結果, 非ポアソニアン光子統計は, ポンプがゼロとなる傾向にある場合, 平均光子数の増加を示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-09-09T20:50:10Z) - Analyzing photon-count heralded entanglement generation between
solid-state spin qubits by decomposing the master equation dynamics [0.0]
固体量子系におけるスピン量子ビット間の絡み合いを生成するために使用できる3つの異なるスキームを解析・比較する。
各スキームの忠実度に対する限界は、各光源からの光子の平均波束重なりによって制限される。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-04-09T19:54:02Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。