論文の概要: Entangled-photon time- and frequency-resolved optical spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.02940v1
- Date: Mon, 05 May 2025 18:17:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-07 18:50:11.095205
- Title: Entangled-photon time- and frequency-resolved optical spectroscopy
- Title（参考訳）: 絡み合った光子時間と周波数分解光学分光
- Authors: Raul Alvarez-Mendoza, Lorenzo Uboldi, Ashley Lyons, Richard Cogdell, Giulio Cerullo, Daniele Faccio,
- Abstract要約: 量子光による時間分解分光は測定時間を犠牲にすることなく行うことができることを示す。
この結果から,超高速光分光法が提案され,実世界の日光照明に匹敵する条件下で実験が実施される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9917784471651826
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Classical time-resolved optical spectroscopy experiments are performed using sequences of ultrashort light pulses, with photon fluxes incident on the sample which are many orders of magnitude higher than real-world conditions corresponding to sunlight illumination. Here we overcome this paradigm by exploiting quantum correlations to perform time-resolved spectroscopy with entangled photons. Starting from spontaneous parametric down-conversion driven by a continuous-wave laser, we exploit the temporal entanglement between randomly generated signal/idler pairs to obtain temporal resolution, and their spectral entanglement to select the excitation frequency. We also add spectral resolution in detection, using a Fourier transform approach which employs a common-path interferometer. We demonstrate the potential of our entangled-photon streak camera by resolving, at the single-photon level, excitation energy transfer cascades from LH2 to LH1 in the photosynthetic membrane and disentangling the lifetimes of two dyes in a mixture. We show that time-resolved spectroscopy with quantum light can be performed without compromising measurement time, recording a fluorescence time trace in less than a minute even for samples with low quantum yield, which can be reduced to sub-second times with acceptable signal-to-noise ratio. Our results provide a new approach to ultrafast optical spectroscopy, where experiments are performed under conditions comparable to real-world sunlight illumination.
- Abstract（参考訳）: 古典的な時間分解光分光実験は、超短光パルスのシーケンスを用いて行われ、試料に光子フラックスが入射する。
ここでは、量子相関を利用して、絡み合った光子と時間分解分光を行うことで、このパラダイムを克服する。
連続波レーザーによって駆動される自然パラメトリックダウンコンバージョンから始めると、ランダムに生成された信号/イドラー対間の時間的絡み合いを利用して時間分解能を求め、そのスペクトル絡み合いを利用して励起周波数を選択する。
また、コモンパス干渉計を用いたフーリエ変換手法を用いて、検出にスペクトル分解能を付加する。
我々は、光合成膜中のLH2からLH1への励起エネルギー伝達カスケードを分解し、2つの色素の寿命を混合で切り離すことにより、我々の絡み合った光子ストリークカメラの可能性を実証した。
量子収率の低い試料であっても, 蛍光時間トレースを1分以内で記録し, 許容信号-雑音比でサブ秒間まで低減できることを示す。
この結果から,超高速光分光法が提案され,実環境の日光照度に匹敵する条件下で実験が実施される。
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