Qスイッチレーザーを使った輻射場の密度行列の測定

利用调Q激光器测量辐射场密度矩阵

基本信息

批准号：
07740341
负责人：
平野琢也
金额：
$ 0.7万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07740341/
关键词：
スクイズド状態密度行列確率分布関数量子測定量子雑音

项目摘要

輻射場の密度行列の測定を行うためには、まず、真空の揺らぎの確率分布関数を測定できる技術の確立が必要である。具体的には、光ビームをビームスプリッターで1対1に分割したときに、二つの出力の強度の差の揺らぎが、量子雑音レベルに到達している必要がある。本研究では、当初光強度が強い場合の確率分布関数の測定を目指したので、特にこの要請を満たすための条件が厳しくなった。強度が強い場合の確率分布関数の測定が可能であれば、応用範囲が広がると考えたためである。何の工夫も施さないと、差電流には大きな(古典的)過剰雑音が観測される。過剰雑音を低減するため、偏向子を用いて偏光の揺らぎ小さくする、光ファイバーでビームのポインティングスタビリティを向上させた。しかし、実験で得られた電圧値の揺らぎは、量子雑音レベルから予想されるものより大きくなった。また、電圧値の揺らぎの入力光強度依存性は、平方根になると予想されるのに対し、実験で得られたデータはほぼ比例していた。つまり、強度が強い場合には、除去することが難しい、光の強度に比例する古典的な揺らぎが存在することが明らかになった。チャージセンシティブアンプを用いた弱強度の領域では、揺らぎの大きさは、強度の平方根に比例する結果が得られた。以上の結果から、微弱領域では、量子雑音レベルの測定が可能であることが分かった。量子雑音レベルで、揺らぎの分布関数が得られないので、真空の密度行列を計算するための基礎データといして用いることが出来る。

为了测量辐射场的密度矩阵，首先需要建立一种能够测量真空涨落概率分布函数的技术。具体来说，当光束被分束器一对一分割时，两个输出之间的强度差的波动必须达到量子噪声的水平。在本研究中，我们最初的目的是测量光强时的概率分布函数，因此满足这一要求的条件特别严格。这是因为我们认为，如果能够测量强度较强时的概率分布函数，那么应用范围将会扩大。如果不采取措施，将在差值电流中观察到大的（经典）过量噪声。为了减少过多的噪声，我们使用偏振器来减少偏振波动，并使用光纤提高光束指向稳定性。然而，实验中获得的电压值的波动比从量子噪声水平预期的要大。此外，虽然电压波动对输入光强度的依赖性预计是平方根，但实验中获得的数据表明它几乎成正比。换句话说，已经清楚的是，存在与光强度成正比的经典涨落，当光强度很强时，这种涨落很难消除。在使用电荷敏感放大器的低强度区域中，发现波动的幅度与强度的平方根成正比。根据以上结果可知，可以测定弱区域的量子噪声水平。由于在量子噪声水平下无法得到涨落分布函数，因此可以作为计算真空密度矩阵的基础数据。