Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton
-
Upload
kathleen-patterson -
Category
Documents
-
view
49 -
download
0
description
Transcript of Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton
![Page 1: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/1.jpg)
Grube kryształy,krótkie impulsy
i jeden foton
Wojciech Wasilewski
Piotr Wasylczyk, Czesław Radzewicz
o
charakteryzacji
![Page 2: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/2.jpg)
Motywacja
• Rozwój technik femtosekundowych i ich coraz szersze zastosowania
• Kształtowanie impulsów
• Źródła pojedynczych fotonów
![Page 3: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/3.jpg)
Plan
• Interakcje w krysztale nieliniowym:
dopasowanie
• Ultrakrótkie impulsy i ich charaktery
• Zamiast spektrometru – gruby kryształ
• Spider
• Perspektywa jednofotonowa
zacja
fazowe
![Page 4: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/4.jpg)
Nieliniowość
P = 0E + (2)EE+…
ISH ~ IF2
![Page 5: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/5.jpg)
dopasowanieWektorów falowych - n≠const
E ~LI ~ L2
Nie
![Page 6: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/6.jpg)
Gruby kryształ – spektrum ograniczone
BBO, 1.2mm20fs@800nm
0.35 0.4 0.450
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
[m]
t [fs]-300 100
Vgr<Vgr
![Page 7: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/7.jpg)
Przypadek ogólny
k3, 3
k2, 2
k1, 1
k3 =k1+ k2
3 =1+ 2
Sprawność [sin(k L/2)/k]2
L k = k3z-k1z-k2z
![Page 8: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/8.jpg)
Plan
• Interakcje w krysztale nieliniowym:
dopasowanie
• Ultrakrótkie impulsy i ich charaktery
• Zamiast spektrometru – gruby kryształ
• Spider
• Perspektywa jednofotonowa
zacja
fazowe
![Page 9: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/9.jpg)
Obwiednia impulsuE
t
exp(ik0z-i0t)
A(x,y,z,t)
• Amplituda• Faza
transformata fouriera
w czasie
• Amplituda• Faza
w częstościach
![Page 10: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/10.jpg)
Częstość chwilowa
(t)=d/dt
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
t [fs]
E
![Page 11: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/11.jpg)
Częstość chwilowa
t(=d/d
t
0 1
E(
)
[PHz]
![Page 12: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/12.jpg)
Plan
• Interakcje w krysztale nieliniowym:
dopasowanie
• Ultrakrótkie impulsy i ich charaktery
• Zamiast spektrometru – gruby kryształ
• Spider
• Perspektywa jednofotonowa
zacja
fazowe
![Page 13: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/13.jpg)
FROG - idea
t
Frequency Resolved Optical Gating
![Page 14: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/14.jpg)
X-FROG
X
![Page 15: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/15.jpg)
Second Harmonic-FROG
392 394 396 398 400 402
-300
-200
-100
0
100
200
De
lay
[fs]
Wavelength [nm]
ESH(t)=E(t)E(t+)
![Page 16: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/16.jpg)
Gruby FROG – mapa
1
3
2
13
Sprawność [sin(k L/2)/k]2
![Page 17: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/17.jpg)
Gruby FROG – mapa
1
3
Sprawność [sin(k L/2)/k]2
k=k0+ (1F-1SH)(1+2-20) +…
~ 1/L(1F-1SH)
Gruby kryształ=
cienki kryształ+
spektrometr
![Page 18: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/18.jpg)
Czy można zmierzyć impuls fotodiodą?
W. Wasilewski, P. Wasylczyk, C. RadzewiczFemtosecond laser pulses measured with a photodiode – FROG revisitedAppl. Phys. B 78, 589-592 (2004)
CC
M
BS
R L X ID
F
392 394 396 398 400 402
-200
-100
0
100
200
300
Del
ay [f
s]
Wvelength [nm]
![Page 19: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/19.jpg)
Gruby FROG kontra chudy FROGwidma
775 780 785 790 795 800 805 810 8150.0
0.5
1.0
0
2
4
6
Am
plit
ud
e [a
.u]
Wavelength [nm]
ph
ase
[ra
d]
![Page 20: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/20.jpg)
Gruby FROG kontra chudy FROGw czasie
-200 -100 0 100 200
0.0
0.5
1.0
Inte
nsi
ty [a
.u.]
Time [fs]
![Page 21: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/21.jpg)
Plan
• Interakcje w krysztale nieliniowym:
dopasowanie
• Ultrakrótkie impulsy i ich charaktery
• Zamiast spektrometru – gruby kryształ
• SPIDER
• Perspektywa jednofotonowa
zacja
fazowe
![Page 22: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/22.jpg)
SPIDER - idea
I
d/d
SPectral Interferometry for Direct E-field Reconstruction
![Page 23: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/23.jpg)
SPIDER - interferogram
I
I() ~ I0()+ I0() cos(+())
![Page 24: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/24.jpg)
Interferencja widmowa
770 780 790 800 810 820 830
0
500
1000
I
[nm]
![Page 25: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/25.jpg)
SPIDER – realizacja klasyczna
![Page 26: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/26.jpg)
Plan
• Interakcje w krysztale nieliniowym:
dopasowanie
• Ultrakrótkie impulsy i ich charaktery
• Zamiast spektrometru – gruby kryształ
• Spider
• Perspektywa jednofotonowa
zacja
fazowe
![Page 27: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/27.jpg)
|1 foton
|1 = Σck |1k E(x,t) = Σck exp(ik.x-it)
|
![Page 28: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/28.jpg)
|1X-Gruby FROG
| •Wiele razy•Jeden foton w stanie czystym
![Page 29: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/29.jpg)
Jeden foton nieczysty
(t,t’) = Σpa |1a1a|
<E(t)E*(t’)>
<E()E*(’)>
|1 = Σck |1k
E(x) = Σck exp(ik.x-it)
![Page 30: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/30.jpg)
SPIDER dla mieszaniny
![Page 31: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/31.jpg)
Jeden foton nieczysty
<n>
<E()E*(+)>
![Page 32: Grube kryształy, krótkie impulsy i jeden foton](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062721/568135da550346895d9d4b3d/html5/thumbnails/32.jpg)
Podsumowanie
• Można zastąpić cienki kryształ i spektrometr
grubym kryształem - FROG
• Można użyć grubego kryształu do przesuwania
częstości – SPIDER
• Gruby kryształ ułatwia charakteryzację
pojedynczego fotonu
Niedopasowanie to jeszcze nie koniec
– to dopiero początek