מה אני חוקר – 3.9 – pump shaping: תוצאות מהמעבדה

בפוסטים הקודמים הסברנו את הרעיון של pump shaping, והסברנו באופן איכותי למה זה הגיוני שהשיטה תעבוד. עכשיו נראה שזה לא רק נפנופי ידיים, אלא ממש מה שאנחנו מודדים במעבדה! הסברנו שהפיזור שעובר הpump זהה לפיזור של הקורלציות של זוג הפוטונים האדומים. ממילא אנחנו מצפים שאם נשלח את הpump יחד עם הפוטונים השזורים דרך אטמוספירה טורבולנטית, אז תבנית הspeckles של הpump תהיה זהה לtwo photon speckle של הSPDC.

וזה בדיוק מה שאנחנו רואים בתמונה הראשונה כאן למטה :) אנחנו רואים איכותית למשל את שלוש הנקודות הבוהקות יחסית בצורה של משולש. חדי העין יבחינו שאמנם הצורה דומה, אבל הגדלים האבסולוטיים הם שונים (צירים ויחידות זה חשוב!). הסיבה היא שגודל של ספקל (או של כל פיצ'ר בתמונה) מוגבל על ידי גבול הדיפרקציה שתלוי באורך הגל. מכיוון שאורך הגל האדום ארוך פי שתיים מהכחול, אז אמנם הצורה של הפיזור זהה, אבל קיים scaling של כל המרחב בפקטור 2.

אז אנחנו רואים שהtwo photon speckle באמת מתנהג כמו הpump, אז כנראה שגם אם נבצע אופטימזיציה ועכשיו הpump יהיה מפוקס, אז גם הtwo photon speckle יתפקס ויחזרו לנו הקורלציות, וזה אכן מה שאנחנו רואים בתמונה השניה המצורפת :) טירוף!

להראות את התוצאות האלה היתה המטרה המרכזית של המחקר, ובפוסט הבא נציג שתי תוצאות נוספות מעבר לתוצאה הזו.



Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

מה אני חוקר – 3.1 – אופטיקה קוונטית: פוטון ולא חצי פוטון

Image
  בדומה לחלקים הקודמים, גם הפעם אתן רקע כללי על התחום של אופטיקה קוונטית וטעימות מעניינות ופשוטות יחסית, לפני שאצלול קצת יותר לעומק לדברים שקשורים ישירות למחקר שלי. הגדרה לא רעה לשאלה "מה זה אופטיקה קוונטית?" היא אוסף התופעות הקשורות לאור (אופטיקה) שאי אפשר להסביר באמצעות משוואות מקסוול הקלאסיות. הרבה מהתופעות הללו נובעות מכמה עקרונות בסיסיים. עיקרון אחד הוא שהשדה האלקטרו-מגנטי הוא מקוונטט. המשמעות היא בעצם שיש דבר כזה פוטון, שהוא קוונטה (מנה בדידה) של שדה חשמלי. לא יכול להיות שדה חשמלי עם אמפליטודה של "חצי פוטון". ניסוי מפורסם שרומז לכיוון זה הוא האפקט הפוטואלקטרי, שבזכות ההסבר שלו זכה איינשטיין בפרס הנובל. נתאר ניסוי נוסף ויותר פשוט שממחיש את הנקודה. נניח כי אנחנו מכניסים למפצל קרן ( beam splitter או בקיצור BS ) פוטון בודד, ויש ברשותנו גלאי יחיד. בהסתברות חצי הפוטון יעבור דרך מפצל הקרן ויגיע ליציאה מספר 2; ובהסתברות חצי הוא יוחזר, יצבור פאזה של i מההחזרה (ממש כמו עם גלים קלאסיים), ויגיע ליציאה 1 (ראו איור למטה). לא משנה באיזו יציאה נציב את הגלאי שלנו נקבל שח...
Read more

מה אני חוקר – 3.2 – ניסוי בהתאבכות קוונטית

Image
  בפוסט הקודם הראינו ניסוי שממחיש את העיקרון הקוונטי לפיו לא קיים "חצי פוטון". עיקרון קוונטי חשוב נוסף הוא עיקרון הסופר-פוזיציה, לפיו המציאות יכולה להימצא "בו זמנית" בכמה מצבים שונים, עם אמפליטודה שונה לכל מצב. כאשר מבצעים מדידה ההסתברות למדוד מצב מסוים הוא האמפליטודה של המצב בערך מוחלט בריבוע. נתאר כעת ניסוי בו אנחנו מכניסים למפצל קרן פוטון אחד לכל רגל (ראו איור למטה). קיימות ארבע אפשרויות. שתיים הן פשוטות: שהראשון יוחזר והשני יעבור, ואז שניהם יגיעו לגלאי הראשון, או שהראשון יעבור והשני יוחזר ואז שניהם יגיעו לגלאי השני, נקרא להם מצבים (2,0) ו(0,2). אבל קיימות שתי אפשרויות נוספות: ששני הפוטונים יוחזרו, או ששניהם יועברו. בשני המקרים התוצאה תהיה פוטון אחד בכל גלאי (1,1). נדגיש כי שני אלו מצבים *זהים* מבחינה קוונטית, וזוהי הדגמה גם של עיקרון החלקיקים הזהים הכללי יותר, ספציפית של בוזונים, אבל לא נתעכב על זה כאן. נאיבית, גם אם נקבל שהשדה הוא מקוונטט, נצפה שבחצי מהמקרים (2 מתוך 4) נמדוד קורלציה: שקיים פוטון בכל גלאי בו זמנית. קלאסית וודאי שאין בעיה שיהיה אור בו זמנית ב...
Read more

מה אני חוקר - חלק 1.1 - הקדמה

Image
  היי! אז חשבתי שיכול להיות נחמד לעשות סדרת פוסטים ולספר קצת על הדברים שאני חוקר, ושקורים באופן כללי סביב המעבדה שלנו ב Complex Photonics Lab . במשפט אחד אפשר לומר שאני חוקר (יחד עם פרויקטים נוספים במעבדה) אופטיקה קוונטית בחומרים לא מסודרים . בחומרים לא מסודרים / מורכבים ( complex media ) הכוונה היא לחומרים לא הומוגניים, כמו למשל זכוכית של חלון אמבטיה, דף נייר, או אטמוספירה עם טורבולנציה. כאשר קרן לייזר עוברת דרך תווך לא מסודר כמו למשל חלון אמבטיה היא מתפזרת, ואם נציב מצלמה בצד השני לא נראה כתם גאוסי יפה, אלא נראה תבנית Speckles , כמו באיור למטה. במעבדה אנחנו חוקרים למשל מה קורה לפוטונים שזורים שעוברים דרך חומרים לא מסודרים שכאלה, מה בתהליך דומה לעולם הקלאסי, ומה שונה ממנו. אבל בפוסטים הקרובים לא נדבר על קוונטים, אלא נתחיל מאור קלאסי :) ההנחה הרגילה שלנו בעולם הזה של Complex media הוא שאמנם התהליך הפיזיקלי המדויק שקורה בתוך החומר המורכב יכול להיות מאוד מסובך לתיאור, אבל בסופו של דבר התהליך הוא ליניארי . אם נכפיל פי שניים את עצמת הלייזר – תבנית ה Speckles תיוותר זהה ורק תתחז...
Read more