العلومالفيزياء

الارتباط التلقائي البصري في فيزياء الكم

تمت تحريره بواسطة: - اخر تحديث : ١٣:٠٢:٠٧ ، ١٢ فبراير ٢٠٢٣ - مشاهدات : ٣٦

اقرأ في هذا المقال

في البصريات يمكن تحقيق العديد من وظائف الارتباط التلقائي بشكل تجريبي، حيث يمكن استخدام الارتباط التلقائي للمجال لحساب طيف مصدر الضوء، بينما يتم استخدام الترابط الذاتي للكثافة والارتباط التلقائي لقياس التداخل بشكل شائع لتقدير مدة النبضات فائقة القصر التي تنتجها أشعة الليزر النموذجية.

خصائص الارتباط التلقائي البصري

  • لا يمكن قياس مدة نبضة الليزر بسهولة بالطرق الإلكترونية الضوئية، ونظرًا لأن وقت استجابة الصمامات الثنائية الضوئية وأجهزة الذبذبات يصل في أفضل الأحوال إلى 200 فمتوثانية، ومع ذلك يمكن عمل نبضات الليزر في غضون بضع فمتوثانية.
  • في الأمثلة التالية، يتم إنشاء إشارة الارتباط التلقائي بواسطة العملية غير الخطية للتوليد التوافقي الثاني (SHG)، ويمكن أيضًا استخدام تقنيات أخرى تعتمد على امتصاص الفوتونين في قياسات الارتباط الذاتي.
  • بالإضافة إلى العمليات البصرية اللاخطية ذات الترتيب الأعلى مثل التوليد التوافقي الثالث، وفي هذه الحالة سيتم تعديل التعبيرات الرياضية للإشارة بشكل طفيف، ولكن يظل التفسير الأساسي لتتبع الارتباط الذاتي كما هو.

الارتباط التلقائي المجال

  • لمجال كهربائي معقده ه (ر)، يتم تحديد وظيفة الارتباط التلقائي للمجال بواسطة
  • أ (\ tau) = \ int _ {{- \ infty}} ^ {{+ \ infty}} E (t) E ^ {*} (t- \ tau) dt.
  • تنص نظرية وينر خينشين على أن تحويل فورييه للارتباط التلقائي للمجال هو طيفهه (ر)ه (ر)، أي مربع حجم تحويل فورييه ه (ر)، ونتيجة لذلك، فإن الارتباط التلقائي للمجال ليس حساسًا للمرحلة الطيفية.
  • يتم قياس الارتباط التلقائي للمجال بسهولة تجريبيًا عن طريق وضع كاشف بطيء عند خرج مقياس تداخل ميكلسون.
  • يضيء الكاشف بواسطة المجال الكهربائي للإدخال ه (ر) قادمة من ذراع واحدة، وبالنسخة المتماثلة المتأخرة ه (t- \ tau)ه (t- \ tau)من الذراع الأخرى.
  • إذا كانت الاستجابة الزمنية للكاشف أكبر بكثير من المدة الزمنية للإشارة ه (ر)ه (ر)، أو إذا تم دمج الإشارة المسجلة، يقوم الكاشف بقياس الشدة أنا أكون} أنا أكون}مثل التأخير\ tau و\ tauتم مسحه ضوئيًا:
I_ {M} (\ tau) = \ int _ {{- \ infty}} ^ {{+ \ infty}} | E (t) + E (t- \ tau) | ^ {2} dt
  • يتسع I_ {M} (\ tau)I_ {M} (\ tau)يوضح أن أحد الشروط أ (\ تاو)أ (\ تاو)، مما يثبت أنه يمكن استخدام مقياس تداخل ميكلسون لقياس الارتباط التلقائي للمجال، أو طيف ه (ر)ه (ر)، وهذا المبدأ هو أساس التحليل الطيفي لتحويل فورييه.

المصدر: Fundamental Aspects of Quantum Theory، Vittorio GoriniLaser Chemistry: Spectroscopy, Dynamics and Applications، Helmut H. Telle‏Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics، JessicaMathematical Optics: Classical, Quantum, and Computational Methods، Vasudevan Lakshminarayanan‏

شارك المقالة:

وسوم: الارتباط التلقائي البصريبصريات الكمفيزياء الكم

مقالات مختارة

هل تعلم

أكثر المقالات مشاهدةً