Estudio del enredamiento espectral en parejas de fotones generadas por conversión paramétrica descendente
Un método eficaz para la generación de parejas de fotones es el proceso de conversión paramétrica descendente espontáneo (SPDC). Tales parejas de fotones pueden exhibir enredamiento cuántico en grados de libertad continuos como frecuencia-tiempo, el cual se estudia en esta tesis para casos donde el...
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2010 |
| País: | México |
| Institución: | Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada |
| Repositorio: | Repositorio Institucional CICESE |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:cicese.repositorioinstitucional.mx:1007/554 |
| Acceso en línea: | http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/554 |
| Access Level: | acceso abierto |
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Estudio del enredamiento espectral en parejas de fotones generadas por conversión paramétrica descendente Study of spectral entaglement in photon pairs generated by the process of parametric downconversion |
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Un método eficaz para la generación de parejas de fotones es el proceso de conversión paramétrica descendente espontáneo (SPDC). Tales parejas de fotones pueden exhibir enredamiento cuántico en grados de libertad continuos como frecuencia-tiempo, el cual se estudia en esta tesis para casos donde el haz de bombeo y los fotones generados experimentan dispersion de velocidad de grupo (GVD). GVD en el haz de bombeo es útil para controlar el grado de enredamiento espectral. Es posible suprimir efectos asociados a GVD, tanto por el haz de bombeo como por las parejas de fotones para configuraciones específicas de la fuente. Mostraremos que aunque el nivel de enredamiento cuántico se mantiene constante tras la propagación en un medio dispersivo de los fotones emitidos, el tipo de correlaciones subyacentes entre los fotones puede cambiar dramáticamente durante la propagación. Una de las aplicaciones del PDC es la generación de fotones individuales por preparación condicional. Se presenta un estudio en el marco de la función cronocíclica de Wigner para el fotón individual anunciado con el cual se puede caracterizar de manera completa las propiedades espectrales y temporales del paquete de onda uni-fotónico. Se presenta un estudio de una fuente de parejas de fotones PDC situada dentro de una cavidad óptica no lineal para dos regímenes: i) cavidad con resonancia sencilla donde la cavidad es resonante a la frecuencia de los fotones señal y acompañante, y ii) cavidad con resonancia doble donde la cavidad también es resonante a la frecuencia del haz de bombeo. Esta técnica permite el acondicionamiento espectral de las parejas de fotones emitidas donde las múltiples reflexiones de la pareja de fotones en los espejos que conforman la cavidad conllevan a una redistribución en el espacio de frecuencias señal y acompañante de la amplitud espectral conjunta la cual estará determinada por los modos permitidos de la cavidad. Al aislar un solo modo resultante en la cavidad sencilla, se pueden obtener parejas de fotones factorizables con ancho de banda angosto y centrados en la longitud de onda de interes para aplicaciones donde fotones individuales interactúan con transiciones atómicas específicas. |
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Es posible suprimir efectos asociados a GVD, tanto por el haz de bombeo como por las parejas de fotones para configuraciones específicas de la fuente. Mostraremos que aunque el nivel de enredamiento cuántico se mantiene constante tras la propagación en un medio dispersivo de los fotones emitidos, el tipo de correlaciones subyacentes entre los fotones puede cambiar dramáticamente durante la propagación. Una de las aplicaciones del PDC es la generación de fotones individuales por preparación condicional. Se presenta un estudio en el marco de la función cronocíclica de Wigner para el fotón individual anunciado con el cual se puede caracterizar de manera completa las propiedades espectrales y temporales del paquete de onda uni-fotónico. Se presenta un estudio de una fuente de parejas de fotones PDC situada dentro de una cavidad óptica no lineal para dos regímenes: i) cavidad con resonancia sencilla donde la cavidad es resonante a la frecuencia de los fotones señal y acompañante, y ii) cavidad con resonancia doble donde la cavidad también es resonante a la frecuencia del haz de bombeo. Esta técnica permite el acondicionamiento espectral de las parejas de fotones emitidas donde las múltiples reflexiones de la pareja de fotones en los espejos que conforman la cavidad conllevan a una redistribución en el espacio de frecuencias señal y acompañante de la amplitud espectral conjunta la cual estará determinada por los modos permitidos de la cavidad. Al aislar un solo modo resultante en la cavidad sencilla, se pueden obtener parejas de fotones factorizables con ancho de banda angosto y centrados en la longitud de onda de interes para aplicaciones donde fotones individuales interactúan con transiciones atómicas específicas.An effective method for the generation of photon pairs is the process of spontaneous parametric downconversion (PDC). Pairs of photons can exhibit quantum entanglement in continuous degrees of freedom such as frequency-time, which is studied in this thesis for cases where the pump beam and the generated photons experience group velocity dispersion (GVD). GVD experienced by the pump beam is useful for controlling the degree of spectral entanglement. It is possible suppress effects associated with GVD for specific configurations of the source and and for particular properties of the GVD experienced by both the pump beam and by the generated photon pairs. We show that although the level of quantum entanglement of emitted photons remains constant during propagation in a dispersive medium, the type of underlying correlations between the photons can change dramatically during their propagation. An application of PDC is the generation of single photons by conditional preparation. We present a study within the framework of the chronocyclic Wigner function for the heralded single-photon through which we can completely characterize the spectral and temporal properties of the single-photon wave packet. We also present a study of a PDC photon-pair source located within an optical cavity for two regimes: i) simply-resonant cavity where the cavity is resonant at the frequency of the signal and idler photons, and ii ) doubly-resonant cavity where the cavity is also resonant at the pump beam frequency. This technique allows the spectral engineering of emitted photon pairs where the multiple reflections on the mirrors by the photons that form the cavity leads to a redistribution of the joint spectral amplitude in signal-idler frequency space, as determined by the cavity allowed modes. By isolating a single cavity-allowed mode generated in the simplyresonant cavity configuration, factorable photon pairs can be obtained with narrow bandwidth centered at the wavelength of interest for applications where single photons interact with specific atomic transitions.CICESEAlfred Barry U'Ren Cortés2010info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttp://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/554reponame:Repositorio Institucional CICESEinstname:Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenadainstacron:CICESEspacitation:Jerónimo Moreno, Y.2010.Estudio del enredamiento espectral en parejas de fotones generadas por conversión paramétrica descendente.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 100 ppinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0oai:cicese.repositorioinstitucional.mx:1007/5542024-08-28T03:49:43Z |
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