Quantum imaging and sensing with entangled photons
Dolaşık fotonlarla kuantum görüntüleme ve algılama
- Tez No: 922992
- Danışmanlar: PROF. DR. GİRİSH S. AGARWAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğrusal olmayan optik, Optik fizik, Nonlinear optics, Optical physics
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Oklahoma State Unıversıty
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Fotonik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, kuantum interferometri, manyetometri ve litografide çözünürlüğü ve hassasiyeti artırmak için parametrik bir aşağı dönüşümde üretilen dolaşık fotonların nasıl kullanılacağına dair yeni teorik çalışmaları içermektedir. Bölüm 1, kuantum görüntüleme ve algılama sistemlerinin bazı temellerini tanıtmakta ve tezin ana hatlarını vermektedir. Bölüm 2, Sagnac interferometrisinde dolaşık fotonların kullanımını ele almaktadır. Sagnac halka interferometresini tanıtmakta ve Sagnac faz kaymasını ışığın klasik ve kuantum girdileri ile analiz etmektedir. Dolaşık foton çiftleri girdisinden elde edilen sonuçlar klasik ve tek foton girdileri ile karşılaştırılmaktadır. Foton-foton korelasyon ölçümlerinin çözünürlüğü ve faz kaymasındaki hassasiyeti nasıl arttırdığını gösterilmektedir. Üçüncü bölümde, manyetik alan kaynaklı anizotropiye sahip bir ortam hakkında daha iyi spektroskopik bilgi elde etmek için parametrik aşağı dönüştürülmüş fotonların nasıl kullanılabileceğine dair bir analiz sunulmaktadır. Işığın manyeto-optik rotasyonundaki (MOR) iyileşmenin, koherent ışık kullanımına kıyasla kollineer ve kollineer olmayan aşağı-dönüşüm geometrilerine sahip iki farklı şema kullanılarak nasıl gerçekleştirilebileceğini göstermektedir. Hem koherent ışık hem de aşağı dönüştürülmüş ışık kullanılarak MOR'larda elde edilebilecek çözünürlük hesaplanmaktadır. Manyetometride Heisenberg limitine aşağı dönüştürülmüş ışığın kullanılmasıyla ulaşılabileceği olasılığı tartışılmaktadır. Bölüm 4'te, iki fotonlu interferometride çözünürlük iyileştirmesi üretmek için spontane süreçlerle birlikte tutarlı ışınla uyarılmış parametrik süreçlerin kullanılmasına yönelik yeni bir fikir önerilmektedir. Uyarılmış süreçler sayım oranını birkaç büyüklük mertebesinde artırırken aynı zamanda parametrik sürecin büyük kazançlarında yüksek görünürlüğü korur. Ayrıca, koherent ışığın fazlarının da örüntünün görünürlüğünü kontrol etmek için ayar düğmeleri olarak kullanılabileceğini bulunmuştur. Sinyal ve avare frekanslarında koherent ışınlar aşağı dönüştürme işlemi için tohum ışığı olarak kullanılmaktadır. Bölüm 5'te, uyarılmış parametrik aşağı dönüştürme kullanan bir Mach Zehnder interferometresinde faz ölçümünün minimum faz belirsizliği analiz edilmektedir. Farklı ölçüm şemaları için faz duyarlılıkları hesaplanmaktadır. Bölüm 6'da tezi sonuçlandırılmakta ve gelecekteki çalışmalar için bir bakış açısı sunulmaktadır.
Özet (Çeviri)
This dissertation contains new theoretical work on how to utilize the entangled photons produced in a parametric down conversion to improve resolution and sensitivity in quantum interferometry, magnetometry and lithography. Chapter 1 introduces some basics of quantum imaging and sensing systems and gives an outline of the thesis. Chapter 2 deals with the use of entangled photons in Sagnac interferometry. We introduce the Sagnac ring interferometer and analyze the Sagnac phase shift with classical and quantum inputs of light. We compare the results obtained from entangled photon pairs input with classical and single-photon inputs. We show how the photon-photon correlation measurements increase the resolution and the sensitivity in the phase shift. In chapter three, we present an analysis of how parametric down-converted photons could be utilized in getting better spectroscopic information about a medium which has magnetic field-induced anisotropy. We demonstrate how the improvement in magneto-optical rotation (MOR) of light could be realized by employing two different schemes with collinear and noncollinear down-conversion geometries compared to the use of coherent light. We calculate the resolution that can be achieved in the MOR's both by the use of coherent light and down-converted light. We discuss the possibility that the Heisenberg limit could be reached in magnetometry by the use of down-converted light. In chapter 4, we propose a new idea of using coherent beam stimulated parametric processes along with spontaneous ones to produce resolution improvement in two-photon interferometry. The stimulated processes enhance the count rate by several orders of magnitude while at the same time maintaining high visibility at large gains of the parametric process. We further find that the phases of coherent fields can also be used as tuning knobs to control the visibility of the pattern. We use coherent beams at the signal and idler frequencies as the seed light for the down-conversion process. In chapter 5, we analyze the minimum phase uncertainty of the phase measurement in a Mach-Zehnder interferometer using stimulated parametric down-conversion. We calculate the phase sensitivities for different measurement schemes. We conclude the thesis in chapter 6 and give an outlook for future work.
Benzer Tezler
- Tissue imaging with scanning acoustic microscopy and raman spectroscopy
Taramalı akustik mikroskop ve raman spektrometri ile doku görüntülemesi
MELİTA PARLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BURÇİN ÜNLÜ
- Surface enhanced raman scattering with gold nanostar and quantum dot hybrid structures
Altın nanoyıldız ve kuantum nokta hibrit yapıları ile yüzey geliştirilmiş raman saçılması
DUYGU GÜMÜŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMREN NALBANT
- Bakır nanoparçacıklarla katkılanmış beyaz duttan sentezlenen karbon kuantum noktaların AL/N-GAP eklemde arayüzey tabakası olarak kullanılması ve elektriksel ve fotoelektriksel özelliklerinin araştırılması
Use of carbon quantum dots synthesized from white mulberry doped with copper nanoparticles as interfacial layers in AL/N-GAP junction and investigation of their electrical and photoelectrical properties
OSMAN NURİ ENİS
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SAĞLAM
- Synthesis of yellow-emissive carbon dots and observation of their interaction with aflatoxin B1
Sarı ışıma yapan karbon noktalarının sentezi ve aflatoksin B1 ile etkileşimlerinin gözlemlenmesi
ÖZGE ERGÜDER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANER ÜNLÜ
- Fabrication and optimization of rf-SQUID and SQUID integration assembly for high resolution magnetic imaging systems
Yüksek çözünürlüklü manyetik görüntüleme sistemleri için, rf-SQUID ve SQUID entegrasyon bağlama üretim ve optimizasyon
RİZWAN AKRAM
Doktora
İngilizce
2005
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHDİ FARDMANESH