Parametrische Fluoreszenz

Unter parametrischer Fluoreszenz (engl. Spontaneous parametric down-conversion, SPDC) versteht man die Umwandlung eines Photons zu zwei Sekundärphotonen in einem nichtlinearen optischen Kristall. Die Wellenlängen beziehungsweise die Frequenzen der dabei entstehenden Signal- und Idler-Photonen sind dabei aufgrund der Energieerhaltung mit dem pump-Photon über ${\displaystyle f_{P}=f_{S}+f_{I}}$ verknüpft. Die parametrische Fluoreszenz ist der physikalische Prozess, der der optisch parametrischen Generation und Verstärkung zugrunde liegt. Es handelt sich um einen Quanteneffekt, der aus dem sogenannten Quantenrauschen resultiert und – im Gegensatz zur parametrischen Verstärkung – auch ohne die Einkopplung eines Signal- oder Idler-Strahls stattfindet. Im Vergleich zur verstärkten spontanen Emission muss für die Signal- und Idler-Photonen die Phasenanpassungsbedingung erfüllt werden.

Technische Anwendungen

Anwendung findet der Effekt beispielsweise in der Einzelphotonerzeugung[1]. Einzelphotonen spielen eine wichtige Rolle in der technischen Nutzung von Quanteneffekten. Insbesondere in der Quanteninformationstechnologie und der Quantenkryptographie. Beim Quantenschlüsselaustausch werden verschränkte Photonenpaare mittels SPDC erzeugt, dabei wird der Polarisationszustand der Photonen als Informationsträger genutzt.[2]

Siehe auch

• optisch parametrischer Oszillator

Weblinks

• Rüdiger Paschotta: Parametric Fluorescence. In: RP Photonics Encyclopedia. Abgerufen am 24. Juni 2023 (englisch). 

Literatur

• Klemens Jesse: Femtosekundenlaser: Einführung in die Technologie der ultrakurzen Lichtimpulse. Springer 2005. ISBN 978-3-540-23651-1
• Wolfgang Radloff: Laser in Wissenschaft und Technik. Spektrum Akademischer Verlag 2010. ISBN 978-3-8274-2427-3

Einzelnachweise

1. Alessandro Zavatta, Silvia Viciani, Marco Bellini: Tomographic reconstruction of the single-photon Fock state by high-frequency homodyne detection. In: Physical Review A. Band 70, Nr. 5, 23. November 2004, ISSN 1050-2947, S. 053821, doi:10.1103/PhysRevA.70.053821, arxiv:quant-ph/0406090. 
2. Sören Wengerowsky, Siddarth Koduru Joshi, Fabian Steinlechner, Julien R. Zichi, Bo Liu, Thomas Scheidl, Sergiy M. Dobrovolskiy, René van der Molen, Johannes W. N. Los, Val Zwiller, Marijn A. M. Versteegh, Alberto Mura, Davide Calonico, Massimo Inguscio, Anton Zeilinger, André Xuereb, Rupert Ursin: Passively stable distribution of polarisation entanglement over 192 km of deployed optical fibre. In: npj Quantum Information. Band 6, Nr. 1, 10. Januar 2020, ISSN 2056-6387, S. 1–5, doi:10.1038/s41534-019-0238-8, arxiv:1907.04864 (nature.com [abgerufen am 24. Juni 2023]).