Versuch 
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Grangier-Roger-Aspekt(GRA)-Experiment

Info

Schematischer Aufbau des GRA-Experiments. Skizze von Thorlabs.
Schematischer Aufbau des GRA-Experiments. Skizze von Thorlabs.
Aufbau des GRA-Experiments. Skizze von Thorlabs.
Aufbau des GRA-Experiments. Skizze von Thorlabs.
Aufbau
Aufbau
Der Diodenlaser (405 nm) wird mit einem Pumplaserstrom von 32,5 mA betrieben.
Der Diodenlaser (405 nm) wird mit einem Pumplaserstrom von 32,5 mA betrieben.
Halbwellenplatte (u.r.), Spiegel (u.l.) und BBO-Kristall (o.l.). O.r. steht der Justagelaser (635 nm).
Halbwellenplatte (u.r.), Spiegel (u.l.) und BBO-Kristall (o.l.). O.r. steht der Justagelaser (635 nm).
Strahlteilerwürfel (vorne links) und Detektor B (rechts). Hinten stehen von links nach rechts: Detektor T, Strahlfallen-Irisblende und Detektor A.
Strahlteilerwürfel (vorne links) und Detektor B (rechts). Hinten stehen von links nach rechts: Detektor T, Strahlfallen-Irisblende und Detektor A.
Im oberen Diagramm werden die Zählraten der drei Detektoren T, A und B angezeigt, im unteren Diagramm die Koinzidenzzählraten von T&A und T&B.
Im oberen Diagramm werden die Zählraten der drei Detektoren T, A und B angezeigt, im unteren Diagramm die Koinzidenzzählraten von T&A und T&B.
Die g(2)GRA(0)-Werte sind viel niedriger als 1. Es handelt sich folglich um eine nicht-klassische Lichtquelle.
Die g(2)GRA(0)-Werte sind viel niedriger als 1. Es handelt sich folglich um eine nicht-klassische Lichtquelle.
Schematischer Aufbau des GRA-Experiments mit Farbglasfilter anstelle der Photonenpaarquelle. Skizze von Thorlabs.
Schematischer Aufbau des GRA-Experiments mit Farbglasfilter anstelle der Photonenpaarquelle. Skizze von Thorlabs.
Ohne den BBO-Kristall liegen die g(2)GRA(0)-Werte nahe 1. Es handelt sich folglich um eine klassische Lichtquelle. Das Licht des Farbglasfilters befindet sich in einem thermischen Zustand.
Ohne den BBO-Kristall liegen die g(2)GRA(0)-Werte nahe 1. Es handelt sich folglich um eine klassische Lichtquelle. Das Licht des Farbglasfilters befindet sich in einem thermischen Zustand.

Die Photonenpaare werden in einem Beta-Bariumborat (BBO)-Kristall Typ I erzeugt und von drei Einzelphotonendetektoren registriert. Ein Time Tagger verknüpft jedes Detektorereignis mit einem Zeitstempel, damit die Anzahl der Koinzidenzereignisse aus den Zeitunterschieden berechnet werden kann. Eine Koinzidenz zwischen Zählimpulsen an den Detektoren A und B wird nur dann gezählt, wenn sowohl Detektor A als auch B ein Ereignis in Koinzidenz mit demselben Ereignis an Detektor T registrieren, was zu einer Dreifach-Koinzidenzzählrate RTAB führt. Für die Korrelationsfunktion zweiter Ordnung gilt
\(g^{2}_{GRA}(0)=\frac{P_{TAB}}{P_{TA}\cdot P_{TB}}=\frac{R_{TAB}\cdot R_{T}}{R_{TA}\cdot R_{TB}}\)
mit den Wahrscheinlichkeiten P und den Zählraten R. Der Index GRA zeigt an, dass die Korrelationsfunktion mit dem Detektionsschema des ursprünglichen GRA-Experiments gemessen wurde.
Mit dem GRA-Aufbau kann, parallel zu Experimenten mit den Photonen in einem Arm nach dem Strahlteiler, ein Test des nicht-klassischen Charakters des Lichts durchgeführt werden, um den Einzelphotonencharakter des Hauptexperiments (z.B. Michelson-Interferometrie) zu bestätigen.

Vorbereitungsdauer: 7.0 Tage
Sicherheitszeichen:

Beschreibung

Hinweise zur Durchführung:
Bei der Arbeit mit dem Pumplaser sollte immer die zur Wellenlänge passende Laserschutzbrille getragen werden.


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