Correlations in photon-numbers and integrated intensities in parametric processes involving three optical fields

0337420 - FZÚ 2010 RIV DE eng J - Journal Article
Peřina st., Jan - Křepelka, Jaromír - Peřina, Jan - Bondani, M. - Allevi, A. - Andreoni, A.
Correlations in photon-numbers and integrated intensities in parametric processes involving three optical fields.
[Korelace počtu fotonů a integrovaných intenzit v parametrických procesech tří optických polí.]
European Physical Journal D. Roč. 53, č. 3 (2009), 373-382. ISSN 1434-6060. E-ISSN 1434-6079
R&D Projects: GA AV ČR KAN301370701; GA MŠMT(CZ) 1M06002
Institutional research plan: CEZ:AV0Z10100522
Keywords : parametric process * three-mode state * sub-Poisson statistics * conditional measurement
Subject RIV: BH - Optics, Masers, Lasers
Impact factor: 1.420, year: 2009

Two strongly-pumped parametric interactions are simultaneously realized in a single nonlinear crystal in order to generate three strongly correlated optical fields. By combining together the outputs of two of the three detectors measuring intensities of the generated fields, we obtain the joint photocount statistics between the single field and the sum of the other two. We apply a microscopic quantum theory developed earlier to determine the joint photon-number distribution and the joint quasi-distributions of integrated intensities and prove nonclassical nature of the three-mode state. Finally, by performing a conditional measurement on the single field, we obtain a state endowed with a sub-Poissonian statistics, as testified by the analysis of the conditional Fano factor. The role of quantum detection efficiencies in this conditional state-preparation method is discussed in detail.

V jediném nelineárním krystalu současně probíhají dvě silně čerpané parametrické interakce s cílem dosáhnout generace tří silně korelovaných optických polí. Vzájemným kombinováním výstupů dvou ze tří detektorů měřících intenzity generovaných polí se získají vzájemné statistiky počtu fotonů mezi jedním polem a součtem dvou ostatních. Je použita dříve rozvinutá mikroskopická kvantová teorie pro určení vzájemného rozdělení počtu fotonů a vzájemných kvazi-rozdělení integrovaných intenzit a pro důkaz neklasické podstaty třímodového stavu. Z podmíněných měření jednoho pole je také získán stav vykazující sub-poissonovskou statistiku, jak potvrzuje podmíněný Fano faktor. Je podrobně diskutována role účinnosti kvantové detekce v metodě přípravy tohoto podmíněného stavu.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0181419