Espalhamento stokes-anti-stokes: uma abordagem pela função de onda do fóton
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Stokes-anti-stokes scattering: a photon wave function aproach
Primeiro orientador
Membros da banca
Pablo Lima Saldanha
Sebastião José Nascimento de Pádua
Pierre-Louis de Assis
Luiz Gustavo de Oliveira Lopes Cançado
Reinaldo de Melo e Souza
Sebastião José Nascimento de Pádua
Pierre-Louis de Assis
Luiz Gustavo de Oliveira Lopes Cançado
Reinaldo de Melo e Souza
Resumo
O formalismo da função de onda de fóton fornece uma descrição alternativa de alguns
fenômenos ópticos quânticos de uma forma mais intuitiva. Usamos esse formalismo para
descrever o processo de espalhamento correlacionado Stokes-anti-Stokes (SaS) presente
no espalhamento Raman. Nesse processo, dois fótons de um feixe de laser são dispersos
inelasticamente por um fônon criado pelo primeiro fóton (processos de Stokes) e aniquilados
pelo segundo fóton (processo anti-Stokes), produzindo um par de fótons Stokes– anti-Sokes
(SaS) . Chegamos a uma expressão para a função de onda de dois fótons, nos domínios
temporal e de frequência, do par de fótons SaS espalhado, que está de acordo com uma
série de resultados experimentais. Foi mostrado, a partir da analise de casamento de
fase, que o padrão de espalhamento é compatível com os experimentos. Foi visto que, na
aplicação para experimentos Pump-and-probe, foi possível gerar as curvar corretas para o
decaimento da população de fônons na amostra. Por fim, verificou-se que, por meio da
analise do espectro conjunto dos pares, foram obtidas informações sobre o emaranhamento
em frequência dos fótons espalhados. Assim, conclui-se que, a partir dos resultados, o
formalismo de função de onda do fóton, fornece uma maneira intuitiva e robusta para o
cálculo das propriedades do espalhamento SaS.
Abstract
The photon wave function formalism provides an alternative description of some quantum
optical phenomena in a more intuitive way. We use this formalism to describe the Stokesanti-Stokes (SaS) correlated scattering process present in Raman scattering. In this process,
two photons from a laser beam are inelastically scattered by a phonon created by the first
photon (Stokes processes) and annihilated by the second photon (anti-Stokes process),
producing a pair of Stokes–anti-Sokes (SaS) photons. . We arrive at an expression for
the two-photon wavefunction, in the time and frequency domains, of the scattered SaS
photon pair, which is in agreement with a number of experimental results. It was shown,
from the phase matching analysis, that the scattering pattern is compatible with the
experiments. It was seen that, in the application for Pump-and-probe experiments, it was
possible to generate the correct curves for the decay of the population of phonons in the
sample. Finally, it was verified that, through the analysis of the joint spectrum of the pairs,
information was obtained about the entanglement in frequency of the scattered photons.
Thus, it is concluded that, from the results, the photon wave function formalism provides
an intuitive and robust way to calculate the SaS scattering properties.
Assunto
Espalhamento Raman, Função de onda, Efeito de Raman
Palavras-chave
Espalhamento Raman, Função de onda do fóton, Raman correlacionado
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