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Entangled photon experiments with a fast interferometric switchable beam splitter

Stefan Zotter

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Physik

Betreuer*in

Anton Zeilinger

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DOI

10.25365/thesis.5562

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29099.88910.558669-0

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

In dieser experimentellen Arbeit wird ein polarisationsunabhäniger, schneller, interferometrisch schaltbarer Strahlteiler vorgestellt. Dieser besteht aus einem Mach-Zehnder Interferometer mit jeweils einer Pockels Zelle in jedem Arm. Die Pockels Zellen variieren die Phase des transmittierten Strahls indem sie eine Doppelbrechung in einem optischen Kristall mithilfe eines elektrischen Feldes induzieren. Dadurch kann das Verhältnis von Transmission und Reflexion des interferometrischen Stahlteilers geändert werden. Die Effizienz unseres Setups wurde mit Hilfe von verschränkten Photonen Paaren aus einer kollinearen SPDC Quelle getestet. Der Phasenschub Kontrast liegt bei 95% für Photonen in H/V und +/- polarisations Basis. Die Einschaltzeit der Pockels Zellen beträgt 6 ns bei einer Wiederholungsrate von 2.5 MHz. Weiters wurde der dieses Setup benutzt um ein delayed-choice Hong-Ou-Mandel Interferenz Experiment durchzuführen. Photonen einer kollinearen SPDC Quelle wurde zu den Eingängen des Interferometers geschickt. Die Pockels Zellen wurden von einem Quanten Zufallszahlen Generator gesteuert welcher sich in 40 m Entfernung von unserem Labor befand. Wir betrachteten die Koinzidenzen zwischen den beiden Ausgängen des Interferometers in Kombination mit dem ON/OFF Status der Pockels Zellen. Wenn die Pockels Zelle auf ON gestellt war und das Interferometer dadurch als Strahlteiler fungierte, konnten wir zwei-Photonen Interferenz sehen. Waren die Pockels Zellen jedoch OFF, wussten wir genau welches Eingangsphoton welchen Ausgang genommen hatte. In diesem Fall lässt sich keine Interferenz feststellen. Die Messergebnisse zeigen, dass Komplementarität zwischen Interferenz und "welcher-Weg" Information auch in einem zwei-Photonen Experiment gültig ist. Außerdem ist diese unabhängig von der raum-zeitlichen Anordnung zwischen dem Enstehungsprozess der Photonen und der Entscheidung welches Experiment durchgeführt wird.

Abstract

(Englisch)

This experimental thesis shows a polarization independent ultrafast interferometric switchable beam splitter. It consits of a Mach-Zehnder interferometer with one Pockels Cell in each arm. By changing the voltage of the Pockels Cells we can tune the splitting ratio of the effective beam splitter. To test the performance of our setup we used heralded single photons from a collinear SPDC source. The phase-switching contrast is above 95% for H/V and +/- polarized photons and the rising time of the Pockels Cells is around 6 ns with a repetition rate of 2.5 MHz. We have also used this setup to perform a delayed-choice Hong-Ou-Mandel interference experiment. Both photons of a collinear SPDC source where sent to our interferometer. The Pockels Cells where triggered by a quantum random number generator which was located 40 m away from the photon source and the interferometer. We recorded the coincidence events between the outputs of the interferometer together with the ON/OFF status of the Pockels Cells. When the Pockels Cells where ON and the interferometer operated as a beam splitter, we observed two-photon interference. But when the Pockels Cells were OFF, we knew exactly which input photon was detected in which output mode and therefore no interference was resolved. This experiment shows that complementarity between interference and which-way information is also valid for the two-photon case. Furthermore this complementarity is also independent from the space time arrangement between the creation process of the photons and the decision which measurement to perform.

Autor*innen

Stefan Zotter

Haupttitel (Englisch)

Entangled photon experiments with a fast interferometric switchable beam splitter

Paralleltitel (Deutsch)

Verschränkte Photonen Experimente mit einem Schnellen Interferometrisch Schaltbaren Strahlteiler

Publikationsjahr

2009

Umfangsangabe

83 S. : Ill. graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Anton Zeilinger

Klassifikationen

33 Physik > 33.23 Quantenphysik ,

33 Physik > 33.29 Moderne Physik: Sonstiges ,

33 Physik > 33.38 Quantenoptik, nichtlineare Optik

AC Nummer

AC07743937

Utheses ID

4988

Studienkennzahl

UA | 411 | | |

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