Cuốn sách này nghiên cứu sự tương tác của ánh sáng với các phân tử thuốc nhuộm dibenzanthanthrene (DBATT) đơn lẻ. DBATT đóng vai trò là mô hình cho một hệ hai mức lượng tử. Bằng cách tập trung mạnh ánh sáng tới và làm lạnh các phân tử thuốc nhuộm xuống nhiệt độ dưới 2 K, một tương tác ánh sáng-vật chất đặc biệt hiệu quả có thể được thực hiện. Điều này cho phép quan sát tính phi tuyến vốn có trong một hệ hai mức, ví dụ, dưới dạng bão hòa tín hiệu huỳnh quang với các chùm tia sáng chỉ chứa một vài photon trên mỗi chu kỳ sống của trạng thái phân tử kích thích. Nhiều hiện tượng phi tuyến phát sinh khi hai chùm tia sáng có tần số khác nhau được chiếu vào một phân tử duy nhất. Các quá trình này có thể được khai thác để điều khiển một cách mạch lạc sự truyền dẫn của một chùm tia được tập trung vào một phân tử duy nhất thông qua một chùm tia sáng thứ hai. Các hiệu ứng xảy ra, tức là sự dịch chuyển AC-Stark, tán xạ Rayleigh kích thích và khuếch đại ba photon, được phát hiện trong tín hiệu truyền đi. Ngoài ra, hiện tượng trộn bốn sóng và sự phụ thuộc của mật độ trạng thái kích thích vào sự khác biệt pha của hai chùm tia tới được chứng minh bằng cách sử dụng các phép đo với độ phân giải thời gian dưới nanogiây. Những kết quả này cho thấy khả năng ứng dụng của các phân tử thuốc nhuộm hữu cơ trong lĩnh vực xử lý thông tin lượng tử, nơi mà các hiện tượng phi tuyến tính ở cấp độ photon đơn và nguồn phát đơn được tìm kiếm rất nhiều. Trong công trình này, các nguyên tắc thực nghiệm và lý thuyết của quang phổ phân tử đơn được thảo luận. Đặc biệt chú trọng đến việc nghiên cứu tương tác ánh sáng-vật chất mạch lạc bằng cách sử dụng các phép đo truyền dẫn.

Abstract:

This books examines the interaction of light with single dibenzanthanthrene (DBATT) dye molecules. DBATT serves as a model for a quantum-mechanical two-level system. By means of strong focusing of the incident light and cooling of the dye molecules to temperatures below 2 K, a particularly efficient light-matter interaction can be realized. This enables observation of the nonlinearity inherent to a two-level system, e.g., in the form of saturation of the fluorescence signal with light beams containing only a few photons per lifetime of the excited molecular state. Various nonlinear phenomena arise when two light beams of different frequency are sent to a single molecule. These processes can be exploited to coherently manipulate the transmission of a beam focused onto a single molecule via a second light beam. The occurrent effects, i.e., the AC-Stark shift, stimulated Rayleigh scattering, and three-photon amplification, are detected in the transmitted signal. In addition, four-wave mixing and the dependence of the excited state population on the phase difference of the two incident beams are demonstrated by the use of measurements with subnanosecond time resolution. These results show the possible application of organic dye molecules in the field of quantum information processing where nonlinearities on the single photon and single emitter level are highly sought-after. In this work, the experimental and theoretical principles of single molecule spectroscopy are discussed. Particular attention is placed on the investigation of the coherent light-matter interaction using transmission measurements.

Ngôn ngữ:	eng
Tác giả:	Maser, Andreas Johannes
Thông tin nhan đề:	Few-photon coherent nonlinear optics with a single molecule
Nhà xuất bản:	FAU University Press
Loại hình:	Tài nguyên giáo dục mở / Bộ sưu tập: Kỹ thuật hóa học
Bản quyền:	https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
Nguồn gốc:	https://directory.doabooks.org/handle/20.500.12854/170266
Mô tả vật lý:	130tr
Năm xuất bản:	2017