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Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Theoretische Grundlagen 4 2.1 Gekoppelte Atom-Resonator-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.1.1 Optische Resonatoren hoher Finesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.1.2 Das Jaynes-Cummings-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.1.3 Drei-Niveau Atom im Resonator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1.4 Adiabatische Passage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 Einzelphotonen aus Atom-Resonator-Systemen . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.1 Purcell-Effekt im Zwei-Niveau Atom . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.2 Purcell-Effekt im Drei-Niveau Atom . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.3 Adiabatische Passage im Drei-Niveau Atom . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2.4 Nicht-adiabatische Abweichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.2.5 Effizienz der Photonenerzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.2.6 Simulation der adiabatischen Passage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3 Photonenstatistik und kollektive Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.1 Charakterisierung einer Einzelphotonenquelle . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.2 Stationäre Lichtquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.3.3 Unabhängig emittierende Atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.3.4 Ratenmodell eines N-Atom-Resonator-Systems . . . . . . . . . . . . . 38 2.3.5 Effektives Zwei-Niveau-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.3.6 Dynamik eines einzelnen Atoms im Resonator . . . . . . . . . . . . . 48 3 Experimenteller Aufbau 51 3.1 Prinzip des Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.2 Lambda-System in Rubidium 85 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.3 Der asymmetrische optische Resonator hoher Finesse . . . . . . . . . . . . . . 56 3.4 Hanbury-Brown & Twiss Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.5 Charakteristika der Atomquelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.6 Fluoreszenzdetektor zum Nachweis der Atome . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.7 Das Lasersystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 iv
INHALTSVERZEICHNIS v 4 Experimentelle Ergebnisse 65 4.1 Vakuum-stimulierte Ramanstreuung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.1.1 Anregungsspektren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.1.2 Adiabatisches Folgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.2 Die gepulste Einzelphotonenquelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.2.1 Gepulste Photonenstatistik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.2.2 Konditionierte Erzeugung einzelner Photonen . . . . . . . . . . . . . . 78 4.3 Kontinuierliche Photonenerzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.3.1 Anregungsspektren mit Rückpumplaser . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.3.2 Übergang von nicht-klassischem zu klassischem Licht . . . . . . . . . 83 4.3.3 Kooperative Emission in den Resonator . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.4 Bunching gepulst emittierter Photonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 5 Zusammenfassung und Ausblick 93 A Mittlere Kopplungsstärke an den optischen Resonator 96 B Nicht-hermitesche spektrale Zerlegung der Dichtematrix 99 Literaturverzeichnis 101
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3.2. Lambda-System in Rubidium 85 5
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Kapitel 4 Experimentelle Ergebnisse
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4.1. Vakuum-stimulierte Ramanstreuu
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4.2. Die gepulste Einzelphotonenque
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4.3. Kontinuierliche Photonenerzeug
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4.4. Bunching gepulst emittierter P
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4.4. Bunching gepulst emittierter P
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Kapitel 5 Zusammenfassung und Ausbl
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Atoms Antibunching. Das emittierte
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85 Rb 5S 1/2 F=2 5S 1/2 5P 3/2 F=3
Seite 105 und 106:
Anhang B Nicht-hermitesche spektral
Seite 107 und 108:
Literaturverzeichnis [1] R. Feynman
Seite 109 und 110:
LITERATURVERZEICHNIS 103 [28] M. He
Seite 111 und 112:
LITERATURVERZEICHNIS 105 [58] N. V.
Seite 113 und 114:
LITERATURVERZEICHNIS 107 [90] P.W.H
Seite 115 und 116:
Danksagung Zum Schluss möchte ich
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