Estudio del mecanismo de la generación de la coherencia en la emisión estimulada con fotones libres

Simple item page
dc.contributor.advisorTorres Amaris, Rafael Ángel
dc.contributor.authorBorrero Landazabal, Daniel Fernando
dc.date.accessioned2024-03-04T00:40:02Z
dc.date.available2020
dc.date.available2024-03-04T00:40:02Z
dc.date.created2020
dc.date.issued2020
dc.description.abstractLa emisión estimulada se caracteriza por ser el único fenómeno que permite clonar el estado cuántico de un fotón, es decir, el fotón emitido tiene la misma energía, polarización y está en fase con el fotón incidente. Este hecho diferencia la emisión estimulada de la espontánea, en la cual el fotón emitido tiene una energía, polarización y fase aleatoria. Además, la emisión estimulada es el proceso fundamental para conseguir radiación coherente en un sistema LASER cuya coherencia está limitada solo por la emisión espontánea, debido a que el fotón emitido por emisión estimulada no es idéntico con el fotón emitido por emisión espontánea. No obstante, los modelos actuales para describir el estado de un fotón presentan la falencia de no poder distinguir entre dos fotones que tengan la misma energía y polarización, y más aún, ningún modelo asocia alguna fase a estos estados. En este trabajo se propone una nueva descripción del fotón como un paquete de ondas de estados coherentes, el cual se denomina aquí como un Fotón de Fase, y se demuestra que este estado constituye una representación válida del fotón, con la cual, se logra encontrar una función de onda que es solución a la ecuación de onda cuántica relativista del fotón, y que además tiene una fase global asociada, permitiendo así distinguir entre dos fotones que tengan la misma energía y polarización por medio de la fase asociada a cada fotón. Finalmente, haciendo uso de los operadores bosónicos de creación y aniquilación para estos fotones de fase, se modifica el Hamiltoniano de interacción de Jaynes-Cummings y se logra mostrar que esta descripción permite entenderla emisión estimulada como una clonación del estado del fotón, donde, además, los fotones comparten la misma fase y su estado es diferente a un fotón emitido por emisión espontánea.
dc.description.abstractenglishStimulated emission is the unique phenomenon that can clone a photon quantum state, i.e., the photon emitted by this process has the same energy, polarization and it is said to be in phase with the photon that stimulated the emission. This fact differentiates stimulated from spontaneous emission, in which the emitted photon is stimulated by the vacuum state, and thus, the photon has random energy, polarization and phase. Furthermore, stimulated emission is the fundamental phenomenon to obtain coherent radiation in a LASER system, whose coherence is limited only by spontaneous emission because a photon emitted by stimulated emission is different from one emitted by spontaneous emission, even if they have the same energy and polarization. However, the current models of the single-photon state only allow us to differentiate two photons by the energy or polarization, since there exists no phase associated to these single-photon states. In this thesis we argue that the single-photon state can be described as a wave-packet of coherent states, which we called Phase Photon, and we show that this description is a valid representation for the single-photon state, which leads to a wave function that, is solution to the quantum relativistic photon wave mechanics, and has a global phase associated, this characteristic phase allows us to tell apart between two photons that have the same energy and polarization. Finally, by using the bosonic operators for creation and annihilation of these Phase Photons, the Jaynes-Cummings interaction Hamiltonian is modified so that the stimulated emission can be understood as a quantum state cloning process, in which the photons share the same phase and has a different state from those photons emitted by spontaneous emission.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameFísico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/39736
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programFísica
dc.publisher.schoolEscuela de Física
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectCoherencia cuántica
dc.subjectEmisión estimulada
dc.subjectFotones libres.
dc.subject.keywordQuantum coherence
dc.subject.keywordStimulated emission
dc.subject.keywordFree photons.
dc.titleEstudio del mecanismo de la generación de la coherencia en la emisión estimulada con fotones libres
dc.title.englishStudy of the Mechanism for the Generation of Coherence in the Stimulated Emission Process with Free Photons∗ .
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
Files
Original bundle
Now showing 1 - 3 of 3
No Thumbnail Available
Name:
Carta de autorización.pdf
Size:
295.36 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
No Thumbnail Available
Name:
Documento.pdf
Size:
1.37 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
No Thumbnail Available
Name:
Nota de proyecto.pdf
Size:
1020.09 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
Collections
Física