Zur kontrollierten Erzeugung einzelner Photonen in einem optischen Resonator hoher Finesse werden einzelne Drei-Niveau Atome eingesetzt. Ein von außen eingestrahlter Laserpuls pumpt einen Zweig eines Ramanübergangs im Atom, während das Vakuumfeld des umgebenden Resonators eine Emission entlang des anderen Zweigs stimuliert. Dabei strahlt das Atom ein einzelnes Photon in den Resonator ab. Dieses wird durch den Auskoppelspiegel des Resonators gerichtet in den freien Raum emittiert. Über einen Hanbury-Brown & Twiss-Aufbau lässt sich die nicht-klassische Photonenstatistik der einzelnen Photonen nachweisen. Zudem wird ein Ramanlaser-ähnliches System untersucht, in dem eine kleine Zahl von Atomen zunächst unabhängig voneinander in den Resonator abstrahlt. Mit steigender Atomzahl zeigen sich erste Anzeichen kollektiver Effekte, da die Atome über die Kopplung an eine gemeinsame Mode des Resonators zunehmend in Wechselwirkung treten.
Translated abstract:
For the controlled generation of single photons in a high-finesse optical cavity individual three-level atoms are used. An external laser pulse pumps one branch of a Raman transition in the atom, while the vacuum field of the surrounding cavity stimulates the emission on the other branch. Thereby the atom radiates a single photon into the resonator. This photon is emitted through the output coupler of the cavity into a single mode of free space. Using a Hanbury-Brown & Twiss setup the non-classical photon statistics of the individual photons can be proven. Furthermore a system similar to a Raman laser is examined, in which a small number of atoms radiates independently into the resonator. With rising atomic number first signs of collective effects arise, since the atoms interact increasingly via their coupling to the common cavity mode.
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