Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Internationales Einheitensystem, Zwei Photonen-Metrologie, Quantenoptik, Absolut-Radiometrie, Chromatische Dispersion
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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International system of units, two photon metrology, quantum photonics, absolute radiometry, chromatic dispersion
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Anwendung der Zwei Photonen-Metrologie
Korrelierte Photonen zeigen einzigartige Eigenschaften, die vielversprechende Anwendungen im Bereich der Absolut-Radiometrie finden. Bei der parametrischen Fluoreszenz zerfallen einzelne Photonen von einem UV-Pumpstrahl in korrelierte Photonenpaare im IR-Bereich, unter Berücksichtigung der Energie und Impulserhaltung. Das Detektieren eines dieser Photonen gibt nicht nur Auskunft ueber die Existenz des zweiten Photons, sondern auch über dessen Energie und Richtung. Daraus ergeben sich vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten:
a) Messungen des Quantenwirkungsgrads von Empfängern
b) Spektrale Strahldichtemessungen von thermischen Quellen
c) Messung der Chromatischen Dispersion in optischen Fasern
Das Ziel dieses Projektes ist die Identifizierung und Quantifizierung der aktuellen Limitierungen der Zwei Photon-Metrology und es soll aufzeigt werden, wie die aktuelle Methoden verbessert werden können.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The Application of Two Photon Metrology
Correlated photon techniques may lead to applications in absolute radiometry. The techniques have the unusual characteristics that they are intrinsincally absolute and do not rely on any external radiometric standards. In the process of parametric fluorescence, individual photons from an UV pump beam decay in a non-linear crystal into pairs of correlated IR-visible photons under the restrictions of energy and momentum conservation. The detection in terms of energy and direction of one (visible) photon in the pair can be used to predict not only the existence of the other (IR) photon, but also its direction and energy.
The topics of immediate interest are :
a) quantum efficiency measurements,
b) absolute measurements of the spectral radiance of thermal sources,
c) measurement of chromatic dispersion in optical fibres.
The aim will be to identify and quantify the factors that currently limit the accuracy, reliability and usefulness of two photon metrology and evaluate wether alternative schemes or improved techniques or technology offer the promise of further improvement.
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Projektziele
(Deutsch)
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• Entwicklung der experimentellen Techniken für das Messen sehr kleiner optischen Leistungen
• Identifizierung und Quantifizierung der aktuellen Limitierung der Zwei-Photonen Metrolgie
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Projektziele
(Englisch)
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• Development of the experimental techniques needed for the measurement of very small optical flux.
• Identify the factors that currently limit the accuracy of two photon metrology
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Abstract
(Deutsch)
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In den letzten Jahren wurden Fortschritte erzielt. So konnte die Messunsicherheit (k=2) für die Empfängerkalibrierung von rund 70% in den 70iger Jahren auf rund 1% im Jahr 2000 verkleinert werden. Die erreichten Messunsicherheiten sind aber immer noch rund 100x grösser als die der „klassischen“ Kryoradiometrie. Hauptproblematik ist der grosse Strahlungsleistungunterschied zwischen dem Zählen einzelner Photonen und dem Messen des „klassischen“ Photostroms.
Zum jetzigen Zeitpunkt eignet sich die Zwei-Photonen-Metrologie noch nicht als „klassisch nutzbares“ Primärnormal. Anders sieht es bei der Kalibrierung von Photonenzählern (z.B. Photomultiplier im „photon counting regime“) aus: Hier kann die Verwendung der Quantenoptik durchaus Sinn machen. Andererseits ist die Nachfrage unserer Kundschaft diesbezüglich gering.
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Abstract
(Englisch)
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During the last few years some progress has been made. The total uncertainty of the absolute calibration of detectors decreased from 70% in the seventies down to 1% in the year 2000. However it is still about a factor of 100 higher than in “classical” optical radiation metrology based on cryogenic radiometers. The most important problem is the large difference between counting single photons and measuring “classical” photo currents. At present time “two photon metrology” is not an accessible approach for a primary standard for detector calibrations. It may be different at very low power levels (for example to calibrate photomultipliers in photon counting regime). However, there is only a little demand from our costumers for these kinds of services.
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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Das Projekt hat die Grenzen der Zwei-Photonen-Metrologie aufgezeigt. Eine direkte Anwendung der Technik in einem Primärnormal bringt zur Zeit noch keine Vorteile.
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Umsetzung und Anwendungen
(Englisch)
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The project has shown the limits of the two photon metrology. At present, a direct application of the technique in a primary standard is not adantageous.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Publikationen in Fachzeitschriften und Konferenzbeiträge
• Measurement of chromatic dispersion in optical fibers using pairs of correlated photons.
J. Brendel, H Zbinden, N. Gisin, Optics communications 151 (1998) 35-39.
•Combined effects of polarization mode dispersion and polarization dependent losses in optical fibers.
N. Gisin, R. Huttner, Optics Communications 142 (1997) 119-125.
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