Bamper Divider -Wikipedia、無料百科事典

ビーム仕切り 、 バンドル 、 ファイバープレート ^[a] 、 半透明ミラー ^[b] – 光ビームを2つの部分に分割する光学装置。これは、干渉計を含む多くの光学実験および測定機器の重要な部分であり、光ファイバーテレコミュニケーションでも広く使用されています。 ^[初め] 。

最も一般的な形であるキュービックでは、2つの三角形のガラスプリズムで構成され、ポリエステル、エポキシ、またはウレタンの接着剤でベースに接着されています。樹脂層の厚さは調整可能であるため、特定の波長の半分が1つの「ポート」（つまり、額の額）を通る光の半分が反射され、残りの半分は妨害された全体的な内部反射の効果によって伝達されます。 Wollastonのプリズムのように、偏光ビーム（偏光子）の除数では、両側材料を使用して、光をさまざまな偏光の束に分割します。

別の解決策は、セミプラスチックミラー、ガラス、またはプラスチックを使用して、透明な薄い金属コーティング、現在は通常アルミニウムで、ペアから埋め込まれています。堆積物の厚さが選択され、部品（通常は照射の半分）光が45°の角度で落ち、非焼き付けコーティングが送信され、残りが反射されます。写真で使用されている非常に薄い半シルバーミラーは、セミア-xyミラーと呼ばれることもあります。過去には、反射コーティングによる吸収の結果としての光の損失を減らすために、シートが使用され、高度に研磨された金属が使用され、穴が穴に隠されており、透過の希望の反射率が得られました。さらに後で、金属をガラスにスプレーして不連続コーティングを形成し、連続コーティングの小さな領域を化学的または機械的に除去して、銀メッキの半分を取得しました。

メタリックコーティングの代わりに、二色の光学コーティングを使用できます。その特性に応じて、透過との反射の比率は、落下光の波長によって異なります。いくつかの楕円形のヘッドライトでは、二色の鏡を使用して、望ましくない赤外線（熱）を分離し、レーザー構造の出力カップリングとして分離します。

ビームマニホールドの3番目のバージョンは、ミラーディクロイックプリズムです。これは、二色性光線コーティングを使用して、入ってくる光ビームを一連のスペクトルの異なる出力ビームに分割します。このようなデバイスは、3つのコンバーターと3台のテクニカラーカメラを備えたカラフルなテレビカメラで使用されていました。現在、3つのCCDマトリックスを備えた最新のカメラで使用されています。光学的に類似したシステムは、反対のシステムが3-LCDプロジェクターのビームコレクターとして使用されます。このプロジェクターでは、3つの個別のモノクロLCDディスプレイに照らして、投影のために1つのカラー画像に組み合わされます。

PONネットワーク用のシングルモードファイバーで仕切りを分割して、単一モード動作を使用してビームを分割します。マニホールドは、「一緒に」2つの繊維の物理的な組み合わせを通じて作成され、Xが作成されます。

1つのレンズと1つの展示を備えた二重画像の立体写真のレンズのスターターとして使用される鏡またはプリズムのシステムは、「ビーム除数」と呼ばれることもあります。これは、単に光線をリダイレクトするペアのペアであるため、これは誤解を招くものです。ビームマニホールドと同様の鏡またはプリズムブロックの立体写真の非常に珍しいスターターでは、反対の関数を実行し、2つの異なる視点からオブジェクトのビューをカラーフィルターを介して適用して、アナグリフ3D画像の直接生産を可能にします。

Poddersは、Macha-Zehnder干渉計のように、光束を再結合するために時々使用されます。この場合、2つの着信ビームと潜在的に2つの発信バンドルがあります。ただし、2つの発信バンドルの振幅は、入力バンドルのそれぞれから導出された振幅の合計であり、2つの発信バンドルの1つが振幅がゼロになる可能性があります。エネルギーを保存するためには、少なくとも1つの発信バンドルの位相シフトが必要です。たとえば、空気中の偏光波がガラスなどの誘電表面に当たり、光波の電界が表面の表面にある場合、反射波には位相シフトがあります

${displaystyle pi、}$

一方、放送波には位相シフトがありません。このような動作は、フレネル方程式によるものです ^[2] 。これは、導電性（金属）コーティングによる部分的な反射には適用されません。そこでは、すべてのパスで他の位相シフトが発生します（反射および送信）。位相シフトの詳細は、ビーム仕切りのタイプとジオメトリに依存します。

クラシックストラタイトビーム仕切り [ 編集 | コードを編集します ]

2つの着信バンドルを備えたビーム除体の場合、両方の入力、2つの出力フィールドに電界が落ちる電界を持つ梁のクラシックストラタイト分裂者を使用して

${displaystyle e_ {c}}$

私

${displaystyle e_ {d}}$

入り口に直線的に関連しています

${displaystyle e_ {a}}$

私

${displaystyle e_ {b}}$

次のように：

${displaystyle {begin {bmatrix} e_ {c} \ e_ {d} end {bmatrix}} = {begin {bmatrix} r_ {ac}＆t_ {bc} \ t_ {ad}＆r_ {bd} end {bmatrix} {bmatrix} {bmatrix} {bmatrix} } \ e_ {b} end {bmatrix}}、}$

ここで、2×2マトリックスはビームマニホールドのマトリックスですが、

${displaystyle r}$

反射係数です

${displaystylet}$

通過係数 （。） ボトムインデックスがこのパスを示している、ビーム仕切りを通る特定のパスに沿ったライト。 （値は光の偏光に依存します）。

仕切りが光ビームのエネルギーを失わない場合、総出力エネルギーは総入力エネルギーで均等化できます。

${displaystyle | e_ {c} |^{2}+| e_ {d} |^{2} = | e_ {a} |^{2}+| e_ {b} |^{2}。}$

この要件は、ビーム仕切りのマトリックスがUnitarであることを意味します。

一般的なUnitarマトリックス2×2をリードします

エネルギー維持の要件は、反射係数と透過率係数との関係を与えます。

${displaystyle | r_ {ac} |^{2}+| t_ {ad} |^{2} = | r_ {bd} |^{2}+| t_ {bc} |^{2} = 1}$

と

${displaystyle r_ {ac} t_ {bc}^{*}+t_ {ad} r_ {bd}^{*} = 0、}$

どこ ”

${displaystyle ^{*}}$

「組み合わせた結合を意味します。拡大することで、誰でも保存できます

${displaystyle r}$

私

${displaystylet}$

振幅と位相のコンポーネントと結合された数値として。例えば：

${displasyStle r_ {ac} = | r_ {ac} | e^{iphi _ {ac}}}}$

位相係数は、この表面を反映または送信するときに、バンドルの位相シフトの可能性を考慮します。その後、それは取得されます：

${displayswlet |$

単純化された後、関係は次のように見えます。

${displaystyle {frac {| r_ {ac} |} {| t_ {ad} |}} = – {frac {| r_ {bd} |} {| t_ {bc} |}} e^{{i（phi _ {ad} -phi _ {bd}+ph _ _ _ _ _i _ _i }、}$

いつ真実なのか

${displaystyle phi _ {ad} -phi _ {bd}+phi _ {bc} -phi _ {ac} = pi、}$

次に、解釈要素が-1に簡素化されます。この新しい条件を使用して、両側を均等化することにより、それは取得されます：

${displaystyle {frac {1- | t_ {ad} |^{2}} {| t_ {ad} |^{2}}}} = {frac {1- | t_ {bc} |^{2}} {| t_ {bc} |^{2}}}}}$

上記のエネルギー維持要件からの置換が行われた場所

${displaystyle | r_ {ac} |^{2} = 1- | t_ {ad} |^{2}。}$

これは解決策につながります：

${displaystyle | t_ {ad} | = | t_ {bc} | equiv t}$

そして同様に

${displaystyle | r_ {ac} | = | r_ {bd} | equiv R.}$

したがって、それはそれに従います

${displaystyle r^{2}+t^{2} = 1。}$

層状分ビダーを説明する制限を決定した後、初期式を次のように処方できます ^[3]

${displaystyle {begin {ad}}＆re {iphi _ _ {bd}} end {bmatrix} {begin {bmatrix} e_ {a} \ e_ {b} end {bmatrix}。}}}$

実験アプリケーション [ 編集 | コードを編集します ]

ポッダーは、精神実験と、物理学の他の分野だけでなく、量子力学と相対性の理論によって解釈される物理実験の両方で使用されました。それらは次のとおりです：

• 1851年のフィゾー実験では、水中の光の速度を測定する
• 光の速度に対するエーテルの影響を測定するための1887年のMichelson-Morleyの実験
• Morley-Millerの実験 ^[4] 1887年の実験の不確実な結果を繰り返す1902年から1904年まで
• デイトナC.ミラー実験 ^{[5] [6] [7] [8] [9]} 1925年から1926年まで、ウィルソン山の光の速度に対するエーテルの影響を測定するために520万件の測定値を測定し、金色の魚の星座を示しています
• Ekspermentハンマー ^[十] 1935年から、巨大な容器の光の速度に対する地球の動きの影響を調べるために
• 1932年のケネディ・ザンディケの実験は、光の速度と測定装置の速度の独立性を調べる
• ベラ実験 ^[11] （1972年頃）量子絡み合いの結果を示すために、ローカルな隠れ変数を除外しようとする試み
• Wheelerの選択肢が遅れた実験 ^[12番目] 1978年、1984年、その後のテストからテストします。つまり、光子は波や粒子のように振る舞うことを意味します。
• Felix（レーザー干渉計X線を使用した自由軌道実験）実験は2000年に提案され、量子の重ね合わせが時空の湾曲に依存するというPenroseの解釈をテストしました
• Elitzur-Vaidman爆弾テスター（相互作用のない測定を含む）、および量子計算の他の領域を含むさまざまな実験で使用されるMacha-Zehnderの干渉計。

2つの単一ファッションの入力フィールドが確立され、アンヒリック演算子によってマークされています

${displaystyle {hat {a}} _ {0}、{hat {a}} _ {1}、}$

ビームマニホールドの2つの入り口港に該当します。シンボルでマークされた2つの出力フィールド

${displaystyle {hat {a}} _ {2}、{hat {a}} _ {3}、}$

次のように、入力フィールドに直線的に関連しています ^[13] ：

${displaystyle left（{begin {matrix} {hat {a}} _ {2} \ {hat {a}} _ {3} end {matrix}}右） _ {0} \ {hat {a}} _ {1} end {matrix}}右）。}}$

変換マトリックス係数を取得するには、フィールドのフィールドがあることを考慮に入れてください。

${displaystyle [{hat {a}} _ {i}、{hat {a}} _ {j}^{dagger}] = delta _ {ij}}$

私

${displaystyle [{hat {a}} _ {i}、{hat {a}} _ {j}] = 0。}$

どこ：

${displaystyle {hat {a}} _ {i}}$

– 消滅オペレーター、

${displaystyle {hat {a}} _ {j}^{dagger}}$

– 作成オペレーター（シンボル

${displaystyle（）^{dagger}}$

hergritic結合を意味します）、

${displaystyle delta _ {ij}}$

– デルタクロネッケラ、

[] – 整流子として定義されています

${displaystyle [a、b] = ab-ba。}$

上記は、ビームエネルギーのエネルギーとともに、次の制限セットをもたらします。

${displaystyle | r ‘| = | r | ,, | t’ | = | t | ,, | r |^{2}+| t |^{2} = 1}$

${displaystyle r^{*} t ‘+r’t^{*} = r^{*} t+r’t’^{*} = 0。}$

誘電ビーム分裂者では50％：50％反射と送信ビームの相

${displaystyle e^{pm i {frac {pi} {2}}} = pm i。}$

反射ビームがの位相で遅延していると仮定して

${displaystyle {frac {pi} {2}}、}$

入力フィールドと出力フィールドは次のように関連しています。

${displaystyle {hat {a}} _ {2} = {frac {1} {sqrt {2}}}左（{hat {a}} _ {0}+i {hat {a}}}} _ {1} right） t {2}}}左（i {hat {a}} _ {0}+{hat {a}} _ {1}右）。}}$

この変換に関連する単位変換はです

${displaystyle {hat {u}} = e^{i {frac {pi} {4}}左（{hat {a}}} _ {0}^{dagger} {hat {a}} _ {1}+{hat {a}} _ {{1} {{a}}}} _ {{a}} {{a}}} }右）}。}$

このUnitarrierマトリックスを使用して、トランスを次のように保存することもできます。

${displaystyle left({begin{matrix}{hat {a}}_{2}\{hat {a}}_{3}end{matrix}}right)={hat {U}}^{dagger }left({begin{matrix}{hat {a}}_{0}\{hat {a}}_{1}end{matrix}}right){hat {U}}.}$

量子計算でのアプリケーション [ 編集 | コードを編集します ]

2000年、Knill、Laflamme、およびMirurn（KLM Protocol）は、個々の光子のビーム除数、位相シフター、光度、およびソースからのみ普遍的な量子コンピューターを作成できることを証明しました。このプロトコルでqubitを形成する状態は、2つのmodを持つ1つの光子の状態です。つまり、状態

${displaystyle | 01>}$

${displaystyle | 10>}$

（。） 。ボゴラブ変換をシミュレートすることが可能です （。） 2つの方向圧縮真空状態の可用性を考慮して、ビームディストリビューター、位相シフター、および光検出器を使用した光の量子状態。この設定は、KLMプロトコルに相当するガウスとの類似性を示しています。 ^[14] このシミュレーション手順の主な要素は、ビーム仕切りが圧縮変換と同等であるという事実です。 部分的 時間を逆転させます。