�ber die Frequenz�nderung des Lichtes durch Variation des optischen Weges

G. Cario, J. Franck

Doktor der Naturwissenschaften

O. Jennrich

Strahlungsdruckrauschen, thermisches Rauschen, Standard Quanten Limit der Interferometrie In modernen Experimenten zum interferometrischen Nachweis von Gravitationswellen ist die Frage nach den grundlegenden Grenzen einer interferometrischen La ¨ngenbestimmung von sehr großer Bedeutung.Die Ursache dieser Begrenzung ist zum einen das thermische Rauschen der optischen Komponenten im Interferometer, welches fu ¨r den Fall sehr kleiner Temperaturen gegen das durch die HEISENBERGsche Unscha ¨rferelation gegebene Quantenrauschen geht.Eine weitere Grenze wird durch die Effekte der Photonenstatistik gegeben.Diese erzeugt einerseits durch das Rauschen des Nachweisprozesses eine scheinbare La ¨ngena ¨nderung des Interferometers, andererseits u ¨bertra ¨gt sich die Photonenstatistik des Lichts durch den Impulsu ¨bertrag auf das Positionsrauschen der Spiegel.Da diese beiden Rauschprozesse in verschiedener Art von der Lichtleistung im Interferometer abha ¨ngen, existiert eine optimale Leistung fu ¨r den Betrieb eines Interferometers.Dabei muß die Korrelation der beiden Rauschprozesse, die durch die Bewegung des Spiegels hervorgerufen wird, beru ¨cksichtigt werden.Zur theoretischen Betrachtung des Problems wurde eine alternative Formulierung des Standard Quanten Limits verwendet, die es erlaubt, die Orts-und Impulsunscha ¨rfen der optischen Komponenten spektral aufgelo ¨st darzustellen.Im experimentellen Teil dieser Arbeit wurde ein Experiment zur Untersuchung des Strahlungsdruckrauschens und des thermischen Rauschens konzipiert und aufgebaut.Zentraler Bestandteil des Experimentes ist ein FABRY-PEROT-Resonator hoher Finesse, der aus zwei monolithisch aufgeha ¨ngten Spiegeln besteht.Zur seismischen Isolation sind die Spiegel an einem System von Mehrfachpendeln und seismischen Vorisolatoren befestigt.Der Nachweis der La ¨ngena ¨nderung des Resonators erfolgte u ¨ber das POUND-DREVER-HALL-Verfahren.MIt Hilfe eines Simulationsprogrammes wurden die Parameter des Resonators, der Spiegel und der Aufha ¨ngung bezu ¨glich der Empfindlichkeit des Experimentes auf Strahi B. POUND-DREVER

G. Wilpers

Harry Paul

Abstract Der kürzlich von Glauber entwickelte quantenmechanische Formalismus zur Beschreibung des von optischen Lichtquellen ausgestrahlten Lichtes wird auf zwei optische Schwebungsexperimente angewandt. Es handelt sich dabei um die Beobachtung optischer Schwebungsfrequenzen im Photostrom, wenn das auf die Photokathode fallende Licht a) aus zwei inkohärenten Lichtstrahlen verschiedener Frequenz besteht (das Forrester‐Experiment zum Nachweis optischer Schwebungen zwischen unabhängig erzeugten Lichtstrahlen) und b) sich aus zwei kohärenten Teilstrahlen zusammensetzt, deren Wegunterschied viel größer ist als die durch die natürliche Linienbreite definierte Kohärenzlänge (die von Givens vorgeschlagene Abänderung des Alford‐Gold‐Experimentes). Wird im Fall b) eine Schwebungskomponente des Photostroms mit einer im Vergleich zur natürlichen Linienbreite des Lichtes großen Genauigkeit ausgesiebt, dann ist das Auftreten einer Interferenzstruktur (bedingt durch elektrische Interferenzen im Schwingkreis) in der Intensität dieser Schwebungskomponente zu erwarten (Maxima und Minima in Abhängigkeit vom Wegunterschied der Teilstrahlen). — Die erhaltenen Resultate stehen im Einklang mit den bereits vorliegenden Ergebnissen klassischer Rechnungen.

Monika A. M. Marte

Abstract In optischen Hochpräzisionsexperimenten ist heute eine so atemberaubende Genauigkeit erreicht worden, daß man an die natürliche Grenze des Quantenrauschens von Licht stößt. Doch gerade Licht mit ausgeprägten Quanteneigenschaften ermöglicht es, diese Grenze zu umgehen. In ‚gequetschten Zuständen’︁ (squeezed states) ist das Quantenrauschen des Lichts durch eine geeignete nichtlineare Wechselwirkung so umverteilt, daß man die Heisenbergsche Unschärferelation ‚überlisten’︁ kann.