nichtklassisches Licht

nichtklassisches Licht,

 

Licht, bei dem statistische Schwankungen bestimmter physikalischer Größen geringer sind als bei klassischem Licht; zu diesem gehören das Licht gewöhnlicher Lichtquellen (wie Sonne, Glühlampen, Gasentladungslampen) und das Laserlicht. Nach den Gesetzen der Quantenmechanik unterliegen alle physikalischen Größen des Lichts statistischen Schwankungen, die so beschaffen sind, dass entsprechend der heisenbergschen Unschärferelation das Produkt der Schwankungen von zueinander komplementären Größen (z. B. Amplitude und Phase der Lichtwelle beziehungsweise Photonenzahl und Phase des entsprechenden Photonenstroms) einen bestimmten Wert nicht unterschreiten kann (Quantenoptik). Bei klassischem Licht stehen die beiden Schwankungsgrößen in einem ausgewogenen Verhältnis, sind also in geeigneten Maßeinheiten gleich groß. Bei nichtklassischem Licht ist eine der beiden komplementären Schwankungsgrößen verkleinert, die andere dafür so stark vergrößert, dass die Unschärferelation nicht verletzt wird. Nichtklassisches Licht wird daher auch als »gequetschtes Licht« (englisch squeezed light) bezeichnet.

 

Zu einem anschaulichen Verständnis gelangt man bei der Betrachtung der mittleren Photonenzahl in einem vorgegebenen Zeitintervall. Bei Licht gewöhnlicher Lichtquellen schwankt sie sehr stark, das heißt die Photonen treten bevorzugt in Klumpen (Photonen mit geringem zeitlichen Abstand) auf, was große Intensitätsschwankungen verursacht. Dieses Licht wird als »geklumpt« (englisch bunched light) bezeichnet. Die geringste Klumpung von klassischem Licht und damit die geringsten Intensitätsschwankungen hat Laserlicht, es wird als »ungeklumpt« bezeichnet, obwohl die Abstände der Photonen keineswegs völlig gleichmäßig verteilt sind, sondern einer Poisson-Verteilung unterliegen. Bei einer bestimmten Art von gequetschtem Licht ist die Klumpung geringer als bei Laserlicht, die Photonen folgen einander in fast gleichen Abständen. Derartiges Licht wird »antigeklumpt« (englisch antibunched light) genannt. - Die Erzeugung von nichtklassischem Licht erfolgt in der Regel mit Methoden der nichtlinearen Optik aus Laserlicht, der experimentelle Nachweis durch Photonenzählung.