相关斯托克斯--反斯托克斯散射的全量子扰动描述
量子物理
2025-09-30 v2 材料科学
光学
摘要
斯托克斯--反斯托克斯（Stokes--anti-Stokes, SaS）散射是指拉曼散射产生相关斯托克斯和反斯托克斯辐射的过程。最近的研究表明，这一过程可生成纠缠光子对，因而具有潜在的量子光子技术应用价值，但缺乏proper的量子理论描述。本文发展了一种对具有振动拉曼响应的介质中电极化的全量子推导，涉及量子化电磁场。我们采用海森堡算子量子扰动理论，求得材料电极化的解，指出一种类似四波混合的相关 SaS 散射在扰动的第一阶出现，完全刻画了非共振 SaS 光子对产生。我们还讨论如何从量子形式体系构建 SaS 散射的第三阶非线性光学介数，并指出其与经典场在刺激拉曼中的推导结果一致。
引用
@article{arxiv.2507.18751,
title = {Fully quantum perturbative description of correlated Stokes--anti-Stokes scattering},
author = {Raul Corrêa and Marcelo F. Santos and Carlos H. Monken and Ado Jorio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.18751},
year = {2025}
}
备注
22 pages, 2 figures. Title changed. Section 4 substantially changed. Appendices A and B included