[김윤호 교수 연구실] 결맞음 시간에 무관한 열광원의 2차 간섭 현상, Second-order temporal interference with thermal light: Interference beyond the coherence time

결맞음 시간에 무관한 열광원의 2차 간섭 현상
Second-order temporal interference with thermal light: Interference beyond the coherence time

김윤호 교수 연구실의 인용섭 박사와 영국 Portsmouth 대학의 Vincenzo Tamma 박사는 공동연구를 통해 열광원을 이용하여 결맞음 시간에 독립적인 광학적 간섭현상을 최초로 관측하고 이 연구 결과를 Physical Review Letters 지에 게재하였다 (2017. 12. 28).
광학적 간섭 현상은 간섭계의 경로차이가 빛의 결맞음 시간보다 작을때에만 가능한 것으로 지금까지 알려져 있었다. 본 연구에서는 열광원의 2차 간섭현상을 이용해 빛의 결맞음 시간에 완전히 독립적인 새로운 간섭현상을 관측하였다. 이 실험 결과는 일반적인 물리적 직관과는 확연히 다른 결과이며 광학적 정밀측정 등의 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

We report the observation of a counterintuitive phenomenon in multipath correlation interferometry with thermal light. The intensity correlation between the outputs of two unbalanced Mach-Zehnder interferometers (UMZIs) with two classically correlated beams of thermal light at the input exhibits genuine second-order interference with the visibility of 1/3. Surprisingly, the second-order interference does not degrade at all no matter how much the path length difference in each UMZI is increased beyond the coherence length of the thermal light. Moreover, the second-order interference is dependent on the difference of the UMZI phases. These results differ substantially from those of the entangled-photon Franson interferometer, which exhibits two-photon interference dependent on the sum of the UMZI phases and the interference vanishes as the path length difference in each UMZI exceeds the coherence length of the pump laser. Our work offers deeper insight into the interplay between interference and coherence in multiphoton interferometry.