Réduction du bruit de photon à l'aide d'un asservissement sur des faisceaux jumeaux produits par un oscillateur paramétrique optique - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1991

Réduction du bruit de photon à l'aide d'un asservissement sur des faisceaux jumeaux produits par un oscillateur paramétrique optique

Résumé

We present two experiment that demonstrate intensity noise reduction in light below the standard quantum noise level. A first experiment establishes a reduction of 86 % in the intensity difference noise spectrum of twin beams generated by an Optical Parametric Oscillator. The second experiment exploits this intensity correlation between the twin beams and uses one beam to electro-optically control the other, generating a single beam whose intensity noise is reduced 24 % below the shot noise level. General theories are presented for both processes using a semi-classical input-output formalism. Control configurations are examined where the noise reduction is effected directly from one beam to the other (feedforward), or indirectly through the pump beam (feedback). We determine the maximum amount of noise reduction that may be obtained from active control and detail for these configurations the limitations imposed by constraints of causality and stability. Finally, we demonstrate the equivalence of the semi-classical model with a "corpuscular" photon model in the small fluctuation limit, which we substantiate using Monte-Carlo simulation.
(Thèse en anglais) Nous présentons deux expériences qui mettent en évidence une réduction du bruit d'intensité de la lumière en dessous de la limite quantique normale. Dans la première expérience, nous avons mettons en évidence une réduction de 86 % dans le bruit mesuré sur la différence entre les intensités des deux faisceaux "jumeaux" produits par un Oscillateur Paramétrique Optique. Dans la seconde expérience, nous exploitons cette corrélation d'intensité entre les faisceaux jumeaux : la mesure de l'intensité d'un des faisceaux jumeaux est utilisée pour réduire les fluctuations d'intensité de l'autre faisceau par une méthode de correction électro-optique. Nous avons ainsi obtenu un seul faisceau dont le bruit d'intensité est réduit de 24% en dessous du bruit quantique normal, ou bruit de grenaille. Nous présentons en outre une analyse théorique générale pour les deux expériences, en faisant appel à un modèle semi-classique de type entrée-sortie : sont étudiées successivement des configurations dans lesquelles la correction est appliquée directement sur l'autre faisceau (correction en aval), ou indirectement sur le laser de pompe (correction en amont). Nous calculons la réduction de bruit maximale qui peut être obtenue par de tels systèmes d'asservissement et détaillons les limites imposées par les contraintes de causalité et de stabilité. Pour terminer, nous démontrons l'équivalence, dans la limite des petites fluctuations, entre le modèle semiclassique et un modèle "corpusculaire" de description des photons. Une simulation numérique de type Monte-Carlo corrobore ce résultat.
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Dates et versions

tel-00011880 , version 1 (09-03-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011880 , version 1

Citer

Jérome Mertz. Réduction du bruit de photon à l'aide d'un asservissement sur des faisceaux jumeaux produits par un oscillateur paramétrique optique. Atomic Physics [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1991. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011880⟩
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