Réduction du bruit quantique de la lumière par une cavité bistable - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1992

Réduction du bruit quantique de la lumière par une cavité bistable

Résumé

The aim of this thesis is to study quantum noise reduction in the electromagnetic field, both from the theoretical and experimental point of view. First, the calculation of noise spectra is derived using an "input-output" formalism, which describes the modification of the fluctuations of the field by the cavity and takes into account the fluctuations introduced by the non linear medium. This formalism is applied to a cavity containing a Kerr medium. This simple model gives us a figure of merit allowing us to classify different non linear media for their use in quantum noise reduction. A set of motionless atoms appears to be a very good medium. The detailed calculations of the noise spectra are performed within the two level atom model, using the "input-output" formalism. They confirm the conclusions of the simple model. The experimental part of this thesis is devoted to the realisation of a magneto-optical trap which gives us a cloud of nearly motionless cesium atoms as a non linear medium. The interaction of these atoms with an optical cavity gives us two results. First, we obtain a laser oscillation due to a Raman gain in the trapped atoms. Second, we observe optical bistability and instabilities. The last part of this thesis considers the difficulties of measuring the quantum noise of light and gives preliminary results concerning the noise in the light after having interacted with the bistable cavity.
L'objet de cette thèse est l'étude théorique puis expérimentale de la possibilité de réduire les fluctuations d'origine quantique de la lumière, à l'aide d'une cavité optique bistable contenant un milieu non linéaire. Le calcul des spectres du bruit de la lumière sortant d'une telle cavité optique est présenté à l'aide d'un formalisme "entrée-sortie" permettant de décrire la modification des fluctuations du champ électromagnétique par la cavité, et de tenir compte des fluctuations éventuellement ajoutées par le milieu non linéaire. Ce formalisme est appliqué au cas où le milieu non linéaire est un effet Kerr pur. Ce modèle simple nous permet de dégager un critère pour comparer les qualités des différents milieux existants pour la réduction du bruit quantique. Un milieu composé d'atomes immobiles est de ce point de vue un bon candidat. Cependant, à cause des propriétés spécifiques liées aux résonances atomiques, il nécessite un calcul détaillé des spectres de bruit qui est fait avec le modèle à deux niveaux et le formalisme "entrée-sortie". Ces calculs confirment la possibilité de réduire les fluctuations quantiques de la lumière avec des atomes immobiles. La partie expérimentale de cette thèse décrit la réalisation d'un piège magnéto-optique fournissant un nuage d'atome de césium presque immobiles. L'interaction de ces atomes piégés avec une cavité optique nous a permis d'observer deux phénomènes, dont une oscillation laser due à un gain par effet Raman stimulé dans les atomes froids. L'autre phénomène est la bistabilité optique, parfois accompagnée d'instabilités, dues à la non-linéarité du milieu et à la contre-réaction optique de la cavité. La dernière partie de ce mémoire discute les difficultés de la mesure du bruit quantique de la lumière et présente des mesures préliminaires du bruit de la lumière ayant intéragi avec la cavité bistable.
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Dates et versions

tel-00011884 , version 1 (09-03-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011884 , version 1

Citer

Laurent Hilico. Réduction du bruit quantique de la lumière par une cavité bistable. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1992. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011884⟩
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