Amplification paramétrique, sans bruit, continue, d'images en cavité - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Noiseless parametric continuous images amplification in an optical cavity

Amplification paramétrique, sans bruit, continue, d'images en cavité

Laurent Lopez
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 838064

Résumé

This thesis studies both theoretically and experimentally continuous images amplification
thanks to an optical parametric oscillator.
First, we study classically the properties of special optical cavities called transverse degenerate
cavities. We develop a formalism to understand the transmission of an image through
any paraxial cavity. We illustrate this formalism by studying a particular cavity: the semiconfocal
cavity. Then, we study the transmission and the second harmonic generation of an
image trough a perfect imaging cavity, the self imaging cavity.
Second, we investigate theoretically the spatial features of quantum noise generated by an
OPO below threshold. The effect of the finite size of the non-linear crystal on the squeezed
vacuum using a confocal cavity is investigated. This study is extended to a self-imaging cavity,
showing the possibility of local EPR beams generation.
We then focus on some particularities of image amplification. We built an OPO model
as close as possible to the experiment. The features of the cavity are optimized for noiseless
amplification.
Finally, in an experimental part we study the amplification of images thanks to a transverse
degenerate OPO below threshold. The study is performed with an hemi-confocal cavity
with a type II crystal and a confocal one with a type I crystal. The quantum feature of
the images is proved. The noise factor of the amplifier is measured, proving a ”noiseless”
operation.
Ce mémoire présente une étude théorique et expérimentale de l'amplification continue d'images à l'aide d'un oscillateur paramétrique optique (OPO).
Une première partie est consacrée aux propriétés classiques de cavités nécessaires à l'imagerie, dites "dégénérées en modes transverses". On étudie tout d'abord théoriquement le problème général de la transmission d'une image à travers une cavité quelconque.
Ensuite, deux exemples de cavités dégénérées sont abordés: la cavité hémi-confocale puis la cavité autoimageante. Ensuite les propriétés quantiques spatiales du vide émis par un oscillateur paramétrique optique sous le seuil d'oscillation sont abordées. On traite tout d'abord l'effet de la taille finie du milieu non-linéaire sur la compression de bruit locale en sortie d'un OPO en cavité confocale. Cette étude est étendue au cas de la cavité auto-imageante où l'on montre la possibilité de générer des faisceaux EPR locaux.
Une troisième partie est consacrée à l'amplification optique au niveau quantique. On construit un modèle théorique d'OPO monomode aussi proche que possible de notre expérience. Nous étudions ensuite le problème de l'optimisation des caractéristiques de l'OPO pour l'amplification sans bruit.
Enfin une partie expérimentale étudie l'amplification d'images à l'aide d'un OPO dégénéré en modes transverses sous le seuil d'oscillation. Cette étude est réalisée tout d'abord en cavité semi-confocale avec un cristal de type II puis en cavité confocale avec un cristal de type I. Nous prouvons le caractère quantique des images amplifiées. Le facteur de bruit du système est caractérisé, prouvant un régime d'amplification "sans bruit".
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Dates et versions

tel-00130058 , version 1 (08-02-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00130058 , version 1

Citer

Laurent Lopez. Amplification paramétrique, sans bruit, continue, d'images en cavité. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00130058⟩
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