Utilisation des faisceaux correles au niveau quantique produits par un oscillateur parametrique optique en spectroscopie de grande sensibilite

High sensitivity spectroscopy using quantum correlated beams generated by an optical parametric oscillator

• Auteur / Autrice : CATHERINE SCHWOB
• Direction : Claude Fabre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

La sensibilite des experiences de spectroscopie avec des sources de lumiere classiques est limitee, au mieux, par le bruit de photons des faisceaux. L'oscillateur parametrique optique (opo) produit des faisceaux dont les fluctuations sont correlees au niveau quantique. Leur utilisation en spectroscopie peut donc permettre de reduire le bruit de fond de la mesure en dessous de la limite quantique standard. La partie experimentale de cette these consiste a observer le signal d'absorption de la transition 4s-5s du potassium sur l'un des faisceaux jumeaux. La mesure est effectuee sur la difference entre l'intensite du faisceau signal et celle du faisceau complementaire en balayant la frequence du laser a semi-conducteur qui fournit le second photon de la transition. Pour un faisceau signal de 6 mw produit par un opo continu et un faisceau du laser a semi conducteur de 20 mw, nous avons observe une absorption relative de 2. 5 10#-#7 sur une bande passante de 3 hz. Ce tres faible signal a ete detecte avec un bruit de fond reduit de 35% par rapport a la limite quantique standard. Sur le plan theorique, nous avons approfondi le modele decrivant les champs produits par generation parametrique. Jusqu'a present, les theories sur le fonctionnement de ces sources de lumiere non classique etaient basees sur un modele en onde plane. Nous avons affine ce modele en prenant en compte la structure gaussienne de la lumiere. Dans un premier temps, nous avons analyse le fonctionnement multimode transverse de l'opo. Puis, du point de vue de la reduction des fluctuations quantiques des champs, nous avons etudie les modifications des predictions du modele en onde plane, dues aux effets transverses.