Effets résonants et cohérents dans un cristal dopé aux ions erbium : oscillations cohérentes de population et transparence induite électromagnétiquement - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Coherent and resonant interactions in an erbium doped crystal
coherent population oscillations and electromagnetically induced transparency

Effets résonants et cohérents dans un cristal dopé aux ions erbium : oscillations cohérentes de population et transparence induite électromagnétiquement

Résumé

Resonant optical excitation of an atomic system results in an enhanced non linear response and allows to control light with light even with low optical powers. Moreover some coherent light- matter interactions can reduce or destroy the important absorption of the laser beams at resonance. Two of these coherent and resonant interactions are studied in this thesis, coherent population oscillations (CPO) and electromagnetically induced transparency (EIT), using a Y2SiO5 (YSO) crystal lattice doped with isotopically pure erbium 167.

CPO occurs in a two level system excited by a modulated intensity leading to a population beat. In this work, CPO is used to demonstrate ultra-slow light propagation down to 3m/s in Er:YSO. Inhomogeneous broadening is specifically addressed in order to tuned both slowing down and transmission around 1.536 micron.

EIT is obtained in a 3-level lambda-like atomic system, when excited on each leg by 2 coherent fields. The hyperfine structure of 167-erbium ions in this low symmetry crystal lattice is studied by electron spin resonance spectroscopy and optical hole-burning spectroscopy in order to identify several lambda systems. In a dedicated experimental setup a sideband of a fast-amplitude modulation is filtered out in order to create the second coherent field. EIT is demonstrated for the first time in an erbium doped solid at 1.536 micron
L'excitation optique résonante de systèmes atomiques permet de bénéficier d'une réponse non linéaire exacerbée, qui ouvre la voie au traitement de la lumière par la lumière, même à faible intensité lumineuse. Certaines interactions lumière matière cohérentes permettent en outre de s'affranchir de la forte absorption associée à la résonance. Dans cette thèse deux effets cohérents et résonants ont été explorés dans un cristal d'Y2SiO5 (YSO) dopé aux ions erbium, isotope 167 : les oscillations cohérentes de populations (OCP) et la transparence induite électromagnétiquement (TIE).

Les OCP ont lieu dans un système à deux niveaux, excité par un faisceau d'intensité lentement variable. Dans cette thèse, les OCP ont notamment été utilisées pour ralentir la vitesse de propagation de la lumière dans le cristal à 3 m/s. Nous avons également démontré le bénéfice que représente l'élargissement inhomogène pour ajuster ralentissement et transmission.

La TIE est obtenue dans un système à 3 niveaux dit ``en lambda'' en excitant la cohérence Raman entre les 2 niveaux fondamentaux par 2 faisceaux optiques cohérents. Lors de la caractérisation de la structure hyperfine de l'erbium 167 dans YSO par spectroscopie par résonance paramagnétique électronique et creusement spectral nous avons mis en évidence plusieurs systèmes en lambda, utilisables pour la TIE. Un dispositif expérimental basé sur le filtrage d'une bande latérale issu de la modulation d'amplitude d'un faisceau laser continu a permis d'observer la TIE pour la première fois dans la matière condensée à 1.536 micron.
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Dates et versions

tel-00335251 , version 1 (28-10-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00335251 , version 1

Citer

E. Baldit. Effets résonants et cohérents dans un cristal dopé aux ions erbium : oscillations cohérentes de population et transparence induite électromagnétiquement. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paris Sud - Paris XI, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00335251⟩

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