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

par Elisa Baldit

Thèse de doctorat en Physique. Optique

Sous la direction de Juan Ariel Levenson.


  • Résumé

    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 cohérentes de la lumière avec la matière 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'Y_2SiO_5 (YSO) dopé aux ions erbium 167 : les oscillations cohérentes de populations (OCP) et la transparence induite électromagnétiquement (TIE). Les OCP ont lieu dans un système atomique à deux niveaux d'énergie, 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 3m/s. Nous avons également démontré le bénéfice que représente l'élargissement inhomogène pour ajuster le ralentissement et la transmission. La TIE est obtenue dans un système atomique à 3 niveaux d'énergie, 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 le YSO par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique et par spectroscopie de creusement spectral nous avons mis en évidence plusieurs systèmes en lambda, utilisables pour la TIE. Un dispositif expérimental basé sur la modulation d'amplitude d'un faisceau laser continu est utilisé pour générer les deux faisceaux cohérents et a permis d'observer la TIE pour la première fois à 1. 5 µm dans la matière condensée.

  • Titre traduit

    Resonant and coherent interactions in an erbium doped crystal : coherent population oscillations and electromagnetically induced transparency


  • Résumé

    Resonant optical excitation of atomic systems allows an enhanced non linear reponse where the control of light by light is possible even with low optical powers. Moreover some coherent light-matter interactions can reduce or annihilate the strong absorption associated with the resonant optical beam. In this thesis, two of these coherent and resonant interactions are studied using a Y_2SiO_5 (YSO) cristal lattice doped with erbium 167: coherent population oscillations (CPO) and electromagnetically induced transparency (EIT). CPO occurs in a two-level atomic system excited by an intensity modulated optical beam. In this work, CPO is used to demonstrate ultra-slow light propagation, down to 3m/s, in Er:YSO. Inhomogeneous broadening is specially used to tune both the slowing down and the transmission. EIT is obtained in a 3-level lambda-like atomic system, when excited on each transition by a coherent field. The hyperfine structure of erbium 167 ions in the YSO lattice is studied by electron spin resonance spectroscopy and optical hole-burning spectrocopy in order to identify several lambda-like systems. A dedicated experimental setup, where the intensity of a single laser beam is modulated in order to generate two coherent fields driving the lambda-like systems, is used for the demonstration of EIT at 1. 5 µm in an erbium-doped solid.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (183 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 175-183

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2007)204
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.