Optique quantique multimode : des images aux impulsions

par Benoît Chalopin

Thèse de doctorat en Physique quantique

Sous la direction de Claude Fabre.

Soutenue en 2009

à Paris 6 .

mots clés

• Imagerie quantique.
• Impulsions femtosecondes,
• Peigne de fréquence
• Oscillateur paramétrique optique
• Fluctuations quantiques
• Etats non-classiques multimodes

Résumé

Ce mémoire de thèse est consacré à l'étude théorique et expérimentale d'oscillateurs paramétriques optiques (OPO) multimodes dans deux régimes: l'optique des images et l'optique des impulsions. On rappelle les outils nécessaires pour décrire et manipuler les états non-classiques de la lumière, en insistant sur l'importance du concept de mode du champ, qu'il soit transverse (images) ou longitudinal (impulsions). Le rapprochement de ces deux domaines permet d’identifier un grand nombre de variables similaires. Un modèle général des OPO multimodes est développé, qui conduit à des états non-classiques multimodes, et peut être appliqué aux cas d'un OPO dans une cavité dégénérée pour les modes transverses, et d'un OPO pompé en modes synchrones (SPOPO). Tous ces développements théoriques s'orientent vers plusieurs expériences d'optique multimode décrites dans ce manuscrit. La première est une étude de la transmission et le doublage de fréquence d'images dans une cavité auto-imageante. Deux expériences d'imagerie quantique sont ensuite décrites: l'une conduit à une réduction de bruit multimode dans un OPO au dessus du seuil et la seconde utilise un OPO dans une cavité auto-imageante et permet la production et la caractérisation d'un état trimode sous le seuil de l'OPO. Enfin, on décrit la mise en place expérimentale d'un SPOPO qui conduit à des premiers résultats de réduction de bruit sur un peigne de fréquence.

Titre traduit

Multimode quantum optics : from image to pulses

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