The visibility of two-beam interference fringes is of interest in the measurement of long lengths, as well as being one of the earliest means of analysing the fine structure of spectral lines. The aim of this paper is to investigate how the size of the aperture through which the light enters the interferometer affects the visibility of the fringes, in the case of a narrow slit and a circular aperture. La visibilité des franges d'interférence à deux faisceaux est intéressante pour la mesure de longues distances, de même qu'elle a été l'un des moyens utilisé en premier lieu pour l'analyse de la structure fine des raies spectrales. Le but du travail présenté dans cet article est de rechercher comment la dimension de l'ouverture à travers laquelle la lumière pénètre dans l'interféromètre affecte la visibilité des franges dans le cas d'une fente fine et dans celui d'une ouverture circulaire. Zweistrahl-Interferenzen finden bei der Messung grosser Längen Anwendung und sing überdies eines der ersten Mittel bei der Analyse der Feinstruktur von Spektrallinien. Deswegen ist das Ziel der Arbeit, den Einfluss der Blende, durch die das Licht in das Interferometer eintritt, auf die Sichtbarkeit der Streifen festzustellen. Dabei werden zwei Fälle unterschieden: Enger Spalt und kreisförmige Öffnung.
The visibility of two-beam interference fringes is of interest in the measurement of long lengths, as well as being one of the earliest means of analysing the fine structure of spectral lines. The aim of this paper is to investigate how the size of the aperture through which the light enters the interferometer affects the visibility of the fringes, in the case of a narrow slit and a circular aperture. La visibilité des franges d'interférence à deux faisceaux est intéressante pour la mesure de longues distances, de même qu'elle a été l'un des moyens utilisé en premier lieu pour l'analyse de la structure fine des raies spectrales. Le but du travail présenté dans cet article est de rechercher comment la dimension de l'ouverture à travers laquelle la lumière pénètre dans l'interféromètre affecte la visibilité des franges dans le cas d'une fente fine et dans celui d'une ouverture circulaire. Zweistrahl-Interferenzen finden bei der Messung grosser Längen Anwendung und sing überdies eines der ersten Mittel bei der Analyse der Feinstruktur von Spektrallinien. Deswegen ist das Ziel der Arbeit, den Einfluss der Blende, durch die das Licht in das Interferometer eintritt, auf die Sichtbarkeit der Streifen festzustellen. Dabei werden zwei Fälle unterschieden: Enger Spalt und kreisförmige Öffnung.
Le travail effectué dans cette thèse utilise les paires de photons intriqués comme ressource de base pour la mesure de la phase optique de systèmes interférométriques. En effet, ces paires possèdent des propriétés dites non-locales leur permettant d'accroître à la fois la sensibilité et la résolution de la mesure comparée à une expérience utilisant de la lumière classique. Dans ce manuscrit, nous verrons comment ces paires peuvent être générées et leurs propriétés exploitées pour mesurer les caractéristiques optiques des matériaux, en particulier leurs propriétés dispersives. Pour cela, plusieurs approches seront utilisées. Dans un premier temps, nous verrons comment cette mesure peut être effectuée sur un interféromètre non stabilisé en s'appuyant sur la relation liant la visibilité des franges d'interférences à deux photons à la dispersion chromatique. Dans un second temps, on montrera que les interféromètres non-linéaires, couplés à une approche spectrale, permet d'effectuer une mesure de la dispersion chromatique dont la précision dépasse d'un ordre de grandeur les mesures à l'état de l'art. Par la suite, nous verrons comment le régime impulsionnel généralise l'interférométrie en régime continu et permet la mesure de la dispersion chromatique sur une plage spectrale équivalente à deux fois la largeur fréquentielle du faisceau de pompe. Enfin, on appliquera les notions développées sur l'interférométrie non-linéaire au régime impulsionnel pour l'ingénierie d'états quantiques nécessaires aux domaines de l'information et du calcul quantique.
Previously reported experiments suggested that interference patterns generated by a double-slit optical system were perturbed by a psychophysical (i.e., mind-matter) interaction. Three new experiments were conducted to further investigate this phenomenon. The first study con- sisted of 50 half-hour test sessions where participants concentrated their attention-toward or -away from a double-slit system located 3 m away. The spectral magnitude and phase associated with the double-slit component of the interference pattern were compared between the two attention condi- tions, and the combined results provided evidence for an interaction (effect size ¼� 0.73 6 0.14, p ¼ 2.4 � 10 � 7 ). One hundred control sessions using the same equipment, protocol and analysis, but without participants present, showed no effect (effect size ¼ 0.04 6 0.10, p ¼ 0.71). A Fraunhofer diffraction model was used to explore various interpretations of this outcome. This analysis suggested that the distribution of light between the two slits and the horizontal stability of the laser beam were the principle components of the optical system that were perturbed. The sec- ond experiment used a duplicate double-slit system and similar test protocol, but it was conducted over the Internet by streaming data to participants' web browsers. Some 685 people from six conti- nents contributed 2089 experimental sessions. Results were similar to those observed in the first experiment, but smaller in magnitude (effect size ¼� 0.09 6 0.02, p ¼ 2.6 � 10 � 6 ). Data from 2303 control sessions, conducted automatically every 2 h using the same equipment but without observ- ers showed no effect (effect size ¼� 0.01 6 0.02, p ¼ 0.61). Distance between participants and the optical system, ranging from 1 km to 18,000 km, showed no correlation with experimental effect size. The third experiment used a newly designed double-slit system, a revised test protocol, and a simpler method of statistical analysis. Twenty sessions contributed by 10 participants successfully replicated the interaction effect observed in the first two studies (effect size ¼� 0.62 6 0.22, p ¼ 0.006). V C 2013 Physics Essays Publication .( http://dx.doi.org/10.4006/0836-1398-26.4.553) Resume´: Des experiences realisees precedemment suggerent que des franges d'interferences generees par un systeme de double fente optique peuvent etre perturbees par des interactions psycho-physiques (c'est-a `-dire des interactions entre conscience et matiere). Trois nouvelles expe ´- riences ont emenees pour etudier ce phenomene. Dans la premiere e au cours de 50 seances d'une demi heure chacune, des participants ont concentreleurs attentions soit pour influencer un systeme de double fente situee a` 3 m de distance, soit pour ignorer ce meme systeme. L'ampleur et la phase spectrale associee aux franges d'interference ont ecompares entre les deux conditions de focalisation de l'attention, et les resultats combines sont compatibles avec l'hypothese d'une inter- action entre conscience et matiere (taille d'effet ¼� 0.73 6 0.14, p ¼ 2.4 � 10 � 7 ). De plus, l'effet n'est pas present quand la meme analyse est effectuee sur cents sessions controles utilisant le meme equipement et le meme protocole, mais fonctionnant en l'absence de participants (taille d'effet ¼ 0.04 6 0.10, p ¼ 0.71). Un modele de diffraction de Fraunhofer utilisepour explorer dif- ferentes interpretations de ce resultat suggere que la distribution de la lumiere entre les deux fentes et la stabilitehorizontale du faisceau laser sont les principaux composants du systeme optique qui ont eperturbes. La seconde experience utilise un systeme de double fente et un protocole de test similaire, mais elle a etemenee sur Internet en envoyant en temps reel les donnees du systeme de double fente aux navigateurs Web des participants. 685 personnes provenant de six continents ont contribue ´ 2089 sessions experimentales. Les resultats sont similaires ala premiere experience mais la taille d'effet est de plus faible amplitude (taille d'effet ¼� 0.09 6 0.02, p ¼ 2.6 � 10 � 6 ). Les don- nees de 2303 sessions de controle, realiseautomatiquement toutes les deux heures en utilisant le meme e mais sans observateurs n'ont montreaucun effet (taille d'effet ¼� 0.01 6 0.02, p ¼ 0.61). La distance entre les participants et le systeme optique, qui va de 1 km a ` 18,000 km, n'est pas correlee avec la taille de l'effet experimental. La troisieme experience utilise un systeme
L’interférométrie atomique constitue une approche expérimentale robuste pour réaliser des mesures de haute précision, en particulier pour la détermination de l’accélération de la gravité g et de la constante de structure fine α. Malgré les performances remarquables atteintes, l’exactitude des meilleurs instruments actuellement opérationnels reste limitée par plusieurs effets systématiques, notamment les distorsions du front d’onde et les inhomogénéités spatiales de l’intensité des faisceaux lasers. Afin de quantifier l’impact de ces effets, nous avons développé une simulation Monte Carlo permettant de reproduire fidèlement deux expériences d’interférométrie atomique : le gravimètre atomique du LTE et l’expérience de mesure du rapport h/m au LKB. Ce travail de thèse s’articule autour de l’analyse et de l’interprétation des résultats obtenus sur ces deux dispositifs expérimentaux, avec pour objectif d’identifier, de modéliser les principales sources de biais systématiques affectant l’exactitude des mesures. Pour chaque expérience j’ai mis en place un modèle numérique complet reproduisant la séquence interférométrique et les protocoles de mesure. Dans le cadre du gravimètre, ce modèle permet d’évaluer l’effet systématique lié à la phase de Gouy du faisceau laser sur le gravimètre. Une attention particulière a été portée à l’étude des pertes de contraste dues à l’inhomogénéité d’intensité dans les faisceaux lasers, révélant qu’elles induisent une dispersion de phase responsable d’une diminution significative de la visibilité des franges. Ces résultats ont été comparés à des données expérimentales obtenues à l’aide de deux méthodes indépendantes, utilisant une impulsion laser sonde induisant un déplace- ment lumineux des niveaux d’énergie. J’ai par ailleurs développé un modèle reproduisant le comportement non monotone du contraste observé expérimentalement, en tenant compte d’interférences parasites avec le faisceau Raman. Dans le cadre de l’expérience de mesure du rapport h/m, j’ai adapté la simulation Monte Carlo à une configuration utilisant un condensat de Bose-Einstein (BEC), comme sonde spatiale pour cartographier la distribution des vecteurs d’onde et le profil d’intensité d’un faisceau Bloch. J’ai d’abord évalué la contribution de la phase de Gouy ainsi que de la courbure de phase des faisceaux. J’ai également modélisé la distribution des valeurs mesurées du recul atomique dans le cas où le faisceau Bloch est diffracté par un diaphragme circulaire, reproduisant l’effet d’extra-recul observé expérimentalement dans les régions de faible intensité, où le recul dépasse la valeur nominale hν/c.
Recently, the basic concept of quantum coherence (or superposition) has gained a lot of renewed attention, after Baumgratz et al. ( Phys. Rev. Lett. 113 , 140401. (doi:10.1103/PhysRevLett.113.140401)), following Åberg ( http://arxiv.org/abs/quant-ph/0612146 ), have proposed a resource theoretic approach to quantify it. This has resulted in a large number of papers and preprints exploring various coherence monotones, and debating possible forms for the resource theory. Here, we take the view that the operational foundation of coherence in a state, be it quantum or otherwise wave mechanical, lies in the observation of interference effects. Our approach here is to consider an idealized multi-path interferometer, with a suitable detector, in such a way that the visibility of the interference pattern provides a quantitative expression of the amount of coherence in a given probe state. We present a general framework of deriving coherence measures from visibility, and demonstrate it by analysing several concrete visibility parameters, recovering some known coherence measures and obtaining some new ones.
L’interférométrie atomique constitue une approche expérimentale robuste pour réaliser des mesures de haute précision, en particulier pour la détermination de l’accélération de la gravité g et de la constante de structure fine α. Malgré les performances remarquables atteintes, l’exactitude des meilleurs instruments actuellement opérationnels reste limitée par plusieurs effets systématiques, notamment les distorsions du front d’onde et les inhomogénéités spatiales de l’intensité des faisceaux lasers. Afin de quantifier l’impact de ces effets, nous avons développé une simulation Monte Carlo permettant de reproduire fidèlement deux expériences d’interférométrie atomique : le gravimètre atomique du LTE et l’expérience de mesure du rapport h/m au LKB. Ce travail de thèse s’articule autour de l’analyse et de l’interprétation des résultats obtenus sur ces deux dispositifs expérimentaux, avec pour objectif d’identifier, de modéliser les principales sources de biais systématiques affectant l’exactitude des mesures. Pour chaque expérience j’ai mis en place un modèle numérique complet reproduisant la séquence interférométrique et les protocoles de mesure. Dans le cadre du gravimètre, ce modèle permet d’évaluer l’effet systématique lié à la phase de Gouy du faisceau laser sur le gravimètre. Une attention particulière a été portée à l’étude des pertes de contraste dues à l’inhomogénéité d’intensité dans les faisceaux lasers, révélant qu’elles induisent une dispersion de phase responsable d’une diminution significative de la visibilité des franges. Ces résultats ont été comparés à des données expérimentales obtenues à l’aide de deux méthodes indépendantes, utilisant une impulsion laser sonde induisant un déplace- ment lumineux des niveaux d’énergie. J’ai par ailleurs développé un modèle reproduisant le comportement non monotone du contraste observé expérimentalement, en tenant compte d’interférences parasites avec le faisceau Raman. Dans le cadre de l’expérience de mesure du rapport h/m, j’ai adapté la simulation Monte Carlo à une configuration utilisant un condensat de Bose-Einstein (BEC), comme sonde spatiale pour cartographier la distribution des vecteurs d’onde et le profil d’intensité d’un faisceau Bloch. J’ai d’abord évalué la contribution de la phase de Gouy ainsi que de la courbure de phase des faisceaux. J’ai également modélisé la distribution des valeurs mesurées du recul atomique dans le cas où le faisceau Bloch est diffracté par un diaphragme circulaire, reproduisant l’effet d’extra-recul observé expérimentalement dans les régions de faible intensité, où le recul dépasse la valeur nominale hν/c.