Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Consequences experimentales des effets des fluctuations du vide sur la fluorescence parametrique et la generation du second harmonique en milieu confine

Luc Robichaud

Published Jan 1, 2014• 0 citations
OpenAlex

Abstract

"Les fluctuations du vide, qui consistent en l'apparition momentanée de particules, ce qui est permit par le principe d'incertitude de Heisenberg, joue un rôle primordial dans les processus photoniques, en particulier les processus non-linéaires. Par la manipulation de ces fluctuations du vide à l'aide de confinement optique, on retrouve deux phénomènes particuliers: l'intensification de la fluorescence paramétrique (Walker 2008) et l'inhibition de la génération du second harmonique (Collette, 2013). Dans ce travail, on présente les résultats dans le cas classique: c'est-à-dire sans fluctuations du vide et confinement. Par la suite, on présente les effets des fluctuation du vide et du confinement, ce qui mène aux deux effets mentionnés. Dans le cas de la fluorescence paramétrique, le bruit quantique sur le champ interne et externe est calculé, le rôle du désaccord de phase dans le modèle est exposé et une généralisation tridimentionnelle est étudiée afin de généraliser la conception du modèle d'un cas unidimentionnel planaire. Dans le cas de la génération du second harmonique, les difficultés d'un modèle purement tridimentionnel sont exposées et ensuite le cas limite planaire est étudié."-- Sommaire.

Related papers

Intensification de la fluorescence parametrique par modulation des fluctuations du vide

Cory Walker

"Depuis le début des années soixante, la communauté scientifique a maintenu un intérêt envers les interactions paramétriques dans le domaine de l'optique non linéaire. Ces interactions permettent non seulement la génération d'harmonique en "fusionnant" des photons, mais aussi, et c'est ici qu'on va focaliser nos intérêts, la "fission" des photons. La fluorescence paramétrique est le meilleur exemple connu à ce jour. Même si ce phénomène a été intensivement étudié depuis le début des années soixante, il y a toujours quelques problèmes théoriques qui n'ont pas été complètement clarifiés. Un de ces problèmes est l'importance des fluctuations du vide sur la génération de la fluorescence paramétrique. C'est la raison pour laquelle notre objectif principal est d'étudier l'influence des confinements quantiques à l'intérieur d'une microcavité planaire (une façon simple de manipuler les fluctuations du vide) sur la fluorescence paramétrique. Il existe depuis l'origine de l'optique non linéaire des modèles qui permettent de comprendre la fluorescence paramétrique. Dans ces modèles, on suppose que la relation de commutation entre les opérateurs de champ d'une onde électromagnétique est indépendante de la longueur d'onde («commutation canonique»). Toutefois, des articles récents suggèrent que la relation de commutation entre ces opérateurs dépend de la longueur d'onde («commutation anomale1»). Notre but est de prendre le modèle "standard" de la fluorescence paramétrique et d'y incorporer la relation de commutation anomale. Les résultats suggèrent que ces relations de commutation auront des répercussions profondes sur la génération de la fluorescence paramétrique en milieu confiné. En effet, cela peut porter à une intense amplification ou, a contrario, une atténuation de la génération de la fluorescence paramétrique. Ici on utilise la terminologie introduite par Ueda et Imoto (1994). Le terme anomale signifie non usuel ou bien qui nécessite des conditions spécifiques peu fréquentes. La relation de commutation en question est en accord avec les lois de la physique, donc elle est normale."--Résumé.

•Jan 1, 2008•0 citations

Les fluctuations quantiques dans l'interaction d'un système non-linéaire avec un réservoir harmonique

Jean-Michel Courty

Le theme de cette these est l'etude d'un systeme non lineaire couple a un reservoir harmonique. Le spectre de couplage entre le systeme et le reservoir est a priori quelconque, ce qui permet de traiter les problemes en cavite. Les fluctuations quantiques initiales du reservoir peuvent etre non classiques, en particulier comprimees et colorees (le spectre qui les caracterise peut dependre de la frequence. La premiere partie est consacree a l'etude des proprietes generales du reservoir harmonique. Une theorie quantique de l'entree-sortie est developpee. Un soin tout particulier est accorde aux cas ou le systeme non lineaire est place dans une cavite optique. Des exemples en physique atomique et en electronique sont presentes. Dans la seconde partie sont etudiees en detail les proprietes d'un systeme a deux niveaux couple a un tel reservoir et en particulier aux proprietes statistiques du champ emis et a l'influence de l'etat initial du reservoir sur le comportement atomique. Dans la troisieme partie, une methode globale d'approche du probleme est developpee. Cette methode est fondee sur l'utilisation de la resolvante et les techniques de projection dans l'espace de liouville

•Apr 5, 1990•0 citations

Optique quantique dans les oscillateurs paramétriques optiques : du monomode au multimode

Agnès Maître

Une source de lumière comporte des bruits d'origine classique (dus aux vibrations mécaniques, aux fluctuations thermiques...) qu'il est en principe toujours possible d'éliminer et un bruit d'origine spécifiquement quantique lié à la nature corpusculaire de la lumière. Ce bruit de photon appelé aussi bruit quantique standard ou bruit de grenaille a longtemps été considéré comme une limite infranchissable pour la sensibilité des mesures optiques. On sait maintenant qu'il existe des états du champ électromagnétique qui permettent de dépasser cette 'limite quantique standard'. Ces états comprimés du champ sont dans la plupart des cas créés par des effets d'optique non linéaire. En particulier, ils peuvent être produits par un Oscillateur Paramétrique Optique (OPO). Un OPO constitué par un cristal non-linéaire inséré dans une cavité optique, et excité par une onde pompe intense, génère par effet paramétrique deux nouvelles ondes dites signal et complémentaire. Il est possible de réduire sous le bruit quantique standard les fluctuations associées à ces trois ondes. En particulier, par interaction paramétrique, un photon de pompe est converti simultanément en un photon du signal et un photon du complémentaire. Un OPO génère ainsi des faisceaux corrélés temporellement au niveau quantique et appelés faisceaux jumeaux. De plus, lorsque la pompe est une onde plane, et que les fréquences du signal et complémentaire sont voisines, par l'interaction paramétrique signal et complémentaires sont émis symétriquement par rapport à la direction de propagation de la pompe et sont donc aussi corrélés spatialement au niveau quantique. La réduction sous la limite quantique standard du bruit de l'onde pompe réfléchie par la cavité est une illustration des potentialités de compression de l'OPO. Celle-ci a été mise en évidence dans un OPO fonctionnant avec un cristal à quasi accord de phase et émettant des faisceaux à une longueur d'onde voisine de 2Μm. Les faisceaux jumeaux constituent un autre exemple de faisceaux non-classiques émis par l'OPO. Ils peuvent être utilisés pour améliorer la sensibilité ultime de certaines mesures. En particulier, la corrélation de faisceaux jumeaux a été exploitée pour réaliser une mesure d'absorption dans le rubidium avec une sensibilité non limitée par le bruit quantique standard. Dans un OPO dégénéré en modes transverses, pour lequel l'émission est multimode, la compression des fluctuations peut s'observer en théorie à l'échelle locale en ne mesurant le bruit que sur une partie du faisceau. De plus un tel OPO doit permettre d'observer des corrélations quantiques spatiales entre différentes parties des faisceaux. Expérimentalement, il a été montré que dans un OPO confocal, l'émission, multimode, possède des corrélations locales. Des faisceaux possédant une corrélation quantique spatiale ont permis de mesurer le petit déplacement d'un faisceau avec une sensibilité supérieure à la limite quantique standard.

•Dec 18, 2002•0 citations

Ordering effects in quantum optics

Tobias Lipfert

Effets d’ordonnement en optique quantique En optique quantique, la nature quantique de la lumière se manifeste dans des effets d’ordonnement d’opérateurs, inexistants en optique classique. Cette thèse est consacrée à une étude détaillée de ce type d’effets d’ordonnement dus à la dynamique des systèmes physiques. Nous considérons deux systèmes en particulier, 1) la conversion paramétrique descendante dans un milieu χ (2), et 2) un ion dans un piège de Paul entraı̂né par un champ classique; décrit par un modèle de Jaynes-Cummings non linéaire. Les effets d’ordonnement dans ces systèmes dynamiques sont étudiés via le développement et l’approximation de Magnus. Dans le scénario de conversion paramétrique descendante, nous considérons deux cas, (i) une pompe monochromatique (où une solution exacte de la dynamique est connue) et (ii) une pompe spectralement large. Pour la pompe monochromatique, nous écrivons explicitement la décomposition de Bloch-Messiah et obtenons les modes propres et les paramètres de compression. Nous comparons ces résultats exacts avec les approximations de Magnus en incluant certains ou aucun effets d’ordonnement. Nous effectuons une analyse similaire pour la pompe spectralement large lorsque la décomposition de Bloch-Messiah ne peut être évaluée que numériquement. Pour le modèle dynamique de Jaynes-Cummings non linéaire, nous analysons, à nouveau, les effets d’ordonnement via des approximations de Magnus et obtenons la solution exacte, qui n’avait pas été publiée dans la littérature auparavant. Enfin, nous évaluons pour la première fois les limites supérieures exactes (qui dépassent les limites suffisantes) de la convergence du développement de Magnus pour les deux modèles dynamiques à solutions exactes.

•Apr 24, 2019•0 citations

Effets non linéaires et fluctuations quantiques

E. Giacobino

Ce cours présente une description des états comprimés du rayonnement et quelques méthodes de production de ces états comprimés, basées sur des principes d'optique non linéaires.Après une brève introduction à la quantification du champ de rayonnement, nous discutons les principales conséquences de la nature quantique du champ sur les fluctuations qui apparaissent dans les mesures.Nous étudions tout d'abord la modification des fluctuations quantiques dans un système optique linéaire comme une lame semi-transparente.Puis nous traitons trois systèmes qui permettent de manipuler les fluctuations quantiques du rayonnement : l'amplificateur paramétrique qui produit un champ " vide comprimé ", la cavité contenant un milieu possédant un indice non linéaire, qui produit un champ d'amplitude non nulle comprimé, et l'oscillateur paramétrique au-dessus du seuil qui produit des faisceaux jumeaux.

•Jan 1, 1998•0 citations

Réduction du bruit quantique de la lumière par une cavité bistable

Laurent Hilico

L'objet de cette thèse est l'étude théorique puis expérimentale de la possibilité de réduire les fluctuations d'origine quantique de la lumière, à l'aide d'une cavité optique bistable contenant un milieu non linéaire. Le calcul des spectres du bruit de la lumière sortant d'une telle cavité optique est présenté à l'aide d'un formalisme "entrée-sortie" permettant de décrire la modification des fluctuations du champ électromagnétique par la cavité, et de tenir compte des fluctuations éventuellement ajoutées par le milieu non linéaire. Ce formalisme est appliqué au cas où le milieu non linéaire est un effet Kerr pur. Ce modèle simple nous permet de dégager un critère pour comparer les qualités des différents milieux existants pour la réduction du bruit quantique. Un milieu composé d'atomes immobiles est de ce point de vue un bon candidat. Cependant, à cause des propriétés spécifiques liées aux résonances atomiques, il nécessite un calcul détaillé des spectres de bruit qui est fait avec le modèle à deux niveaux et le formalisme "entrée-sortie". Ces calculs confirment la possibilité de réduire les fluctuations quantiques de la lumière avec des atomes immobiles. La partie expérimentale de cette thèse décrit la réalisation d'un piège magnéto-optique fournissant un nuage d'atome de césium presque immobiles. L'interaction de ces atomes piégés avec une cavité optique nous a permis d'observer deux phénomènes, dont une oscillation laser due à un gain par effet Raman stimulé dans les atomes froids. L'autre phénomène est la bistabilité optique, parfois accompagnée d'instabilités, dues à la non-linéarité du milieu et à la contre-réaction optique de la cavité. La dernière partie de ce mémoire discute les difficultés de la mesure du bruit quantique de la lumière et présente des mesures préliminaires du bruit de la lumière ayant intéragi avec la cavité bistable.

•Sep 22, 1992•0 citations
"Les fluctuations du vide, qui consistent en l'apparition momentanée de particules, ce qui est permit par le principe d'incertitude de Heisenberg, joue un rôle primordial dans les processus photoniques, en particulier les processus non-linéaires. Par la manipulation de ces fluctuations du vide à l'aide de confinement optique, on retrouve deux phénomènes particuliers: l'intensification de la fluorescence paramétrique (Walker 2008) et l'inhibition de la génération du second harmonique (Collette, 2013). Dans ce travail, on présente les résultats dans le cas classique: c'est-à-dire sans fluctuations du vide et confinement. Par la suite, on présente les effets des fluctuation du vide et du confinement, ce qui mène aux deux effets mentionnés. Dans le cas de la fluorescence paramétrique, le bruit quantique sur le champ interne et externe est calculé, le rôle du désaccord de phase dans le modèle est exposé et une généralisation tridimentionnelle est étudiée afin de généraliser la conception du modèle d'un cas unidimentionnel planaire. Dans le cas de la génération du second harmonique, les difficultés d'un modèle purement tridimentionnel sont exposées et ensuite le cas limite planaire est étudié."-- Sommaire.
"Depuis le début des années soixante, la communauté scientifique a maintenu un intérêt envers les interactions paramétriques dans le domaine de l'optique non linéaire. Ces interactions permettent non seulement la génération d'harmonique en "fusionnant" des photons, mais aussi, et c'est ici qu'on va focaliser nos intérêts, la "fission" des photons. La fluorescence paramétrique est le meilleur exemple connu à ce jour. Même si ce phénomène a été intensivement étudié depuis le début des années soixante, il y a toujours quelques problèmes théoriques qui n'ont pas été complètement clarifiés. Un de ces problèmes est l'importance des fluctuations du vide sur la génération de la fluorescence paramétrique. C'est la raison pour laquelle notre objectif principal est d'étudier l'influence des confinements quantiques à l'intérieur d'une microcavité planaire (une façon simple de manipuler les fluctuations du vide) sur la fluorescence paramétrique. Il existe depuis l'origine de l'optique non linéaire des modèles qui permettent de comprendre la fluorescence paramétrique. Dans ces modèles, on suppose que la relation de commutation entre les opérateurs de champ d'une onde électromagnétique est indépendante de la longueur d'onde («commutation canonique»). Toutefois, des articles récents suggèrent que la relation de commutation entre ces opérateurs dépend de la longueur d'onde («commutation anomale1»). Notre but est de prendre le modèle "standard" de la fluorescence paramétrique et d'y incorporer la relation de commutation anomale. Les résultats suggèrent que ces relations de commutation auront des répercussions profondes sur la génération de la fluorescence paramétrique en milieu confiné. En effet, cela peut porter à une intense amplification ou, a contrario, une atténuation de la génération de la fluorescence paramétrique. Ici on utilise la terminologie introduite par Ueda et Imoto (1994). Le terme anomale signifie non usuel ou bien qui nécessite des conditions spécifiques peu fréquentes. La relation de commutation en question est en accord avec les lois de la physique, donc elle est normale."--Résumé.
Le theme de cette these est l'etude d'un systeme non lineaire couple a un reservoir harmonique. Le spectre de couplage entre le systeme et le reservoir est a priori quelconque, ce qui permet de traiter les problemes en cavite. Les fluctuations quantiques initiales du reservoir peuvent etre non classiques, en particulier comprimees et colorees (le spectre qui les caracterise peut dependre de la frequence. La premiere partie est consacree a l'etude des proprietes generales du reservoir harmonique. Une theorie quantique de l'entree-sortie est developpee. Un soin tout particulier est accorde aux cas ou le systeme non lineaire est place dans une cavite optique. Des exemples en physique atomique et en electronique sont presentes. Dans la seconde partie sont etudiees en detail les proprietes d'un systeme a deux niveaux couple a un tel reservoir et en particulier aux proprietes statistiques du champ emis et a l'influence de l'etat initial du reservoir sur le comportement atomique. Dans la troisieme partie, une methode globale d'approche du probleme est developpee. Cette methode est fondee sur l'utilisation de la resolvante et les techniques de projection dans l'espace de liouville
Une source de lumière comporte des bruits d'origine classique (dus aux vibrations mécaniques, aux fluctuations thermiques...) qu'il est en principe toujours possible d'éliminer et un bruit d'origine spécifiquement quantique lié à la nature corpusculaire de la lumière. Ce bruit de photon appelé aussi bruit quantique standard ou bruit de grenaille a longtemps été considéré comme une limite infranchissable pour la sensibilité des mesures optiques. On sait maintenant qu'il existe des états du champ électromagnétique qui permettent de dépasser cette 'limite quantique standard'. Ces états comprimés du champ sont dans la plupart des cas créés par des effets d'optique non linéaire. En particulier, ils peuvent être produits par un Oscillateur Paramétrique Optique (OPO). Un OPO constitué par un cristal non-linéaire inséré dans une cavité optique, et excité par une onde pompe intense, génère par effet paramétrique deux nouvelles ondes dites signal et complémentaire. Il est possible de réduire sous le bruit quantique standard les fluctuations associées à ces trois ondes. En particulier, par interaction paramétrique, un photon de pompe est converti simultanément en un photon du signal et un photon du complémentaire. Un OPO génère ainsi des faisceaux corrélés temporellement au niveau quantique et appelés faisceaux jumeaux. De plus, lorsque la pompe est une onde plane, et que les fréquences du signal et complémentaire sont voisines, par l'interaction paramétrique signal et complémentaires sont émis symétriquement par rapport à la direction de propagation de la pompe et sont donc aussi corrélés spatialement au niveau quantique. La réduction sous la limite quantique standard du bruit de l'onde pompe réfléchie par la cavité est une illustration des potentialités de compression de l'OPO. Celle-ci a été mise en évidence dans un OPO fonctionnant avec un cristal à quasi accord de phase et émettant des faisceaux à une longueur d'onde voisine de 2Μm. Les faisceaux jumeaux constituent un autre exemple de faisceaux non-classiques émis par l'OPO. Ils peuvent être utilisés pour améliorer la sensibilité ultime de certaines mesures. En particulier, la corrélation de faisceaux jumeaux a été exploitée pour réaliser une mesure d'absorption dans le rubidium avec une sensibilité non limitée par le bruit quantique standard. Dans un OPO dégénéré en modes transverses, pour lequel l'émission est multimode, la compression des fluctuations peut s'observer en théorie à l'échelle locale en ne mesurant le bruit que sur une partie du faisceau. De plus un tel OPO doit permettre d'observer des corrélations quantiques spatiales entre différentes parties des faisceaux. Expérimentalement, il a été montré que dans un OPO confocal, l'émission, multimode, possède des corrélations locales. Des faisceaux possédant une corrélation quantique spatiale ont permis de mesurer le petit déplacement d'un faisceau avec une sensibilité supérieure à la limite quantique standard.
Effets d’ordonnement en optique quantique En optique quantique, la nature quantique de la lumière se manifeste dans des effets d’ordonnement d’opérateurs, inexistants en optique classique. Cette thèse est consacrée à une étude détaillée de ce type d’effets d’ordonnement dus à la dynamique des systèmes physiques. Nous considérons deux systèmes en particulier, 1) la conversion paramétrique descendante dans un milieu χ (2), et 2) un ion dans un piège de Paul entraı̂né par un champ classique; décrit par un modèle de Jaynes-Cummings non linéaire. Les effets d’ordonnement dans ces systèmes dynamiques sont étudiés via le développement et l’approximation de Magnus. Dans le scénario de conversion paramétrique descendante, nous considérons deux cas, (i) une pompe monochromatique (où une solution exacte de la dynamique est connue) et (ii) une pompe spectralement large. Pour la pompe monochromatique, nous écrivons explicitement la décomposition de Bloch-Messiah et obtenons les modes propres et les paramètres de compression. Nous comparons ces résultats exacts avec les approximations de Magnus en incluant certains ou aucun effets d’ordonnement. Nous effectuons une analyse similaire pour la pompe spectralement large lorsque la décomposition de Bloch-Messiah ne peut être évaluée que numériquement. Pour le modèle dynamique de Jaynes-Cummings non linéaire, nous analysons, à nouveau, les effets d’ordonnement via des approximations de Magnus et obtenons la solution exacte, qui n’avait pas été publiée dans la littérature auparavant. Enfin, nous évaluons pour la première fois les limites supérieures exactes (qui dépassent les limites suffisantes) de la convergence du développement de Magnus pour les deux modèles dynamiques à solutions exactes.
Ce cours présente une description des états comprimés du rayonnement et quelques méthodes de production de ces états comprimés, basées sur des principes d'optique non linéaires.Après une brève introduction à la quantification du champ de rayonnement, nous discutons les principales conséquences de la nature quantique du champ sur les fluctuations qui apparaissent dans les mesures.Nous étudions tout d'abord la modification des fluctuations quantiques dans un système optique linéaire comme une lame semi-transparente.Puis nous traitons trois systèmes qui permettent de manipuler les fluctuations quantiques du rayonnement : l'amplificateur paramétrique qui produit un champ " vide comprimé ", la cavité contenant un milieu possédant un indice non linéaire, qui produit un champ d'amplitude non nulle comprimé, et l'oscillateur paramétrique au-dessus du seuil qui produit des faisceaux jumeaux.
L'objet de cette thèse est l'étude théorique puis expérimentale de la possibilité de réduire les fluctuations d'origine quantique de la lumière, à l'aide d'une cavité optique bistable contenant un milieu non linéaire. Le calcul des spectres du bruit de la lumière sortant d'une telle cavité optique est présenté à l'aide d'un formalisme "entrée-sortie" permettant de décrire la modification des fluctuations du champ électromagnétique par la cavité, et de tenir compte des fluctuations éventuellement ajoutées par le milieu non linéaire. Ce formalisme est appliqué au cas où le milieu non linéaire est un effet Kerr pur. Ce modèle simple nous permet de dégager un critère pour comparer les qualités des différents milieux existants pour la réduction du bruit quantique. Un milieu composé d'atomes immobiles est de ce point de vue un bon candidat. Cependant, à cause des propriétés spécifiques liées aux résonances atomiques, il nécessite un calcul détaillé des spectres de bruit qui est fait avec le modèle à deux niveaux et le formalisme "entrée-sortie". Ces calculs confirment la possibilité de réduire les fluctuations quantiques de la lumière avec des atomes immobiles. La partie expérimentale de cette thèse décrit la réalisation d'un piège magnéto-optique fournissant un nuage d'atome de césium presque immobiles. L'interaction de ces atomes piégés avec une cavité optique nous a permis d'observer deux phénomènes, dont une oscillation laser due à un gain par effet Raman stimulé dans les atomes froids. L'autre phénomène est la bistabilité optique, parfois accompagnée d'instabilités, dues à la non-linéarité du milieu et à la contre-réaction optique de la cavité. La dernière partie de ce mémoire discute les difficultés de la mesure du bruit quantique de la lumière et présente des mesures préliminaires du bruit de la lumière ayant intéragi avec la cavité bistable.