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É. Giacobino
4.2.2 Expériences
La génération d’états comprimés a été observée dans un système comprenant des atomes à
deux niveaux dans une cavité. Pour éliminer l’effet Doppler, on utilise soit un jet atomique
perpendiculaire à la cavité [19], soit des atomes refroidis par laser [20].
-+ oscillateur
L I
Figure 6 : Schéma expérimental montrant la production de lumière comprimée à l’aide d’une cavité contenant
des atomes refroidis par laser qui constituent le milieu non linéaire.
Dans ce cas, le milieu ne peut plus être considéré comme un milieu Kerr parfait, car les
atomes sont excités au voisinage d’une résonance atomique et des effets supplémentaires
comme l’émission de lumière de fluorescence doivent être pris en compte dans l’étude
théorique [21].
L’expérience comportant des atomes refroidis par laser est schématisée sur la figure 6 .
Les atomes sont illuminés par un ensemble de 6 faisceaux lasers se contre-propageant dans les
3 directions de l’espace et placés dans un gradient de champ magnétique. L‘ensemble forme
un piège magnéto-optique qui piège et refroidit les atomes à une température de l’ordre du
mK. Les atomes sont entourés par une cavité optique proche de résonance pour le faisceau
laser à comprimer. La fréquence de ce faisceau laser est décalée de la résonance atomique
d’environ 10 largeurs de raie. La puissance de ce faisceau est très faible, environ 10 pW, sur
un waist de cavité de 1 mm2. La sortie de la cavité comporte une diode optique formée par un
polariseur et une lame M4, qui permet de séparer le faisceau réfléchi par la cavité du faisceau
entrant. À la sortie de la cavité, le faisceau est mélangé avec un oscillateur local de puissance
10 mW issu du même laser, et détecté par un système analogue à celui présenté à la section
4.1. I. La compression de bruit obtenue avec ce montage est de 40% [20].
4.3 Production de faisceaux jumeaux par génération paramétrique non dégénérée
Comme nous l’avons indiqué plus haut, dans la génération paramétrique, deux photons, signal
et complémentaire, sont émis en même temps, tandis qu’un photon pompe est annihilé. Les
photons sont donc créés par paires, ce qui produit une corrélation au niveau quantique entre
les intensités des faisceaux correspondants. Ces faisceaux, qui diffèrent par la fréquence et/ou
la polarisation peuvent être séparés au moyen d’un prisme ou d’un polariseur, et leurs
intensités comparées à l’aide de deux photodétecteurs. La corrélation quantique a été observée
soit en simple passage [22] dans un cristal soit en cavité.
É. Giacobino
4.2.2 Expériences
La génération d’états comprimés a été observée dans un système comprenant des atomes à
deux niveaux dans une cavité. Pour éliminer l’effet Doppler, on utilise soit un jet atomique
perpendiculaire à la cavité [19], soit des atomes refroidis par laser [20].
-+ oscillateur
L I
Figure 6 : Schéma expérimental montrant la production de lumière comprimée à l’aide d’une cavité contenant
des atomes refroidis par laser qui constituent le milieu non linéaire.
Dans ce cas, le milieu ne peut plus être considéré comme un milieu Kerr parfait, car les
atomes sont excités au voisinage d’une résonance atomique et des effets supplémentaires
comme l’émission de lumière de fluorescence doivent être pris en compte dans l’étude
théorique [21].
L’expérience comportant des atomes refroidis par laser est schématisée sur la figure 6 .
Les atomes sont illuminés par un ensemble de 6 faisceaux lasers se contre-propageant dans les
3 directions de l’espace et placés dans un gradient de champ magnétique. L‘ensemble forme
un piège magnéto-optique qui piège et refroidit les atomes à une température de l’ordre du
mK. Les atomes sont entourés par une cavité optique proche de résonance pour le faisceau
laser à comprimer. La fréquence de ce faisceau laser est décalée de la résonance atomique
d’environ 10 largeurs de raie. La puissance de ce faisceau est très faible, environ 10 pW, sur
un waist de cavité de 1 mm2. La sortie de la cavité comporte une diode optique formée par un
polariseur et une lame M4, qui permet de séparer le faisceau réfléchi par la cavité du faisceau
entrant. À la sortie de la cavité, le faisceau est mélangé avec un oscillateur local de puissance
10 mW issu du même laser, et détecté par un système analogue à celui présenté à la section
4.1. I. La compression de bruit obtenue avec ce montage est de 40% [20].
4.3 Production de faisceaux jumeaux par génération paramétrique non dégénérée
Comme nous l’avons indiqué plus haut, dans la génération paramétrique, deux photons, signal
et complémentaire, sont émis en même temps, tandis qu’un photon pompe est annihilé. Les
photons sont donc créés par paires, ce qui produit une corrélation au niveau quantique entre
les intensités des faisceaux correspondants. Ces faisceaux, qui diffèrent par la fréquence et/ou
la polarisation peuvent être séparés au moyen d’un prisme ou d’un polariseur, et leurs
intensités comparées à l’aide de deux photodétecteurs. La corrélation quantique a été observée
soit en simple passage [22] dans un cristal soit en cavité.