Effets non linéaires et fluctuations quantiques
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Le cristal étant de type II, les champs signal et complémentaire ont des polarisations
orthogonales et sont facilement séparés à la sortie de la cavité par un prisme polariseur. Les
intensités des deux champs sont détectées par des photodiodes et soustraites. La différence est
envoyée sur un analyseur de spectre. Le bruit sur la différence d’intensité est réduit de 86%
par rapport au bruit quantique standard. La réduction de bruit est effective sur une bande de
fréquence qui est de l’ordre de la largeur de la cavité.
5. CONCLUSION
La compression du bruit quantique a fait de gros progrès dans les dernières années. On sait
maintenant réduire le bruit quantique par un ordre de grandeur. D’une manière générale,
l’expérience montre que les systèmes non linéaires du second ordre donnent des taux de
compression supérieurs aux systèmes du troisième ordre. Cela provient du fait qu’il existe
d’excellents cristaux non linéaires possédant un fort x(’) sans effets parasites (niveau résonant,
pertes par absorption), tandis que les milieux x(3) ont des non-linéarités plus faibles, sauf si
l’on se place au voisinage d’une résonance, ce qui introduit des effets parasites de pertes et
d’excès de bruit.
Un processus complètement différent a été utilisé pour produire des champs dont
l’intensité est comprimée. I1 ne s’agit pas d’un effet optique non linéaire mais d’un effet laser.
Le bruit à la sortie du laser est réduit par la régulation du bruit de pompe. En pratique, cette
idée a été réalisée sur des lasers à semi-conducteur ayant un courant électrique de pompage
stabilisé. Si l’efficacité quantique de la conversion électron-photon est assez grande, on peut
montrer que le laser émet un flux de photons qui est lui-même stabilisé, ce qui donne un bruit
d’intensité inférieur au bruit quantique standard [25]. Cette technique a permis d’atteindre des
taux de compression de l’ordre de 75% [26].
Les systèmes utilisés dans certaines des expériences utilisent des systèmes atomiques
assez encombrants ou des cristaux massifs. Un premier pas sur la voie de la miniaturisation a
été effectué avec l’utilisation de cavités monolithiques (les miroirs sont déposés directement
sur le cristal) comprenant des cristaux de très petite taille [15]. Récemment des taux de
compression importants ont été obtenus dans des fibres optiques sur des solitons [27]. 11 est
également envisageable d’employer des guides intégrés non linéaires à faibles pertes.
Les applications envisagées pour la compression de bruit quantique concernent la
physique fondamentale avec les mesures de précision (spectroscopie de haute sensibilité [28]
ou interférométrie [29] destinée à la détection des ondes gravitationnelles). La compression du
bruit lumineux devrait aussi trouver des utilisations plus appliquées dans des domaines
comme les télécommunications [30].
Références
[ 11 Cohen-Tannoudji C., Dupont-Roc J., Grynberg G. (1988), Processus d‘interaction entre
photons et atomes, Interéditiond Editions du CNRS, Paris (Atom-photon interactions
(1991) Wiley, New-York).
Fabre C. in Quantum Fluctuations (Eds. S . Reynaud, E. Giacobino et J. Zinn-Justin,
North Holland Elsevier, Amsterdam, 1997)
Reynaud S . et Heidmann A., Opt. Commun. 71,209 (1989)
Reynaud S., Fabre C., Giacobino E., Heidmann A., Phys. Rev. A40, 1440 (1989).
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Le cristal étant de type II, les champs signal et complémentaire ont des polarisations
orthogonales et sont facilement séparés à la sortie de la cavité par un prisme polariseur. Les
intensités des deux champs sont détectées par des photodiodes et soustraites. La différence est
envoyée sur un analyseur de spectre. Le bruit sur la différence d’intensité est réduit de 86%
par rapport au bruit quantique standard. La réduction de bruit est effective sur une bande de
fréquence qui est de l’ordre de la largeur de la cavité.
5. CONCLUSION
La compression du bruit quantique a fait de gros progrès dans les dernières années. On sait
maintenant réduire le bruit quantique par un ordre de grandeur. D’une manière générale,
l’expérience montre que les systèmes non linéaires du second ordre donnent des taux de
compression supérieurs aux systèmes du troisième ordre. Cela provient du fait qu’il existe
d’excellents cristaux non linéaires possédant un fort x(’) sans effets parasites (niveau résonant,
pertes par absorption), tandis que les milieux x(3) ont des non-linéarités plus faibles, sauf si
l’on se place au voisinage d’une résonance, ce qui introduit des effets parasites de pertes et
d’excès de bruit.
Un processus complètement différent a été utilisé pour produire des champs dont
l’intensité est comprimée. I1 ne s’agit pas d’un effet optique non linéaire mais d’un effet laser.
Le bruit à la sortie du laser est réduit par la régulation du bruit de pompe. En pratique, cette
idée a été réalisée sur des lasers à semi-conducteur ayant un courant électrique de pompage
stabilisé. Si l’efficacité quantique de la conversion électron-photon est assez grande, on peut
montrer que le laser émet un flux de photons qui est lui-même stabilisé, ce qui donne un bruit
d’intensité inférieur au bruit quantique standard [25]. Cette technique a permis d’atteindre des
taux de compression de l’ordre de 75% [26].
Les systèmes utilisés dans certaines des expériences utilisent des systèmes atomiques
assez encombrants ou des cristaux massifs. Un premier pas sur la voie de la miniaturisation a
été effectué avec l’utilisation de cavités monolithiques (les miroirs sont déposés directement
sur le cristal) comprenant des cristaux de très petite taille [15]. Récemment des taux de
compression importants ont été obtenus dans des fibres optiques sur des solitons [27]. 11 est
également envisageable d’employer des guides intégrés non linéaires à faibles pertes.
Les applications envisagées pour la compression de bruit quantique concernent la
physique fondamentale avec les mesures de précision (spectroscopie de haute sensibilité [28]
ou interférométrie [29] destinée à la détection des ondes gravitationnelles). La compression du
bruit lumineux devrait aussi trouver des utilisations plus appliquées dans des domaines
comme les télécommunications [30].
Références
[ 11 Cohen-Tannoudji C., Dupont-Roc J., Grynberg G. (1988), Processus d‘interaction entre
photons et atomes, Interéditiond Editions du CNRS, Paris (Atom-photon interactions
(1991) Wiley, New-York).
Fabre C. in Quantum Fluctuations (Eds. S . Reynaud, E. Giacobino et J. Zinn-Justin,
North Holland Elsevier, Amsterdam, 1997)
Reynaud S . et Heidmann A., Opt. Commun. 71,209 (1989)
Reynaud S., Fabre C., Giacobino E., Heidmann A., Phys. Rev. A40, 1440 (1989).
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