Réduction du bruit et tomographie quantique d'un faisceau laser interagissant avec des atomes froids : théorie et expériences

Thomas Coudreau (1)

1 LKB (Jussieu) - Laboratoire Kastler Brossel

Nous avons utilisé un nuage d'atomes refroidis par laser comme milieu non linéaire pour réduire les fluctuations quantiques d'un faisceau laser. Le nuage atomique, produit par un piège magnéto-optique en fonctionnement continu, est placé dans une cavité optique. Les fluctuations du faisceau sonde réfléchi par la cavité sont mesurées à l'aide d'une détection homodyne. Une réduction de bruit en quadrature de 15% a été obtenue pendant plusieurs secondes. Sur le plan théorique, nous avons utilisé la méthode des forces de Langevin pour calculer le spectre des fluctuations avec un modèle atomique à trois niveaux. Ce modèle permet de prendre en compte l'effet parasite des faisceaux pièges et de repompage. Il est en bon accord avec les résultats expérimentaux. Par ailleurs, nous avons utilisé la méthode de tomographie quantique pour mesurer la fonction de Wigner du champ réfléchi par la cavité. Cette fonction permet de caractériser tous les moments statistiques des fluctuations. Cette mesure est la première mesure de la fonction de Wigner d'un état produit par interaction avec un milieu atomique. Cette méthode a permis de mettre en évidence une statistique gaussienne en bon accord avec les prédictions théoriques.

Domains: Atomic Physics [physics.atom-ph]

Thomas Coudreau. Réduction du bruit et tomographie quantique d'un faisceau laser interagissant avec des atomes froids : théorie et expériences. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1997. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011915⟩