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Através de uma pesquisa sistemática de linhas de zero-fônon de defeitos em Halogenetos Alcalinos, para aplicações de geração de buracos em bandas de absorção inomogêneas, estudamos o Centro R, particularmente a banda R2, gerada pela coloração aditiva deHalogenetos alcalinos. Esta banda pode ser eficientemente apagada à baixa temperatura (20K) até com uma luz fraca de um espectrofotômetro, para duas amostras: KCl:NaCl:KOH e KCl:KOH, com linhas de zero-fônon a 741.7nm e 742.0nm, respectivamente. Para a primeira, o efeito pode ser observado mais intensamente, sugerindo a influência positiva do Sódio neste tipo de experimento. A recobertura térmica dos buracos gerados permitiu a reversibilidade parcial do processo. Discutimos também a fenomenologia do processo através de várias alternativas para sua compreensão, e propomos caminhos para a identificação do processo. Concluímos que a banda R2 dos centros das amostras citadas são candidatas à geração de buracos otimizada para a obtenção de memória ótica com alta densidade de armazenamento. Ainda, ressaltamos a importante influência das impurezas introduzidas nos Halogenetos alcalinos para se criarem boas condições (estabilidade térmica e ótica) para a geração de buracos, evidenciando, portanto, que não somente o parâmetro de rede da matriz combinado com o grau de aglomerados de centros são suficientes para indicar a matriz adequada para este tipo de experimento. / In a systematic search for zero-phonon lines arising from deffects in Alkali Halides for hole burning applications in inhomogeneous absorption bands, we have studied the R-center, particularly the R2 bands, formed by additive coloration of Alkali Halides. This band could be efficiently bleached at low temperature (20K) using a weak spectrometer light irradiation in two samples: KCl:NaCl:KOH and KCl:KOH with zero-phonon lines at 741.7nm and 742.0nm respectively. For the first one, the effect could be observed with much more intensity, suggesting the Sodium positive influence for this kind of experiment. The thermal recovery of the holes burned allowed partial reversibility of the process. We also discuss the process phenomenology using several alternatives for its comprehension and we propose some ways for the process identification. We conclude that R2 band for the mentioned samples are good candidates for hole burnings in a optimized way to obtain high density storage optical memory. We also point out the important influence of the impurities introduction in the Alkali Halide hosts in the sense of developing good conditions (optical and thermal stabilities) for the hole burning experiment, showing clearly that not just the lattice parameter joined with the degree of aggregate centers, are enough to reveal the ideal host for this kind of experiment.

Através de uma pesquisa sistemática de linhas de zero-fônon de defeitos em Halogenetos Alcalinos, para aplicações de geração de buracos em bandas de absorção inomogêneas, estudamos o Centro R, particularmente a banda R2, gerada pela coloração aditiva deHalogenetos alcalinos. Esta banda pode ser eficientemente apagada à baixa temperatura (20K) até com uma luz fraca de um espectrofotômetro, para duas amostras: KCl:NaCl:KOH e KCl:KOH, com linhas de zero-fônon a 741.7nm e 742.0nm, respectivamente. Para a primeira, o efeito pode ser observado mais intensamente, sugerindo a influência positiva do Sódio neste tipo de experimento. A recobertura térmica dos buracos gerados permitiu a reversibilidade parcial do processo. Discutimos também a fenomenologia do processo através de várias alternativas para sua compreensão, e propomos caminhos para a identificação do processo. Concluímos que a banda R2 dos centros das amostras citadas são candidatas à geração de buracos otimizada para a obtenção de memória ótica com alta densidade de armazenamento. Ainda, ressaltamos a importante influência das impurezas introduzidas nos Halogenetos alcalinos para se criarem boas condições (estabilidade térmica e ótica) para a geração de buracos, evidenciando, portanto, que não somente o parâmetro de rede da matriz combinado com o grau de aglomerados de centros são suficientes para indicar a matriz adequada para este tipo de experimento. / In a systematic search for zero-phonon lines arising from deffects in Alkali Halides for hole burning applications in inhomogeneous absorption bands, we have studied the R-center, particularly the R2 bands, formed by additive coloration of Alkali Halides. This band could be efficiently bleached at low temperature (20K) using a weak spectrometer light irradiation in two samples: KCl:NaCl:KOH and KCl:KOH with zero-phonon lines at 741.7nm and 742.0nm respectively. For the first one, the effect could be observed with much more intensity, suggesting the Sodium positive influence for this kind of experiment. The thermal recovery of the holes burned allowed partial reversibility of the process. We also discuss the process phenomenology using several alternatives for its comprehension and we propose some ways for the process identification. We conclude that R2 band for the mentioned samples are good candidates for hole burnings in a optimized way to obtain high density storage optical memory. We also point out the important influence of the impurities introduction in the Alkali Halide hosts in the sense of developing good conditions (optical and thermal stabilities) for the hole burning experiment, showing clearly that not just the lattice parameter joined with the degree of aggregate centers, are enough to reveal the ideal host for this kind of experiment.

Un état quantique de lumière est caractérisé par la statistique de son nombre de photons. Lorsque qu'un champ électromagnétique se propage dans un milieu, ses statistiques peuvent être modifiées, notamment en présence de phénomènes cohérents. Cette thèse s'intéresse expérimentalement et théoriquement à la propagation d'états quantiques de lumière dans une vapeur d'hélium métastable à température ambiante. Dans un premier temps, on étudie la propagation de lumière en présence d'oscillations cohérentes de populations ultrafines et montre qu'elles permettent de stocker efficacement une quadrature spécifique d'un champ lumineux. Néanmoins, ce protocole ne permet pas de stocker les deux quadratures d'un mode du champ électromagnétique, et les conditions de propagation dans le milieu dégradent leurs propriétés statistiques, empêchant son utilisation pour des applications quantiques. Ce travail montre ensuite qu'il est possible de générer des états comprimés à deux modes dans ce même système, par mélange à 4 ondes. Les états fortement comprimés (9 dB) peuvent être générés en exploitant les fortes non-linéarités induites par piégeage cohérent de population via une transition optique, ainsi que par la proximité d'une autre transition optique voisine. Enfin, une dernière partie s'intéresse au transfert de bruit par effet Faraday entre les fluctuations de spin atomique du milieu et les fluctuations de polarisation d'un champ lumineux. L'étude de ces fluctuations par spectroscopie de bruit de spin a mis en évidence des comportements originaux qui pourraient par la suite être utilisés dans d'autres milieux. / A quantum state of light is characterized by its statistics of number of photons. These statistics can change in the presence of coherent phenomena. This PhD focuses both experimentally and theoretically on the propagation of quantum states within a room temperature vapor of metastable helium. First, we show that ultranarrow coherent population oscillations allow to efficiently store a specific quadrature of a light wave. Nevertheless, this protocol cannot be use to store the two quadratures of a light field. Indeed, the propagation conditions deteriorates its statistical properties, forbidding its use for quantum application. Secondly, we show that it is possible to generate twomode squeezed states of light in that system. High amplification can be achieved (9 dB), exploiting the strong nonlinearities enabled by coherent population trapping of a transition, and because of the energy level structure. Finally, we study atomic spin noise transfer to light polarization noise via Faraday effect. These fluctuations, probed by spin noise spectroscopy, show original behaviors that may be useful in another systems.

La photonique sur silicium constitue une plateforme idéale pour transmettre et distribuer des signaux optiques au sein d'une puce et sur de longues distances sans pertes excessives. L'intégration de semiconducteurs III-V sur des circuits photonique en silicium est un projet excitant mais ambitieux, que nous avons mené en combinant le meilleur de l'optoélectronique des semiconducteurs III-V et des technologies photonique en siliicium-sur-isolant (SOI en anglais). Afin de pouvoir remplacer les interconnexions metalliques existantes par des interconnexion optiques, nous nous sommes efforcés d'utiliser les objets ayant les dimensions les plus petites et consommant les plus petites énergies comme peuvent l'être les nanocavités en Cristaux Photoniques incorporant des matériaux actifs en III-V. Cette thèse visait à conceptualiser, fabriquer et étudier expérimentalement des structures hybrides III-V/circuit photonique SOI, où une couche de III-V, reportée par collage adhésif à quelques centaines de nm du silicium, est gravée en une cavité optique de type cristal photonique " nanobeam " et résonante autour de 1.5 μm. Les principaux résultats de ce travail sont les démonstration 1) d'une efficacité de couplage entre la cavité et le guide d'onde SOI facilement ajustable, pouvant excéder 90% lorsque les conditions d'accord de phase sont remplies, 2) de l'émission laser en régime continue avec des puits quantiques via la passivation des surfaces, et 3) d'une mémoire optique de durée supérieure à 2s avec des énergies de commutations ultrafaibles (~0.4 fJ). Nous présentons aussi un modèle pour fabriquer des cavités " nanobeam " de facteurs Q très élevés, encapsulées dans un matériau bas indice.