Neste trabalho apresentamos resultados experimentais e teóricos do ruído de intensidade e de fase, e das correspondentes correlações, entre os campos de bombeio e sonda na transparência induzida eletromagneticamente. Experimentalmente, nessa condição, medimos excesso de ruído de intensidade em ambos feixes e correlação e anti-correlação de ruído de intensidade, mostrando claramente que elas dependem tanto da intensidade dos feixes, quanto da frequência de análise em que as medidas são realizadas. Utilizando uma varredura local do feixe sonda, observamos estruturas no espectro de ruído dos campos na transparência induzida e, a partir do ruído da soma e da diferença das intensidades dos feixes, vimos que nessa região há zonas com correlação e anti-correlação de intensidade, intercaladas. Estas estruturas dependem, novamente, da intensidade dos feixes e da frequência de análise. Ainda no campo experimental, com relação ao ruído de fase, medimos excesso de ruído nos nossos feixes e, pela primeira vez, medimos uma correlação desse ruído entre os feixes na condição de transparência induzida. Teoricamente, aprofundamos análises realizadas com um modelo em que átomos e campos são tratados quanticamente e, dadas as limitações constatadas, desenvolvemos um novo modelo semi-clássico. As novas previsões obtidas com esse modelo, em que os campos possuem fases difusivas, mostram um bom acordo qualitativo com os resultados experimentais. O excesso de ruído de intensidade dos feixes, observado na transparência induzida, se deve ao excesso de ruído de fase dos lasers, que é transferido ressonantemente pelos átomos para o ruído de intensidade. / In this work we present experimental and theoretical results of intensity and phase noise, and of the correspondent correlations, between pump and probe fields in electromagnetically induced transparency. Experimentally, in this condition, we measure intensity excess-noise in both beams as well as intensity correlations and anti-correlations, clearly showing that both are dependent on the fields intensities and on the analysis frequency. We also observed structures in the noise spectra of the fields in the induced transparency and that, in a single spectrum, there are zones with correlation and anti-correlation of intensity, interchanged. These structures are dependent, again, on the fields intensities and on the analysis frequency. We also measured excess phase noise in our beams and, for the first time, we measured a phase noise correlation between the beams in the condition of induced transparency. Theoretically, we further developed an analysis with a model in which the atoms and the fields are treated quantum-mechanically. Owing to limitations detected in the application of this model to our experimental situation, we developed a new semi-classical model, in which the fields present phase diffusion. The new predictions obtained show a good qualitative agreement with the experimental result features. The excess noise of intensity of the beams, in the electromagnetically induced transparency, is a result of the resonant transfer of the diode lasers excess phase noise into intensity noise by interaction with the atoms.

Although the Maxwell equations govern the propagation of EM waves at all frequencies, the methods required to generate, direct, analyse and detect radiation differ from band to band. This thesis is concerned with the development and demonstration of 'Quasi-optical' techniques for millimetre wavelengths, which involve the propagation of Gaussian profiled beams a few wavelengths across, and the realization of a general circuit approach to mm-wave measurement. Gaussian beam-mode analysis, which is used in later chapters to understand propagation of quasi-optical beams, is reviewed in chapter 1. Chapter 2 outlines the design, manufacture and testing of corrugated feed horns which generate fundamental Gaussian beam-modes. The design and manufacture of lenses which control the spreading of the beams and directional couplers which provide desirable signal processing functions in quasi-optical circuits is discussed in chapter 3. Chapter 4 traces the development of a Faraday isolator which operates in free-space and can suppress unwanted reflections in quasi-optical circuits. Chapter 5 discusses a reusable circuit board upon which systems can be easily and quickly constructed. A null reflectometer built using quasi-optical components is outlined in chapter 6 and reflection measurements from lenses and horns presented. Chapter 7 describes a corrugated feed horn/lens antenna used in a balloon-borne nw-wave cosmic background experiment. Finally, Chapter 8 demonstrates the use of quasi-optical components in a 115 GHz receiver circuit.

Neste trabalho apresentamos resultados experimentais e teóricos do ruído de intensidade e de fase, e das correspondentes correlações, entre os campos de bombeio e sonda na transparência induzida eletromagneticamente. Experimentalmente, nessa condição, medimos excesso de ruído de intensidade em ambos feixes e correlação e anti-correlação de ruído de intensidade, mostrando claramente que elas dependem tanto da intensidade dos feixes, quanto da frequência de análise em que as medidas são realizadas. Utilizando uma varredura local do feixe sonda, observamos estruturas no espectro de ruído dos campos na transparência induzida e, a partir do ruído da soma e da diferença das intensidades dos feixes, vimos que nessa região há zonas com correlação e anti-correlação de intensidade, intercaladas. Estas estruturas dependem, novamente, da intensidade dos feixes e da frequência de análise. Ainda no campo experimental, com relação ao ruído de fase, medimos excesso de ruído nos nossos feixes e, pela primeira vez, medimos uma correlação desse ruído entre os feixes na condição de transparência induzida. Teoricamente, aprofundamos análises realizadas com um modelo em que átomos e campos são tratados quanticamente e, dadas as limitações constatadas, desenvolvemos um novo modelo semi-clássico. As novas previsões obtidas com esse modelo, em que os campos possuem fases difusivas, mostram um bom acordo qualitativo com os resultados experimentais. O excesso de ruído de intensidade dos feixes, observado na transparência induzida, se deve ao excesso de ruído de fase dos lasers, que é transferido ressonantemente pelos átomos para o ruído de intensidade. / In this work we present experimental and theoretical results of intensity and phase noise, and of the correspondent correlations, between pump and probe fields in electromagnetically induced transparency. Experimentally, in this condition, we measure intensity excess-noise in both beams as well as intensity correlations and anti-correlations, clearly showing that both are dependent on the fields intensities and on the analysis frequency. We also observed structures in the noise spectra of the fields in the induced transparency and that, in a single spectrum, there are zones with correlation and anti-correlation of intensity, interchanged. These structures are dependent, again, on the fields intensities and on the analysis frequency. We also measured excess phase noise in our beams and, for the first time, we measured a phase noise correlation between the beams in the condition of induced transparency. Theoretically, we further developed an analysis with a model in which the atoms and the fields are treated quantum-mechanically. Owing to limitations detected in the application of this model to our experimental situation, we developed a new semi-classical model, in which the fields present phase diffusion. The new predictions obtained show a good qualitative agreement with the experimental result features. The excess noise of intensity of the beams, in the electromagnetically induced transparency, is a result of the resonant transfer of the diode lasers excess phase noise into intensity noise by interaction with the atoms.