L'optomécanique en cavité, l'étude de l'interaction entre le mode d'une cavité optique et un mode mécanique d'un résonateur, a eu une évolution impressionnante depuis dix ans et elle est devenue un nouveau champ de recherche, réunissant la physique de la matière condensée et l'optique. Un des objectifs majeurs de cette discipline est de tester et étudier la mécanique quantique en utilisant des systèmes macroscopiques. Parmi les problèmes les plus fondamentaux que la communauté aborde est la question des limites quantiques de la mesure de position. La mécanique quantique prédit que toute mesure s'accompagne d'une action en retour, ce qui perturbe l'état du système mesure. En outre, il devrait être conjugué avec le bruit quantique de l'appareil de mesure (le bruit de mesure) utilisé pour sonder le système. La sensibilité optimale est atteinte lorsque la mesure et le bruit backaction sont identiques, une situation qui peut être assimilé à l'acceptation de l'inégalité de Heisenberg pour l'appareil de mesure. En optomecanique, le mode d'une cavité optique est utilisé comme un appareil de mesure de la position d'un résonateur mécanique qui est piloté par la pression de radiation qui devrait être responsable pour l'action en retour de la mesure. Cependant, cette action en retour n'a jamais été observé à ce jour, alors qu'il reste une étape décisive vers la compréhension des processus de la mesure quantique. Nous décrivons dans ce manuscrit l'étude des effets de la pression de radiation. Nous introduisons le système opto-mécanique que nous avons développé qui consiste a un résonateur mécanique plan-convex de taille de quelques cm présentant un très haut facteur de qualité (~ 1 000 000) intégré dans une cavité Fabry-Perot de très grande finesse (~ 300 000). Nous présentons deux résultats importants que nous avons obtenus avec ce système. Tout d'abord, nous avons rapporté la première observation directe de la pression de radiation en temps réel, basée sur l'établissement des corrélations pompe-sonde. Nous avons également démontré pour la première fois des effets non linéaires dû a l'action en retour liés à l'amélioration substantielle de la sensibilité de la mesure de position. Nous expliquons pourquoi la démonstration de l'action en retour quantique nécessite une ultra- haute stabilité du mode optique. Nous présentons les modifications importantes apportées à la configuration expérimentale précédente, notamment sur la source laser, la détection et la stabilisation de l'expérience. Nous décrivons ensuite une nouvelle technique de détection opto-mécanique fournissant une mesure indépendante du désaccord cavité. Enfin, nous présentons une expérience de validation de principe permettant d'extraire des corrélations quantiques optomécaniques à la température ambiante.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00813308 |
| Date | 20 December 2012 |
| Creators | Tavernarakis, Alexandros |
| Publisher | Université Pierre et Marie Curie - Paris VI |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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