Etude expérimentale de propriétés non-classique de la lumière; interférences à un seul photon

• Main Author: Grangier, Philippe
• Language: fra
• Published: Université Paris Sud - Paris XI 1986
• Subjects: [PHYS:PHYS:PHYS_ATOM-PH] Physics/Physics/Atomic Physics; [PHYS:PHYS:PHYS_ATOM-PH] Physique/Physique/Physique Atomique; optique quantique; photon; photodétection; interférences; corrélation d'intensité; calcium; battements quantiques; photodissociation; molécules Ca2
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009436; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/05/11/69/PDF/tel-00009436.pdf

Ce mémoire décrit plusieurs expériences pour lesquelles la quantification du champ électromagnétique joue un rôle essentiel dans la description théorique et la compréhension physique des phénomènes observés. En particulier, la nécessité de cette quantification apparaît à travers la mise en évidence d'un état d'un champ très proche d'un état de Fock, dans lequel un seul quantum est excité (état à un seul photon). Un état à un seul photon peut être caractérisé en utilisant deux photomultiplicateurs placés de part et d'autre d'une lame semi-réfléchissante : la probabilité d'observer deux photodétections pendant un temps w doit être beaucoup plus petite que le produit des probabilités de photodétections simples pendant le même temps. Cette propriété "non-classique", que nous désignons par le terme d'anticorrélation, est mise en évidence expérimentalement pour une cascade radiative du Calcium, en utilisant des techniques de comptages rapides. Nous avons ensuite réalisé une expérience d'interférences, avec la lumière ayant permis d'observer l'effet d'anticorrélation. En utilisant un interféromètre de Mach-Zehnder réglé au voisinage de la teinte plate, le contraste mesuré des franges d'interférences a été supérieur à 98%, en parfait accord avec les performances calculées de l'interféromètre. Nous présentons enfin deux autres expériences, qui illustrent de façon plus générale la notion d'interférence à un photon : une expérience de battements quantiques dans une cascade radiative excitée de façon continue, et un effet d'interférence apparaissant dans la fluorescence d'un système de deux atomes, obtenus par photodissociation d'une molécule Ca2 par une impulsion laser.