Propagação de feixes ópticos de correlação em atmosfera turbulenta

• Main Author: Marcelo Vitor da Cunha Pereira
• Other Authors: Carlos Henrique Monken
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2014
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9QEFER

=== The turbulent mixing of air at different temperatures turns the refractive index of air in the atmosphere into a randomly varying quantity. Together with scattering by fog, this fluctuation figures among the greatest obstacles in information transmission through free-space optics. In this thesis, a passive method is introduced that attenuates the distortions created by the atmosphere through the use of correlation beams: entities which describe photon correlations and propagate formally as regular beams. The correct choice of correlation mitigates some of the most severe aberrations and allows for information coding immune to the fluctuations up to good approximation. The models are demonstrated via Monte Carlo simulations and through an experiment in which turbulence is generated in the lab with a turbulence emulating chamber and the correlation beam is created using spontaneous parametric down-conversion. One of the correlation beam's spatial properties, parity, is shown to be particularly robust against the fluctuations and an experimental proposal is presented that exploits this capability. Investigations are done concerning other implications of a robust correlation beam, which indicate at least one drawback: a reduction in the overall signal collected by a receiver. === A turbulenta mistura de ar a diferentes temperaturas faz com que o índice de refração na atmosfera varie aleatoriamente. Juntamente com o espalhamento por neblina, essa flutuação figura entre os maiores obstáculos na transmissão de informação pelo ar com feixes ópticos. Nesta tese introduz-se um método passivo de atenuação das distorções geradas pela atmosfera, através do uso de feixes de correlação: entidades que descrevem correlações entre fótons e que se propagam formalmente como feixes típicos. A escolha correta das correlações mitiga algumas das aberrações mais severas e permite a codificação de informação em boa aproximação imune às flutuações. Os modelos são demonstrados através de simulações de Monte Carlo e de um experimento em que a turbulência é gerada em laboratório com uma câmara emuladora e o feixe de correlação criado por meio do processo de conversão paramétrica descendente espontânea. Uma das propriedades espaciais do feixe de correlação, a paridade, mostra-se particularmente robusta às flutuações e uma proposta de experimento é apresentada que explora essa capacidade. Estudos são feitos também acerca das outras implicações de um feixe de correlação robusto, que indicam que há ao menos uma contrapartida indesejável: a redução no sinal coletado por um receptor.