Rubidium resonant squeezed light from a diode-pumped optical-parametric oscillator

• Autores: Ana Predojevic
• Directores de la Tesis: Jordi Boronat Medico (dir. tes.), Morgan W. Mitchell (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2009
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ramón Corbalan Yuste (presid.), David Artigas García (secret.), Jordi García-Ojalvo (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Óptica
      • Láseres
      • Óptica no lineal
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • La luz comprimida (squeezed light) es uno de los componentes importantes de los experimentos de memorias cuánticas. Un almacenamiento eficientede la luz comprimida en una colectividad de átomos exige que la luz (comprimida) sea resonante a la línea espectral de absorción. El láser de diodopuede acceder a una amplia clase de líneas espectrales dado al amplio rango de longitudes de onda accesibles. Por lo tanto, el uso de fuentes de luz comprimida basadas en láseres de diodo ampliaría el número de los posibles experimentos. Además, los láseres de diodo reúnen muchas buenascaracterísticas como son su construcción robusta y compacta, simplicidad y bajo precio. La única desventaja de los láseres diodo es el ruido de la fase que resulta en un ensanchamiento de sus líneas espectrales.Esta tesis describe estudios experimentales y teóricos de generación de estados de luz omprimida en cuadratura y polarización, adecuados para lainteracción con átomos de rubidio. En ese ocumento damos una atención especial al ruido de fase y sus efectos en el grado de compresión de la luzy los métodos para lograr luz comprimida en presencia de ruido de fase generado en el láser de diodo.La tesis está estructurada de la siguiente manera:El primer capítulo presenta las ideas generales de la conversión paramétrica de frecuencia (parametric downconversion) en un oscilador paramétricoóptico. Aquí derivamos la descripción teórica de la luz comprimida en un oscilador paramétrico óptico operado por debajo del nivel umbral.El segundo capítulo describe el aparato experimental. Primero, damos una descripción detallada del diseño de la cavidad paramétrica óptica yresumimos las propiedades del cristal no lineal. A continuación, pasamos a describir el láser y los sistemas usados para la estabilización del sistemaláser y de la cavidad del oscilador. En el tercero se discute la ganancia de amplificación y la eficiencia de detección. Por último damos una descripcióngeneral del experimento y presentamos los resultados en la compresión cuántica ("squeezing") de la luz.El último capítulo analiza los efectos de ruido de fase en el "squeezing" de cuadratura y describe una técnica para eliminar su efecto. Primero,discutimos el origen del ruido de fase para sistemas de láser de diodo. Segundo, derivamos el grado observable de "squeezing", teniendo en cuentalos efectos de fluctuaciones cuasi-estacionarias de frecuencia. Por último, mostramos cómo los efectos del ruido de fase pueden ser eliminados ycomparamos la predicción teórica con nuestros resultados experimentales.El resultado de este proyecto es una fuente de luz no-clásica resonante con la transición atómica del rubidio. Caracterizamos el "squeezing" del estadode vacío cuántico resultante. El máximo grado de compresión logrado en el experimento fue 2.5dB por debajo del nivel de ruido cuántico. Ademásrealizamos un análisis del efecto que el ruido de fase tiene en el grado de compresión. Los resultados de este análisis mostraron que en presencia deruido de fase se espera que el "squeezing" dependa del retardo relativo entre el haz de luz comprimida y el oscilador local. Comprobamosexperimentalmente esta hipótesis y medimos el grado de compresión como una función del retardo entre la luz comprimida y el oscilador local. Losresultados experimentales obtenidos fueron consistentes con la teoría.Aparte de construir una fuente luz comprimida resonante con rubidio, hemos probado que el láser de diodo es una fuente adecuada para la producciónde luz comprimida. Hemos proporcionado una teoría que trata el efecto de ruido de fase en el grado de compresión de la luz en un osciladorparamétrico óptico. El aparato experimental presentado aquí utiliza técnicas estándar que podrían ser aplicadas a una variedad de otras longitudes de ondas.