Colloque

Génération d’impulsions lumineuses intriquées de quelques cycles optiques

Patrick Cusson

Membre a labase

Patrick Cusson : Polytechnique Montréal

Résumé de la communication

L'utilisation de la lumière quantique pulsée promet d'ouvrir la voie à de nouveaux paradigmes en communication, informatique et détection quantiques. L’une des techniques les plus proéminentes pour générer des états lumineux non classiques est la conversion paramétrique descendante (PDC) où les photons d'une pompe optique puissante se séparent en paires de photons intriqués. La PDC est utilisée régulièrement dans la génération de photons uniques annoncés. Les expériences de pointe contemporaines utilisent couramment des impulsions de pompe d'une durée allant de la pico à la nanoseconde pour générer des états intriqués à large bande. Par conséquent, l'intrication est distribuée au travers de nombreux degrés de liberté spatio-temporels.

Dans ce travail, nous démontrons la génération de paires d'impulsions intriquées lumineuses pour les applications dans le domaine temporel. En adaptant la durée de l'impulsion de pompe au temps de cohérence défini par la bande passante du processus de PDC, nous avons produit des impulsions lumineuses intriquées qui occupent plus de 85 % du mode temporel du vide quantique amplifié. Nous avons généré de façon efficace des paires d'impulsions intriquées contenant en moyenne 2x10^6 photons avec une bande passante correspondant à une impulsion de 7 fs. De telles impulsions promettent d’être utiles pour l'optique quantique, dont notre proposition pour l'échantillonnage intra-cycle des champs quantiques dans l’infrarouge moyen.

Résumé du colloque

Dès sa découverte en 1960, le laser a été utilisé pour plusieurs études fondamentales en interaction lumière-matière, particulièrement en optique non linéaire. Il a aussi été employé très tôt en ophtalmologie. Par la suite, le laser s’est rapidement imposé comme une technologie incontournable dans une multitude de domaines de l’activité humaine. En l’espace de quelques décennies, les lasers sont passés du laboratoire au marché et sont devenus des composants indispensables dans une gamme étendue de produits et de systèmes. Leur utilité dans pratiquement tous les aspects de la vie courante ne cesse de prendre de l’ampleur.

Mais avant d’arriver aux applications, plusieurs années de recherche ont été nécessaires afin de découvrir, comprendre et maîtriser les multiples et complexes paramètres de ces sources lumineuses pour en faire des outils performants. Les lasers ont trouvé leur place en production industrielle et micro-usinage, notamment pour la découpe et la soudure. Cette technologie permet en plus de répondre à de grands problèmes de société. Des dispositifs laser ont été adaptés aux besoins du domaine médical et ont permis de nouvelles techniques de chirurgie, d’imagerie, de diagnostic et de traitement. Du côté des enjeux environnementaux, les lasers sont maintenant utilisés pour la télédétection de polluants atmosphériques. À une autre échelle, ils sont intégrés dans des systèmes de capteurs miniatures qui rendent possible la conduite autonome.

Si, en 2022, les champs d’application du laser sont vastes et variés. Reste-t-il d’autres frontières à conquérir pour cette technologie? Quelles perspectives de développement et de valorisation pouvons-nous envisager? Comment le Québec contribue-t-il à l’essor du domaine?

Le colloque sur les lasers que nous proposons au 89^e Congrès de l’Acfas vise à dresser un portrait de la situation et à fournir une vision d’avenir du domaine. Nous mettrons en évidence la grande contribution du laser à la société actuelle et examinerons de plus près ce que les lasers seront capables d’accomplir dans l’avenir.