Intensification de la fluorescence paramétrique par modulation des fluctuations du vide

Abstract

Depuis le début des années soixante, la communauté scientifique a maintenu un intérêt envers les interactions paramétriques dans le domaine de l'optique non linéaire. Ces interactions permettent non seulement la génération d'harmonique en "fusionnant" des photons, mais aussi, et c'est ici qu'on va focaliser nos intérêts, la "fission" des photons. La fluorescence paramétrique est le meilleur exemple connu à ce jour. Même si ce phénomène a été intensivement étudié depuis le début des années soixante, il y a toujours quelques problèmes théoriques qui n'ont pas été complètement clarifiés. Un de ces problèmes est l'importance des fluctuations du vide sur la génération de la fluorescence paramétrique. C'est la raison pour laquelle notre objectif principal est d'étudier l'influence des confinements quantiques à l'intérieur d'une microcavité planaire (une façon simple de manipuler les fluctuations du vide) sur la fluorescence paramétrique. Il existe depuis l'origine de l'optique non linéaire des modèles qui permettent de comprendre la fluorescence paramétrique. Dans ces modèles, on suppose que la relation de commutation entre les opérateurs de champ d'une onde électromagnétique est indépendante de la longueur d'onde («commutation canonique»). Toutefois, des articles récents suggèrent que la relation de commutation entre ces opérateurs dépend de la longueur d'onde («commutation anomale¹»). Notre but est de prendre le modèle "standard" de la fluorescence paramétrique et d'y incorporer la relation de commutation anomale. Les résultats suggèrent que ces relations de commutation auront des répercussions profondes sur la génération de la fluorescence paramétrique en milieu confiné. En effet, cela peut porter à une intense amplification ou, a contrario, une atténuation de la génération de la fluorescence paramétrique.

¹Ici on utilise la terminologie introduite par Ueda et Imoto (1994). Le terme anomale signifie non usuel ou bien qui nécessite des conditions spécifiques peu fréquentes. La relation de commutaiton en question est en accord avec les lois de la physique, donc elle est normale.

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Since the early sixties, the scientific community has maintained an interest in parametric interactions in the field of nonlinear optics. These interactions not only allow the generation of harmonics by "fusing" photons, but also, and this is where we will focus our interests, the "fission" of photons. Parametric fluorescence is the best example known to date. Even though this phenomenon has been intensively studied since the early sixties, there are still some theoretical issues that have not been completely clarified. One of these problems is the importance of vacuum fluctuations on the generation of parametric fluorescence. This is why our main objective is to study the influence of quantum confinements inside a planar microcavity (a simple way to manipulate vacuum fluctuations) on parametric fluorescence. Since the origin of nonlinear optics, there have been models that allow us to understand parametric fluorescence. In these models, the switching relationship between the field operators of an electromagnetic wave is assumed to be independent of wavelength ("canonical switching"). However, recent papers suggest that the switching relationship between these operators is wavelength dependent (“anomalous switching1”). Our goal is to take the "standard" model of parametric fluorescence and incorporate the anomalous switching relationship into it. The results suggest that these switching relationships will have profound impacts on the generation of parametric fluorescence in confined environments. Indeed, this can lead to an intense amplification or, conversely, an attenuation of the generation of parametric fluorescence.

1Here we use the terminology introduced by Ueda and Imoto (1994). The term anomalous means non-usual or one that requires specific, infrequent conditions. The switching relationship in question is in agreement with the laws of physics, therefore it is normal.