Nous pouvons dé omposer e hapitre expérimental en deux parties dis- tin tes.
La première aura été l'o asion de mesurer expérimentalement les per- forman esde lasour e de photonuniques que nous avons développé àNi e. Le proto ole suivi à et eet est inspiré de l'arti le de Mandel [19℄, oùnous remontons à l'aide d'un al ul à la statistique d'émission des photons dans un montagede typeHanbury-Brown
&
Twiss.Nousavons obtenuspar ette méthode d'ex ellentsrésultats :P1
= 0, 37
etg
(2)(0) = 0, 08
Cette méthode permetde déduirelavaleur de
g
(2)(0)
à partirdes probabili- tés
P1
etP2
mais ne permet pas de onstater dire tement le omportement unique des photons émis par la sour e. Pour ela, il est plut t habituel d'utiliser le montage de type Hanbury-Brown&
Twiss pour tra er la fon - tiond'auto orrélationd'ordredeuxg
(2)(τ )
, e qu'iln'estpas possibledefaire pour les sour es asyn hrones omme lanotre.
Nous avons don développé dans la se onde partie une méthode origi- nale qui permet de tra er lafon tion d'auto orrélation d'ordre deux
g
(2)(τ )
pour lessour esde photonsuniques annon és asyn hrone. Lemontage expé- rimentalest toujours de type Hanbury-Brown&
Twiss mais le onvertisseurtemps-amplitude (TAC)habituelest rempla éi i,parune arted'a quisition parti ulière, ouplée à un programme qui simule le omportement du TAC ens'aran hissantde toutebasede temps.Nousavonsréalisé e montageau GAP-Optique et l'avons utilisé pour estimer les performan es de la sour e de photons uniques Genevoise . Cette nouvellemesure à été par ailleurs l'o asionde véri erlajustessedumodèledéveloppéàNi epour al uler
P0
,P1
etP2
puis remonter àg
(2)(0)
.Nous avons trouvé pour ette sour e :
P1
= 0, 61
etg
(2)(0) = 2, 2
· 10−3
qui sont, à notre onnaissan e, les meilleursrésultats toutes sour es onfon- dues.
La omparaison des performan es de ette sour eave lanotresont l'o - asion de mettre le doigt sur les points faibles de la on guration niçoise. En prenant en ompte les pertes vues par les photons à 1550
nm
entre le ristaletla lentillede ouplage, le ouplageΓi
de lasour e genevoise s'élève à environ 0,65 e qui est tout à fait omparable ave la valeur obtenue à Ni e (Γi
= 0, 58
). Cela signi e que nous ré oltons quasiment aussi bien les photonsen on gurationentièrementguidéeàl'aided'unesimple brequ'en on gurationmassive ave des lentillesL'é art de performan e le plus signi atifse situe au niveau de lavaleur de
g
(2)(0)
quiquanti elarédu tiond'événementsàdeuxphotonsparrapport à une sour e poissonnienne. Alors quenotre sour e réduit et quantité d'un fa teur10, lasour egenevoise laréduit d'unfa teur 500...Commele oe - ient de ré olte des paires de photons est sensiblement lemême, ette é art de performan es se justi e uniquement par l'utilisationde photons signal à 810
nm
qui permettent l'utilisationd'une APD sili ium beau oup plus per- formantequel'APDgermanium.Le hapitresuivants'intituleralogiquement perspe tivesetmontreralegainqu'ilserapossibled'obteniren hangeant quelques éléments de la sour e.Perspe tives
Nous avons montré dans le hapitre 3 quele tauxde ré olte des photons idler du guide vers la bre avoisine les 60%, e qui orrespond à une très bonne valeur à l'heure a tuelle,toutes sour es de paires de photons onfon- dues[49,50,51℄.Noussavons don bienfabriquer es guidesetnousarrivons àun bon on nementsanstropdepertes,pourtantlaprobabilité naled'ob- tenirun photonannon é àlasortie de la breest seulementde 45% justi ée parlespertesqu'introduisentles omposantsoptiquespla ésenavalduguide PPLN. Parailleurs, l'utilisation d'un déte teur Germanium handi ape irré- médiablementles performan es de la sour e,en raisonde son tauxde oups sombres élevé quiréduit laprobabilité
P1
à37% etde sa faiblee a ité qui ne permetpas d'obtenir des valeurs deg
(2)(0)
minimales.
Nousallonsétudierdans e hapitrelegainqu'ilest possibled'obteniren améliorantladéte tiondesphotonssignal.Toutd'abordnousenvisageronsde réduirelebruitintrinsèquede notreAPDgermanium,puisnousenvisagerons de diminuer la longueur d'onde du photon signal, de 1310
nm
vers 810nm
, pour pouvoirtirer parti des ex ellentes performan es des APDs en Sili ium.Dans les expérien es de ommuni ations quantiques, lalargeur spe trale des photons utilisés est un paramètre ru ial. Dans les bres optiques, la dispersion hromatique représente un freinaux ommuni ationslonguesdis- tan esqu'unefaiblelargeurspe tralepermetde ontourner.Nousétudierons alors les largeurs spe trales de nos photons en fon tion de la longueur du
4.1 Le pompage en régime impulsionnel : un
moyen de réduire les oups a identels dans
l'APDGe ?
Dans l'appro he théorique du hapitre 1, nous avons souligné que
P0
la probabilité de ne pas avoir de photon était dire tement alimentée par le taux de oups sombres dans l'APD et nous avions insisté sur l'importan e detravaillerave un rapportsignal/bruitélevé.Pourassurerladéte tiondes photons signal à 1310nm
, nous utilisons dans notre montage expérimental une APD en germanium qui fon tionne en mode passif et présente un taux de oupssombresassezélevéparrapportautauxmaximaldedéte tionsqu'il est possible d'atteindre.En quelques hires, notre APDGe présente un tauxde oups sombres de 20
kHz
et sature aux alentours de 150kHz
e qui limite fortement la valeur du rapport signal/bruit=
Snet
ge
Dc
Ge
à une valeur inférieure à 10. À e su-
jet, nous estimons élevé un rapport signal/bruit supérieur à
10
2
et, à titre d'exempledans le as d'uneAPDsili iumpassivementdé len hée,ilsesitue généralementsupérieur à
10
4
.Un moyen d'améliorer notre APD serait de s'inspirer du mode de fon - tionnementdesAPDInGaAsqui,pourréduireleurtaux oupssombres,sont utiliséesenmodedé len hé. Ainsi,ilsu raitd'utiliserun laserdepompeim- pulsionneletd'allumerl'APDpendantuntempstrès ourtseulementlorsque laprobabilité d'avoir un photonsignal est grande. Dans ette on guration, la probabilité de déte ter un photon est proportionnelle au nombre de pho- tons dans l'impulsion et à l'e a ité de déte tion de l'APD (
ηGe
≈ 10%
), tandis letaux de oups sombres diminue ar l'APD n'est ee tivement plus allumée pendant une se onde. Véri ons, à l'aide d'un petit al ul, le gain qu'il est possible d'obtenir : supposons que nous disposions d'un laser a- pable d'émettre des impulsions lumineuses (de 1ps
par exemple) ave un tauxde répétitionde 100kHz
1
,en onsidérantque laquantité de pairespar impulsionsuit unedistribution poissonnienneave
n = 0, 1¯
paires parpulse, letaux net de déte tion peut alors atteindre :Snet
Ge|d´eclench´ee
≈ ¯n × γs× Frep× ηGe
= 300 s
−1
Contrairementàl'arrivéedesphotons, les oupssombresdansl'APDsont
aléatoires ave ependant un taux moyen
D
c
Ge
= 20000 s−1
. Don si nous allumons seulement l'APDGe pendant 1ns
pour déte ter le photon signal1
ontenu dans l'impulsion lumineuse, le taux de oups sombres ee tifs par se onde hute à raison de :
DcGe|d´eclench´ee
= DcGe× Frep
× Tallumage
= 2 s−1
Ce petit raisonnement a le mérite de montrer que nous pouvons augmenter rapportsignal/bruit jusqu'à150 simplementen utilisantdiéremmentnotre déte teur.
Alors ave un laser impulsionnel, nous espérons obtenir une sour e de photons uniques annon és présentant les gures de mérite suivantes :
P1
= 0, 45
etg
(2)(0) = 0, 04
Nousn'observons qu'un léger gain en performan e sur la probabilité
P1
, qui s'explique par lefaitqu'elle est, de toutesfaçons, limitéeparγi
le oe ient deré oltedesphotonsannon és.Aussi,legainquasinulsurg
(2)(0)
s'explique par le fait que ette méthode n'améliore pas l'e a ité de déte tion, mais réduit simplement le taux de oups sombres. Il n'y a don pas de raisons d'observer une diminution de la probabilité d'avoir deux photons dans une fenêtre
∆T
.Seule une amélioration du ouplage des photons signal ou de l'e a ité de leur déte tion pourrait in uer sur
g
(2)(0)
. Nous allons maintenant nous pen hersur uneperspe tivequidevraitnouspermettred'obtenirungainsur les deux tableaux : à savoir une augmentation de l'e a ité de déte tion et une diminutionimportantedu bruit.