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Mesure interférométrique de petits déplacements
L’ensemble des expériences que nous réalisons repose sur la mesure interférométrique des petits déplacements d’un miroir mobile, que ces déplacements soient occasionnés par exemple par l’agitation thermique ou par les fluctuations quantiques de la pression de radiation du faisceau de mesure.
Principe de la mesure
Notre équipe s’intéresse aux propriétés d’une cavité Fabry-Perot dont un des miroirs est mobile. L’intensité lumineuse à l’intérieur de la cavité présente des résonances à chaque fois que la longueur de la cavité est égale à un multiple entier de la demi-longueur d’onde du faisceau laser incident. Lorsqu’on s’écarte de cette condition, en modifiant la longueur d’onde ou en déplaçant le miroir mobile, l’intensité décrit une (...)
Sensibilité de la mesure
Nous avons déterminé la sensibilité de notre montage expérimental en calibrant les déplacements observés à l’aide d’une modulation de fréquence du laser : le plus petit déplacement mesurable est égal à pour un miroir dépose sur un résonateur en silice. Cette très grande sensibilité permet d’observer le spectre de bruit thermique du miroir qui apparaît comme une succession de pics lorentziens associés à ses différents modes de vibrations. La sensibilité atteinte sur la (...)
Spectre de bruit du mode fondamental d’un miroir plan-convexe
Nous avons observé dans notre expérience le mouvement brownien du miroir mobile à température ambiante. Le spectre de bruit de phase du faisceau réfléchi reproduit le spectre de bruit de position du miroir mobile, qui a la forme d’un pic lorentzien au voisinage de la fréquence de résonance fondamentale du miroir. Nous avons aussi étudié la réponse mécanique du miroir à une force extérieure, en utilisant la pression de radiation d’un faisceau annexe modulé en intensité. Au (...)
Visualisation du mouvement dans l’espace des phases
Nous avons cherché à caractériser de façon détaillée le bruit thermique en observant non seulement le spectre de bruit, mais aussi son évolution temporelle dans l’espace des phases, avec une sensibilité de l’ordre de l’attomètre, limitée par la bande passante de la détection, et donc par le temps d’évolution caractéristique du miroir. Pour suivre expérimentalement le mouvement du miroir dans l’espace des phases, on démodule le signal détecté autour de la (...)
