Abstract

We consider the problem of measurement of optical transverse profile parameters and their conjugate variable. Using multimode analysis, we introduce the concept of detection noise modes. For Gaussian beams, displacement and tilt are a pair of transverse-profile conjugate variables. We experimentally demonstrate the optimal encoding and detection of these variables with a spatial homodyning scheme. Using higher-order spatial mode squeezing, we show the sub-shot-noise measurements for the displacement and tilt of a Gaussian beam.

© 2006 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. W. P. Bowen, R. Schnabel, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Phys. Rev. Lett. 88, 093601 (2002).
    [CrossRef]
  2. N. Korolkova, G. Leuchs, R. Loudon, T. C. Ralph, and C. Silberhorn, Phys. Rev. A 65, 052306 (2002).
    [CrossRef]
  3. A. Mair, A. Vaziri, G. Weihs, and A. Zeilinger, Nature 412, 3123 (2001).
    [CrossRef]
  4. N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
    [CrossRef]
  5. N. Treps, V. Delaubert, A. Maître, J. M. Courty, and C. Fabre, Phys. Rev. A 71, 013820 (2005).
    [CrossRef]
  6. N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
    [CrossRef]
  7. M. T. L. Hsu, W. P. Bowen, N. Treps, and P. K. Lam, Phys. Rev. A 72, 013802 (2005).
    [CrossRef]
  8. M. T. L. Hsu, V. Delaubert, P. K. Lam, and W. P. Bowen, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, 495 (2004).
    [CrossRef]
  9. V. Delaubert, D. A. Shaddock, P. K. Lam, B. C. Buchler, H.-A. Bachor, and D. E. McClelland, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 4, 393 (2002).
    [CrossRef]
  10. N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Science 301, 940 (2003).
    [CrossRef]

2005 (2)

N. Treps, V. Delaubert, A. Maître, J. M. Courty, and C. Fabre, Phys. Rev. A 71, 013820 (2005).
[CrossRef]

M. T. L. Hsu, W. P. Bowen, N. Treps, and P. K. Lam, Phys. Rev. A 72, 013802 (2005).
[CrossRef]

2004 (3)

M. T. L. Hsu, V. Delaubert, P. K. Lam, and W. P. Bowen, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, 495 (2004).
[CrossRef]

N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Science 301, 940 (2003).
[CrossRef]

2002 (3)

V. Delaubert, D. A. Shaddock, P. K. Lam, B. C. Buchler, H.-A. Bachor, and D. E. McClelland, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 4, 393 (2002).
[CrossRef]

W. P. Bowen, R. Schnabel, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Phys. Rev. Lett. 88, 093601 (2002).
[CrossRef]

N. Korolkova, G. Leuchs, R. Loudon, T. C. Ralph, and C. Silberhorn, Phys. Rev. A 65, 052306 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

A. Mair, A. Vaziri, G. Weihs, and A. Zeilinger, Nature 412, 3123 (2001).
[CrossRef]

Bachor, H.-A.

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Science 301, 940 (2003).
[CrossRef]

W. P. Bowen, R. Schnabel, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Phys. Rev. Lett. 88, 093601 (2002).
[CrossRef]

V. Delaubert, D. A. Shaddock, P. K. Lam, B. C. Buchler, H.-A. Bachor, and D. E. McClelland, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 4, 393 (2002).
[CrossRef]

Bartlett, S. D.

N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
[CrossRef]

Bowen, W. P.

M. T. L. Hsu, W. P. Bowen, N. Treps, and P. K. Lam, Phys. Rev. A 72, 013802 (2005).
[CrossRef]

M. T. L. Hsu, V. Delaubert, P. K. Lam, and W. P. Bowen, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, 495 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Science 301, 940 (2003).
[CrossRef]

W. P. Bowen, R. Schnabel, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Phys. Rev. Lett. 88, 093601 (2002).
[CrossRef]

Buchler, B. C.

V. Delaubert, D. A. Shaddock, P. K. Lam, B. C. Buchler, H.-A. Bachor, and D. E. McClelland, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 4, 393 (2002).
[CrossRef]

Courty, J. M.

N. Treps, V. Delaubert, A. Maître, J. M. Courty, and C. Fabre, Phys. Rev. A 71, 013820 (2005).
[CrossRef]

Dalton, R. B.

N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
[CrossRef]

Delaubert, V.

N. Treps, V. Delaubert, A. Maître, J. M. Courty, and C. Fabre, Phys. Rev. A 71, 013820 (2005).
[CrossRef]

M. T. L. Hsu, V. Delaubert, P. K. Lam, and W. P. Bowen, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, 495 (2004).
[CrossRef]

V. Delaubert, D. A. Shaddock, P. K. Lam, B. C. Buchler, H.-A. Bachor, and D. E. McClelland, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 4, 393 (2002).
[CrossRef]

Fabre, C.

N. Treps, V. Delaubert, A. Maître, J. M. Courty, and C. Fabre, Phys. Rev. A 71, 013820 (2005).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Science 301, 940 (2003).
[CrossRef]

Gilchrist, A.

N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
[CrossRef]

Grosse, N.

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Science 301, 940 (2003).
[CrossRef]

Harvey, M. D.

N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
[CrossRef]

Hsu, M. T. L.

M. T. L. Hsu, W. P. Bowen, N. Treps, and P. K. Lam, Phys. Rev. A 72, 013802 (2005).
[CrossRef]

M. T. L. Hsu, V. Delaubert, P. K. Lam, and W. P. Bowen, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, 495 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
[CrossRef]

Korolkova, N.

N. Korolkova, G. Leuchs, R. Loudon, T. C. Ralph, and C. Silberhorn, Phys. Rev. A 65, 052306 (2002).
[CrossRef]

Lam, P. K.

M. T. L. Hsu, W. P. Bowen, N. Treps, and P. K. Lam, Phys. Rev. A 72, 013802 (2005).
[CrossRef]

M. T. L. Hsu, V. Delaubert, P. K. Lam, and W. P. Bowen, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, 495 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Science 301, 940 (2003).
[CrossRef]

W. P. Bowen, R. Schnabel, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Phys. Rev. Lett. 88, 093601 (2002).
[CrossRef]

V. Delaubert, D. A. Shaddock, P. K. Lam, B. C. Buchler, H.-A. Bachor, and D. E. McClelland, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 4, 393 (2002).
[CrossRef]

Langford, N. K.

N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
[CrossRef]

Leuchs, G.

N. Korolkova, G. Leuchs, R. Loudon, T. C. Ralph, and C. Silberhorn, Phys. Rev. A 65, 052306 (2002).
[CrossRef]

Loudon, R.

N. Korolkova, G. Leuchs, R. Loudon, T. C. Ralph, and C. Silberhorn, Phys. Rev. A 65, 052306 (2002).
[CrossRef]

Mair, A.

A. Mair, A. Vaziri, G. Weihs, and A. Zeilinger, Nature 412, 3123 (2001).
[CrossRef]

Maître, A.

N. Treps, V. Delaubert, A. Maître, J. M. Courty, and C. Fabre, Phys. Rev. A 71, 013820 (2005).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Science 301, 940 (2003).
[CrossRef]

McClelland, D. E.

V. Delaubert, D. A. Shaddock, P. K. Lam, B. C. Buchler, H.-A. Bachor, and D. E. McClelland, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 4, 393 (2002).
[CrossRef]

O'Brien, J. L.

N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
[CrossRef]

Pryde, G. J.

N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
[CrossRef]

Ralph, T. C.

N. Korolkova, G. Leuchs, R. Loudon, T. C. Ralph, and C. Silberhorn, Phys. Rev. A 65, 052306 (2002).
[CrossRef]

Schnabel, R.

W. P. Bowen, R. Schnabel, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Phys. Rev. Lett. 88, 093601 (2002).
[CrossRef]

Shaddock, D. A.

V. Delaubert, D. A. Shaddock, P. K. Lam, B. C. Buchler, H.-A. Bachor, and D. E. McClelland, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 4, 393 (2002).
[CrossRef]

Silberhorn, C.

N. Korolkova, G. Leuchs, R. Loudon, T. C. Ralph, and C. Silberhorn, Phys. Rev. A 65, 052306 (2002).
[CrossRef]

Treps, N.

M. T. L. Hsu, W. P. Bowen, N. Treps, and P. K. Lam, Phys. Rev. A 72, 013802 (2005).
[CrossRef]

N. Treps, V. Delaubert, A. Maître, J. M. Courty, and C. Fabre, Phys. Rev. A 71, 013820 (2005).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
[CrossRef]

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Science 301, 940 (2003).
[CrossRef]

Vaziri, A.

A. Mair, A. Vaziri, G. Weihs, and A. Zeilinger, Nature 412, 3123 (2001).
[CrossRef]

Weihs, G.

A. Mair, A. Vaziri, G. Weihs, and A. Zeilinger, Nature 412, 3123 (2001).
[CrossRef]

White, A. G.

N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
[CrossRef]

Zeilinger, A.

A. Mair, A. Vaziri, G. Weihs, and A. Zeilinger, Nature 412, 3123 (2001).
[CrossRef]

J. Opt. A, Pure Appl. Opt. (1)

V. Delaubert, D. A. Shaddock, P. K. Lam, B. C. Buchler, H.-A. Bachor, and D. E. McClelland, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 4, 393 (2002).
[CrossRef]

J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. (2)

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, M. T. L. Hsu, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, S664 (2004).
[CrossRef]

M. T. L. Hsu, V. Delaubert, P. K. Lam, and W. P. Bowen, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, 495 (2004).
[CrossRef]

Nature (1)

A. Mair, A. Vaziri, G. Weihs, and A. Zeilinger, Nature 412, 3123 (2001).
[CrossRef]

Phys. Rev. A (3)

N. Korolkova, G. Leuchs, R. Loudon, T. C. Ralph, and C. Silberhorn, Phys. Rev. A 65, 052306 (2002).
[CrossRef]

N. Treps, V. Delaubert, A. Maître, J. M. Courty, and C. Fabre, Phys. Rev. A 71, 013820 (2005).
[CrossRef]

M. T. L. Hsu, W. P. Bowen, N. Treps, and P. K. Lam, Phys. Rev. A 72, 013802 (2005).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (2)

W. P. Bowen, R. Schnabel, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Phys. Rev. Lett. 88, 093601 (2002).
[CrossRef]

N. K. Langford, R. B. Dalton, M. D. Harvey, J. L. O'Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, S. D. Bartlett, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 053601 (2004).
[CrossRef]

Science (1)

N. Treps, N. Grosse, W. P. Bowen, A. Maître, C. Fabre, H.-A. Bachor, and P. K. Lam, Science 301, 940 (2003).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Metrics