Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Réalisation expérimentale et étude d'un guide pour atomes froids d'une séparatrice et d'un miroir concave

Demascoth Kadio

Published Jan 1, 2002• 0 citations
OpenAlex

Abstract

Nous avons realise et demontre trois elements d'optique atomique: un guide et une separatrice qui utilisent la force dipolaire, et un miroir concave qui utilise la force magnetique. Ces elements ont ete appliques a des atomes 87-Rb initialement refroidis a 10 mK dans une melasse optique. Le guide est realise avec un faisceau laser Nd:YAG tres desaccorde de la resonance atomique et cree un piege dipolaire 2D. Lorsque le nuage atomique est libere de la melasse optique, il tombe sous l'effet de la gravite, et a cause du guide dipolaire une partie des atomes reste confinee dans le faisceau laser de guidage. L'efficacite du guide obtenue est d'environ 40% sur une distance de 30 cm. De plus, comme le faisceau de guidage est focalise, une compression du nuage a lieu, et dans la partie de defocalisation du faisceau, on observe un refroidissement adiabatique du nuage jusqu'a environ 2 mK, ce qui correspond a un abaissement de la temperature des atomes d'un facteur 5 [1]. Les resultats sont interpretes a l'aide d'un modele numerique qui utilise une methode statistique de type Monte Carlo. On a observe experimentalement et montre par les calculs numeriques qu'on peut fabriquer un nuage atomique en forme d'anneau si on introduit dans le guide dipolaire des atomes de moment cinetique moyen non nul et si le guide est utilise en mode impulsionnel. La separatrice utilise deux guides dipolaires qui se croisent: l'un est suivant la verticale et l'autre suivant la direction oblique fait un angle de 0. 12 radian avec la verticale. Les atomes sont guides initialement dans le guide vertical. Lorsqu'ils ont chute de quelques millimetres, le guide oblique est alors soudainement allume. Le couplage cree au point de croisement des guides permet un transfert des atomes du guide vertical vers le guide oblique. L'observation a environ 10 mm en dessous de la position du piege magneto-optique, montre une separation du nuage de l'ordre de quelques millimetres, avec une efficacite de transfert de l'ordre de 30% [2]. Nous avons montre par le calcul qu'une sequence temporelle du guide oblique bien choisie, permettrait d'augmenter l'efficacite de la separatrice d'environ 50%. Le miroir concave utilise le champ magnetique d'un quadrupole en mode impulsionnel, applique quand les atomes sont tombes de quelques millimetres. On a observe clairement deux rebonds. Le potentiel magnetique vu par les atomes etant courbe dans les trois directions de l'espace, le rebond du nuage atomique s'accompagne d'une refocalisation [3]. Ce miroir n'est pas parfait et presente des aberrations. Les calculs numeriques ont montre que l'ajout d'un petit champ magnetique tournant permettrait de reduire sensiblement les aberrations du miroir. [1] L. Provost, D. Marescaux, O. Houde, H. T Duong, Opt. Comm. 166 (1999) 199. [2] O. Houde, D. Kadio, L. Provost, Phys. Rev. Lett. 85 (2000) 5543. [3] D. Kadio, O. Houde, L. Provost, Euro. Phys. Lett. 54 (2001) 417.

Related papers

Réalisation d'éléments d'optique atomique : études d'un guide, d'une lame séparatrice dipolaire et d'un miroir concave magnétique

Olivier Houdé

L'objet de cette these est la realisation d'elements d'optique atomique. Nous avons developpe et etudie trois elements: un guide dipolaire, une lame separatrice dipolaire et un miroir concave magnetique. Ces elements ont ete caracterises en etudiant leur influence sur un nuage d'atomes froids de 87Rb en propagation sous l'effet de la gravite. Les atomes froids sont produits a l'aide d'un piege magneto-optique. Le guide a atomes repose sur l'utilisation de la force dipolaire cree par un faisceau laser de mode TEM_00, oriente verticalement et tres eloigne vers le rouge de toute resonance atomique. L'interaction dipolaire creee un puits de potentiel de profondeur finie qui confine transversalement une partie des atomes au cours de leur propagation, les empechant de s'etendre sous l'effet de leur temperature. Nous avons ainsi guide 15% des atomes sur une distance de 30 cm. La lame separatrice utilise la force dipolaire creee par deux guides dipolaires croises. Le premier est oriente verticalement et le second suivant une direction oblique d'angle 0,12 rad. Les atomes sont, dans un premier temps, guides par le guide vertical sur une hauteur de 4 mm. A cette altitude, le guide oblique est allume. Dans la zone de recouvrement des deux guides, le nuage d'atomes est scinde en deux. A la sortie de la lame, on obtient deux nuages atomiques separes d'environ 1 mm. L'efficacite de transfert d'un bras a l'autre est de l'ordre de 40%. Le miroir concave magnetique utilise l'effet Stem et Gerlach. Les atomes prealablement acceleres par la gravite rebondissent lorsque l'on allume le gradient de champ magnetique cree par une paire de bobines en configuration anti-Helmholtz. Le puits de potentiel auquel sont soumis les atomes cree une cavite dans laquelle le nuage oscille et subit une succession de focalisations et de defocalisations. Nous avons ainsi pu observer deux rebonds et plusieurs focalisations.

•Jan 1, 2002•0 citations

Entonnoir a atomes : etude experimentale et theorique de la compression transverse par piege magneto-optique d'un jet atomique de cesium ralenti et refroidi par laser

J. Djemaa

Cette these s'inscrit dans le cadre d'une etude experimentale et theorique de la compression transverse a deux dimensions d'un jet atomique de cesium ralenti et refroidi. La principale caracteristique de ce piege est son caractere transitoire compare au piege a trois dimensions. Nous avons ete capable d'obtenir une compression du jet d'un diametre de 5 mm jusqu'a un diametre de 200 m. Le gain en densite obtenu atteint un facteur 300 et le temps de compression atteint est de l'ordre de 240 m. Deux methodes experimentales ont ete utilisees pour obtenir cette efficacite de compression. La premiere est basee sur le pompage optique de la population atomique par l'intermediaire d'un laser. La deuxieme methode est basee sur la pre-orientation des moments magnetiques atomiques avec suivi adiabatique des lignes de champ magnetique. Nous avons aussi discute le fonctionnement de ce piege en termes de trajectoires d'atomes a l'aide d'un modele monte-carlo. Une comparaison entre les resultats experimentaux et les resultats obtenus par cette simulation montre une concordance satisfaisante. La compression d'un jet d'atomes ralentis et comprimes representent un outil tres puissant dans les experiences de metrologie et de haute resolution ainsi que dans les experiences concernant la recherche fondamentale telles que les collisions entre atomes froids et l'interferometrie atomique

•Jan 1, 1995•0 citations

Etude et réalisation de micro-pièges dipolaires optiques pour atomes neutres

Nicolas Schlosser

Les atomes neutres piégés sont des candidats potentiels pour l'implémentation de portes logiques quantiques. Dans ce contexte, cette étude porte sur la réalisation d'un piège dipolaire optique de si petite taille qu'il ne puisse contenir qu'un atome unique. Pour cela, il est nécessaire de focaliser très fortement un laser à l'endroit où l'on désire capturer les atomes. L'expérience s'articule donc autour d'un objectif de microscope de grande ouverture numérique, entièrement conçu et réalisé au laboratoire. Cette optique est utilisée pour faire focaliser un laser au centre d'un piège magnéto-optique, réservoir d'atomes froids alimentant le piège dipolaire ainsi créé. Le dispositif d'observation des atomes piégés est basé sur le même objectif, qui collecte, avec une grande efficacité, la fluorescence des atomes piégés et en fait l'image sur une caméra CCD ou une photodiode à avalanche. La résolution spatiale du dispositif utilisant la caméra permet d'obtenir une image des atomes capturés, alors que l'on utilise la rapidité de la photodiode à avalanche pour les études de la dynamique du piège avec une bonne résolution temporelle. Après une description détaillée de ce dispositif expérimental, nous montrons qu'il est possible de réaliser des micro-pièges dipolaires optiques, de quelques microns cube et contenant une dizaine d'atomes. L'étude de la dynamique de chargement et de la durée de vie de ces pièges révèle également la présence de processus de collisions à deux corps. Nous montrons ensuite qu'en diminuant le taux de chargement il est possible d'observer, en temps réel, un atome unique piégé pendant quelques secondes. Dans ce régime, un processus de "blocage collisionnel" limite ce nombre d'atome à un. Pour finir, nous décrirons la mise en place d'un double piège dipolaire, dans lequel on peut piéger un atome unique dans chaque site. Ce dispositif ouvre la voie vers l'étude de l'interaction entre atomes piégés individuellement.

•Dec 19, 2001•3 citations

Source atomique cohérente dans des pièges optique et magnétique: réalisation d'un laser à atomes guidé

William Guerin

Un "laser à atomes" est un faisceau atomique extrait d'un condensat de Bose-Einstein, nuage d'atomes piégé et refroidi jusqu'à la dégénérescence quantique. Dans la perspective de futures applications de cette source atomique cohérente, par exemple à l'interférométrie atomique de précision, il est nécessaire de bien maîtriser les propriétés du faisceau. Certaines caractéristiques, en particulier, rendent les lasers à atomes bien différents des lasers photoniques, comme la présence d'interactions fortes entre les atomes, et leur sensibilité à la gravité. Nous rapportons dans cette thèse une étude du mode transverse d'un laser à atomes, et montrons que celui-ci est fortement dégradé par les interactions avec le condensat-source. Par extension du formalisme existant pour les ondes optiques, nous caractérisons le faisceau par un facteur de qualité M2. Dans un deuxième temps, nous mettons en oeuvre une méthode permettant de s'affranchir de la gravité, qui habituellement accélère les atomes et fait décroître très rapidement la longueur d'onde de de Broglie de l'onde de matière. Nous utilisons pour cela un guide optique, formé d'un piège dipolaire très anisotrope, pour guider le laser à atomes horizontalement. Nous obtenons ainsi un laser à atomes dont la longueur d'onde est fixe au cours de la propagation, de l'ordre de 0.5 μm. Afin d'injecter de manière efficace le faisceau dans le guide, nous créons le condensat dans le piège hybride obtenu à l'intersection du guide optique et d'un piège magnétique. Nous montrons que cette configuration assure intrinsèquement une bonne adaptation de mode.

•May 4, 2007•0 citations

Étude des interactions dipolaires induites par la lumières dans les ensembles d'atomes froids

Ludovic Brossard

Notre equipe etudie le comportement collectif d'un gaz d'atomes en presence d'interactions de type dipole-dipole. Ces interactions apparaissent lorsqu'on illumine les atomes avec un laser de longueur d'onde quasi-resonant avec une transition atomique : les atomes se polarisent sous l'effet du champ laser, et les dipoles induits interagissent entre eux via le champ qu'ils rayonnent. Cette interaction est d'autant plus forte que les atomes sont proches les uns des autres, et peut perturber considerablement le comportement radiatif de l'ensemble atomique, voire empecher l'excitation de plusieurs atomes a la fois. Par exemple, pour deux atomes situes a une distance inferieure a la longueur d'onde divisee par deux pi, elle deplace les niveaux d'energie de plus que la largeur naturelle de la transition atomique, de sorte que le laser ne peut plus exciter qu'un seul des deux atomes. Un autre exemple est celui d'un nuage d'atomes dense, qui peut se comporter comme une cavite sans miroirs : le laser peut exciter certains modes de rayonnement particuliers, qui rayonnent chacun avec sa frequence et son taux de relaxation propres, differents de ceux d'un atome individuel. Certains de ces modes collectifs sont super-radiants (le nuage reemet l'excitation emmagasinee plus rapidement que ne le ferait un atome individuel), d'autres sont au contraire sub-radiants. Afin d'etudier ces phenomenes, notre equipe a construit une experience qui permet de pieger entre 1 et ~500 atomes froids de rubidium dans un piege laser de dimensions ~1µm^3. Nous excitons les atomes pres de la transition a 780 nm. La taille du nuage, de l'ordre de 100 nm, est proche de lambda sur deux pi. Enfin, l'elargissement Doppler des transitions atomiques est negligeable (atomes froids). La situation est donc quasi-ideale pour l'observation de modes de rayonnement collectifs. Nous avons recemment observe que les interactions induisent une reduction importante de la lumiere diffusee par le nuage. Cette reduction s'accompagne d'un elargissement de la transition atomique. L'analyse theorique des modes collectifs du nuage nous a montre que cette reduction est liee a l'excitation de modes super-radiants delocalises sur l'ensemble du nuage.

•Feb 26, 2020•0 citations

Atomes froids et fluctuations quantiques

Astrid Lambrecht

Nous avons observé une réduction des fluctuations quantiques d'un faisceau lumineux interagissant avec un milieu non linéaire constitué d'atomes refroidis par laser. Le nuage atomique, produit par un piège magnéto-optique, est placé dans une cavité optique où il interagit avec le faisceau sonde. Quand le piège est coupé, les atomes quittent la zone d'interaction en suivant un mouvement balistique. Cet effet est utilisé pour balayer la cavité sur la résonance. Des mesures du bruit quantique peuvent être effectuées sur ce système bistable pendant un temps de l'ordre de 20-30ms. Une réduction du bruit de 40 ± 10% pour une des quadratures a été mesurée dans ces conditions. Sur le plan théorique, nous avons développé un traitement de la variation du nombre moyen d'atomes dans le faisceau sonde ainsi que des fluctuations de cette variable. De plus, nous avons effectué un traitement complet des fluctuations du faisceau sonde en tenant compte de sa structure spatiale. Une synthèse de ces développements a été utilisée pour modéliser les spectres du bruit expérimentaux. Nous avons trouvé un accord satisfaisant entre les spectres théoriques et les observations expérimentales. Une réduction du bruit a été aussi observée en présence du piège magnéto-optique avec des atomes très faiblement piégés. La meilleure réduction du bruit mesurée dans de telles conditions est de 20 ± 10%.

•May 15, 1995•0 citations
Nous avons realise et demontre trois elements d'optique atomique: un guide et une separatrice qui utilisent la force dipolaire, et un miroir concave qui utilise la force magnetique. Ces elements ont ete appliques a des atomes 87-Rb initialement refroidis a 10 mK dans une melasse optique. Le guide est realise avec un faisceau laser Nd:YAG tres desaccorde de la resonance atomique et cree un piege dipolaire 2D. Lorsque le nuage atomique est libere de la melasse optique, il tombe sous l'effet de la gravite, et a cause du guide dipolaire une partie des atomes reste confinee dans le faisceau laser de guidage. L'efficacite du guide obtenue est d'environ 40% sur une distance de 30 cm. De plus, comme le faisceau de guidage est focalise, une compression du nuage a lieu, et dans la partie de defocalisation du faisceau, on observe un refroidissement adiabatique du nuage jusqu'a environ 2 mK, ce qui correspond a un abaissement de la temperature des atomes d'un facteur 5 [1]. Les resultats sont interpretes a l'aide d'un modele numerique qui utilise une methode statistique de type Monte Carlo. On a observe experimentalement et montre par les calculs numeriques qu'on peut fabriquer un nuage atomique en forme d'anneau si on introduit dans le guide dipolaire des atomes de moment cinetique moyen non nul et si le guide est utilise en mode impulsionnel. La separatrice utilise deux guides dipolaires qui se croisent: l'un est suivant la verticale et l'autre suivant la direction oblique fait un angle de 0. 12 radian avec la verticale. Les atomes sont guides initialement dans le guide vertical. Lorsqu'ils ont chute de quelques millimetres, le guide oblique est alors soudainement allume. Le couplage cree au point de croisement des guides permet un transfert des atomes du guide vertical vers le guide oblique. L'observation a environ 10 mm en dessous de la position du piege magneto-optique, montre une separation du nuage de l'ordre de quelques millimetres, avec une efficacite de transfert de l'ordre de 30% [2]. Nous avons montre par le calcul qu'une sequence temporelle du guide oblique bien choisie, permettrait d'augmenter l'efficacite de la separatrice d'environ 50%. Le miroir concave utilise le champ magnetique d'un quadrupole en mode impulsionnel, applique quand les atomes sont tombes de quelques millimetres. On a observe clairement deux rebonds. Le potentiel magnetique vu par les atomes etant courbe dans les trois directions de l'espace, le rebond du nuage atomique s'accompagne d'une refocalisation [3]. Ce miroir n'est pas parfait et presente des aberrations. Les calculs numeriques ont montre que l'ajout d'un petit champ magnetique tournant permettrait de reduire sensiblement les aberrations du miroir. [1] L. Provost, D. Marescaux, O. Houde, H. T Duong, Opt. Comm. 166 (1999) 199. [2] O. Houde, D. Kadio, L. Provost, Phys. Rev. Lett. 85 (2000) 5543. [3] D. Kadio, O. Houde, L. Provost, Euro. Phys. Lett. 54 (2001) 417.
L'objet de cette these est la realisation d'elements d'optique atomique. Nous avons developpe et etudie trois elements: un guide dipolaire, une lame separatrice dipolaire et un miroir concave magnetique. Ces elements ont ete caracterises en etudiant leur influence sur un nuage d'atomes froids de 87Rb en propagation sous l'effet de la gravite. Les atomes froids sont produits a l'aide d'un piege magneto-optique. Le guide a atomes repose sur l'utilisation de la force dipolaire cree par un faisceau laser de mode TEM_00, oriente verticalement et tres eloigne vers le rouge de toute resonance atomique. L'interaction dipolaire creee un puits de potentiel de profondeur finie qui confine transversalement une partie des atomes au cours de leur propagation, les empechant de s'etendre sous l'effet de leur temperature. Nous avons ainsi guide 15% des atomes sur une distance de 30 cm. La lame separatrice utilise la force dipolaire creee par deux guides dipolaires croises. Le premier est oriente verticalement et le second suivant une direction oblique d'angle 0,12 rad. Les atomes sont, dans un premier temps, guides par le guide vertical sur une hauteur de 4 mm. A cette altitude, le guide oblique est allume. Dans la zone de recouvrement des deux guides, le nuage d'atomes est scinde en deux. A la sortie de la lame, on obtient deux nuages atomiques separes d'environ 1 mm. L'efficacite de transfert d'un bras a l'autre est de l'ordre de 40%. Le miroir concave magnetique utilise l'effet Stem et Gerlach. Les atomes prealablement acceleres par la gravite rebondissent lorsque l'on allume le gradient de champ magnetique cree par une paire de bobines en configuration anti-Helmholtz. Le puits de potentiel auquel sont soumis les atomes cree une cavite dans laquelle le nuage oscille et subit une succession de focalisations et de defocalisations. Nous avons ainsi pu observer deux rebonds et plusieurs focalisations.
Cette these s'inscrit dans le cadre d'une etude experimentale et theorique de la compression transverse a deux dimensions d'un jet atomique de cesium ralenti et refroidi. La principale caracteristique de ce piege est son caractere transitoire compare au piege a trois dimensions. Nous avons ete capable d'obtenir une compression du jet d'un diametre de 5 mm jusqu'a un diametre de 200 m. Le gain en densite obtenu atteint un facteur 300 et le temps de compression atteint est de l'ordre de 240 m. Deux methodes experimentales ont ete utilisees pour obtenir cette efficacite de compression. La premiere est basee sur le pompage optique de la population atomique par l'intermediaire d'un laser. La deuxieme methode est basee sur la pre-orientation des moments magnetiques atomiques avec suivi adiabatique des lignes de champ magnetique. Nous avons aussi discute le fonctionnement de ce piege en termes de trajectoires d'atomes a l'aide d'un modele monte-carlo. Une comparaison entre les resultats experimentaux et les resultats obtenus par cette simulation montre une concordance satisfaisante. La compression d'un jet d'atomes ralentis et comprimes representent un outil tres puissant dans les experiences de metrologie et de haute resolution ainsi que dans les experiences concernant la recherche fondamentale telles que les collisions entre atomes froids et l'interferometrie atomique
Les atomes neutres piégés sont des candidats potentiels pour l'implémentation de portes logiques quantiques. Dans ce contexte, cette étude porte sur la réalisation d'un piège dipolaire optique de si petite taille qu'il ne puisse contenir qu'un atome unique. Pour cela, il est nécessaire de focaliser très fortement un laser à l'endroit où l'on désire capturer les atomes. L'expérience s'articule donc autour d'un objectif de microscope de grande ouverture numérique, entièrement conçu et réalisé au laboratoire. Cette optique est utilisée pour faire focaliser un laser au centre d'un piège magnéto-optique, réservoir d'atomes froids alimentant le piège dipolaire ainsi créé. Le dispositif d'observation des atomes piégés est basé sur le même objectif, qui collecte, avec une grande efficacité, la fluorescence des atomes piégés et en fait l'image sur une caméra CCD ou une photodiode à avalanche. La résolution spatiale du dispositif utilisant la caméra permet d'obtenir une image des atomes capturés, alors que l'on utilise la rapidité de la photodiode à avalanche pour les études de la dynamique du piège avec une bonne résolution temporelle. Après une description détaillée de ce dispositif expérimental, nous montrons qu'il est possible de réaliser des micro-pièges dipolaires optiques, de quelques microns cube et contenant une dizaine d'atomes. L'étude de la dynamique de chargement et de la durée de vie de ces pièges révèle également la présence de processus de collisions à deux corps. Nous montrons ensuite qu'en diminuant le taux de chargement il est possible d'observer, en temps réel, un atome unique piégé pendant quelques secondes. Dans ce régime, un processus de "blocage collisionnel" limite ce nombre d'atome à un. Pour finir, nous décrirons la mise en place d'un double piège dipolaire, dans lequel on peut piéger un atome unique dans chaque site. Ce dispositif ouvre la voie vers l'étude de l'interaction entre atomes piégés individuellement.
Un "laser à atomes" est un faisceau atomique extrait d'un condensat de Bose-Einstein, nuage d'atomes piégé et refroidi jusqu'à la dégénérescence quantique. Dans la perspective de futures applications de cette source atomique cohérente, par exemple à l'interférométrie atomique de précision, il est nécessaire de bien maîtriser les propriétés du faisceau. Certaines caractéristiques, en particulier, rendent les lasers à atomes bien différents des lasers photoniques, comme la présence d'interactions fortes entre les atomes, et leur sensibilité à la gravité. Nous rapportons dans cette thèse une étude du mode transverse d'un laser à atomes, et montrons que celui-ci est fortement dégradé par les interactions avec le condensat-source. Par extension du formalisme existant pour les ondes optiques, nous caractérisons le faisceau par un facteur de qualité M2. Dans un deuxième temps, nous mettons en oeuvre une méthode permettant de s'affranchir de la gravité, qui habituellement accélère les atomes et fait décroître très rapidement la longueur d'onde de de Broglie de l'onde de matière. Nous utilisons pour cela un guide optique, formé d'un piège dipolaire très anisotrope, pour guider le laser à atomes horizontalement. Nous obtenons ainsi un laser à atomes dont la longueur d'onde est fixe au cours de la propagation, de l'ordre de 0.5 μm. Afin d'injecter de manière efficace le faisceau dans le guide, nous créons le condensat dans le piège hybride obtenu à l'intersection du guide optique et d'un piège magnétique. Nous montrons que cette configuration assure intrinsèquement une bonne adaptation de mode.
Notre equipe etudie le comportement collectif d'un gaz d'atomes en presence d'interactions de type dipole-dipole. Ces interactions apparaissent lorsqu'on illumine les atomes avec un laser de longueur d'onde quasi-resonant avec une transition atomique : les atomes se polarisent sous l'effet du champ laser, et les dipoles induits interagissent entre eux via le champ qu'ils rayonnent. Cette interaction est d'autant plus forte que les atomes sont proches les uns des autres, et peut perturber considerablement le comportement radiatif de l'ensemble atomique, voire empecher l'excitation de plusieurs atomes a la fois. Par exemple, pour deux atomes situes a une distance inferieure a la longueur d'onde divisee par deux pi, elle deplace les niveaux d'energie de plus que la largeur naturelle de la transition atomique, de sorte que le laser ne peut plus exciter qu'un seul des deux atomes. Un autre exemple est celui d'un nuage d'atomes dense, qui peut se comporter comme une cavite sans miroirs : le laser peut exciter certains modes de rayonnement particuliers, qui rayonnent chacun avec sa frequence et son taux de relaxation propres, differents de ceux d'un atome individuel. Certains de ces modes collectifs sont super-radiants (le nuage reemet l'excitation emmagasinee plus rapidement que ne le ferait un atome individuel), d'autres sont au contraire sub-radiants. Afin d'etudier ces phenomenes, notre equipe a construit une experience qui permet de pieger entre 1 et ~500 atomes froids de rubidium dans un piege laser de dimensions ~1µm^3. Nous excitons les atomes pres de la transition a 780 nm. La taille du nuage, de l'ordre de 100 nm, est proche de lambda sur deux pi. Enfin, l'elargissement Doppler des transitions atomiques est negligeable (atomes froids). La situation est donc quasi-ideale pour l'observation de modes de rayonnement collectifs. Nous avons recemment observe que les interactions induisent une reduction importante de la lumiere diffusee par le nuage. Cette reduction s'accompagne d'un elargissement de la transition atomique. L'analyse theorique des modes collectifs du nuage nous a montre que cette reduction est liee a l'excitation de modes super-radiants delocalises sur l'ensemble du nuage.
Nous avons observé une réduction des fluctuations quantiques d'un faisceau lumineux interagissant avec un milieu non linéaire constitué d'atomes refroidis par laser. Le nuage atomique, produit par un piège magnéto-optique, est placé dans une cavité optique où il interagit avec le faisceau sonde. Quand le piège est coupé, les atomes quittent la zone d'interaction en suivant un mouvement balistique. Cet effet est utilisé pour balayer la cavité sur la résonance. Des mesures du bruit quantique peuvent être effectuées sur ce système bistable pendant un temps de l'ordre de 20-30ms. Une réduction du bruit de 40 ± 10% pour une des quadratures a été mesurée dans ces conditions. Sur le plan théorique, nous avons développé un traitement de la variation du nombre moyen d'atomes dans le faisceau sonde ainsi que des fluctuations de cette variable. De plus, nous avons effectué un traitement complet des fluctuations du faisceau sonde en tenant compte de sa structure spatiale. Une synthèse de ces développements a été utilisée pour modéliser les spectres du bruit expérimentaux. Nous avons trouvé un accord satisfaisant entre les spectres théoriques et les observations expérimentales. Une réduction du bruit a été aussi observée en présence du piège magnéto-optique avec des atomes très faiblement piégés. La meilleure réduction du bruit mesurée dans de telles conditions est de 20 ± 10%.