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Infiltration of a diluted vapor into an artificial opal Langmuir-Blodgett : optical and spectroscopic studies

Elias Moufarej

Published Dec 19, 2014• 0 citations
OpenAlex

Abstract

Dans ce travail, nous nous intéressons à la spectroscopie optique par réflexion d’une vapeur diluée de césium infiltrée dans des opales artificielles Langmuir-Blodgett. Après une étude microscopique de la structure des opales, nous rapportons des expériences de réflexion, transmission et diffraction (sans atomes) effectuées sur diverses opales, dans le but d’explorer la propagation du champ lumineux dans ces milieux. En effectuant des expériences de réflexion sélective, nous observons que pour une polarisation TM, le signal atomique s’annule à 45° et à l’angle de Brewster, et entre ces deux zéros le signe du signal est inversé. Cet effet était prédit théoriquement mais n’avait jamais été observé. Nous rapportons aussi les expériences de spectroscopie par réflexion d’une vapeur infiltrée dans diverses opales et pour différentes longueurs d’onde. Sur des opales multicouches, nous observons des spectres sub-Doppler en incidence oblique, dont la forme est sensible à l’incidence, la polarisation et la longueur d’onde. Ces spectres ont été interprétés comme une signature d’un confinement tridimensionnel. Les expériences sur une opale multizone montre que sur une opale monocouche, nous observons aussi un signal sub-Doppler où il n’y a pas de confinement tridimensionnel.

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•Dec 19, 2014•0 citations

Confinement tridimensionnel d'une vapeur dans une opale de nanobilles

Phillippe Ballin

Ce memoire rapporte diverses experiences de spectroscopie visant a etudier le comportement d’une vapeur atomique soumise a un confinement tridimensionnel sub micrometrique. Nous presentons notamment les spectres experimentaux de reflexion (raies D et D realisees sur des cellules macroscopiques contenant une vapeur de cesium et une opale constituee d’un nombre controle de couches de nano-billes de silice (depose par la technique Langmuir-Blodgett). En fonction de l’angle incidence du faisceau illuminant l’opale, deux types de signaux sub-Doppler sont observes via une detection par modulation de frequence: l’un observable a des angles d’incidence faibles, rappelant les formes de raies habituelles d’une reflexion selective sur une interface plane de verre, et l’autre, superpose a un signal de fond large, pour des angles d’incidence importants. Cette structure, inedite pour des experiences de reflexion selective, peut etre isolee par une experience pompe-sonde ou une detection 2f. Elle pourrait etre la signature d’un retrecissement Dicke, consequence du confinement des atomes sur une distance equivalente a une fraction de longueur d’onde.

•Jun 14, 2012•0 citations

Tridimensionnal confinement of cesium vapour in an opal of glass nanospheres

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Ce mémoire rapporte diverses expériences de spectroscopie visant à étudier le comportement d une vapeur atomique soumise à un confinement tridimensionnel sub-micrométrique. Nous présentons notamment les spectres expérimentaux de réflexion (raies D1 et D2) réalisées sur des cellules macroscopiques contenant une vapeur de césium et une opale constituée d un nombre contrôlé de couches de nano-billes de silice (déposé par la technique Langmuir-Blodgett). En fonction de l angle incidence du faisceau illuminant l opale, deux types de signaux sub-Doppler sont observés via une détection par modulation de fréquence : l un observable à des angles d incidence faibles, rappelant les formes de raies habituelles d une réflexion sélective sur une interface plane de verre, et l autre, superposé à un signal de fond large, pour des angles d incidence importants. Cette structure, inédite pour des expériences de réflexion sélective, peut être isolée par une expérience pompe-sonde ou une détection 2f. Elle pourrait être la signature d un rétrécissement Dicke, conséquence du confinement des atomes sur une distance équivalente à une fraction de longueur d onde.

•Jan 1, 2012•0 citations

Confinement tridimensionnel d'une vapeur de césium dans une opale de nanobilles

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•Jan 1, 2012•0 citations

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S. Briaudeau

Cette these decrit l'etude de l'absorption lumineuse d'une vapeur resonnante contenue dans une enceinte de geometrie presque bidmensionnelle : la duree de vol libre des atomes est imposee par collision avec les parois et devient tres anisotrope. Pour un faisceau optique de diametre grand devant l'epaisseur (l) de vapeur, le temps d'interaction des atomes avec le champ lumineux, et depend seulement de la direction de propagation atomique : seuls ceux a incidence rasante des parois sont en regime stationnaire et si l'irradiation est a incidence normale il apparait de resonances sub doppler dans le spectre d'absorption. La partie theorique du premier chapitre modelise le regime transitoire du pompage optique (processus incoherent non lineaire) sur un systeme atomique a trois niveaux et etudie la distribution de vitesse des atomes ainsi selectionnes qui peut etre superlente. Sa partie experimentale caracterise les resonances sub doppler apparues dans le spectre d'absorption d'un faisceau laser de diametre grand (3mm) devant l'epaisseur (de 10 a 100m) de la vapeur de cs sondee (transition d#2 a =852nm). La partie theorique du second chapitre etudie le regime transitoire du dipole optique sur un systeme atomique a deux niveaux : des resonances sub doppler apparaissent egalement, mais associees a une echelle de temps plus courte. Le montage experimental est analogue a celui du premier chapitre, avec une intensite lumineuse incidente extremement faible (i > les resultats de rh. Dicke dans le domaine micro-onde avec l=/2. Le troisieme chapitre relate une etude experimentale d'absorption saturee en cellule mince qui permet de sonder separement la reponse optique des differentes classes de vitesse atomiques. Le dernier chapitre presente une experience de spectroscopie raman dont le but est l'etude de la selection de vitesse en vapeur confinee.

•Jan 1, 1998•3 citations

Spectroscopie de réflexion à très haute résolution sur la vapeur de Césium : Déplacement collisionnel, structure Zeeman et effets de saturation sur la raie D2

Nicolas Papageorgiou

Cette these decrit plusieurs experiences en spectroscopie de reflexion selective lineaire et non lineaire a une interface verre-vapeur atomique de cesium. Apres un chapitre introductif suivent deux chapitres essentiellement theoriques dans lesquels nous decrivons la reflexion selective lineaire (rs), la reflexion selective modulee en frequence (rsfm) et l'interaction van der waals (atome-surface) a laquelle le signal rsfm est sensible. Dans le quatrieme chapitre nous utilisons la rsfm avec prise en compte de l'interaction vdw pour mesurer des parametres collisionnels tels que l'elargissement et le deplacement de la transition d2. Les cinquieme et sixieme chapitres comportent une etude theorique ainsi que des mesures experimentales en rsfm de la structure zeeman de la raie d2 pour le regime des champs magnetiques intermediaires ainsi qu'une etude des effets anisotropes induits par les termes quadrupolaires de l'interaction vdw. Le couplage vdw quadrupolaire est different suivant l'orientation relative entre la direction du moment magnetique et le plan definie par la surface. Nous avons cherche a observer la signature spectroscopique de cette anisotropie en rsfm. Le septieme chapitre presente une etude experimentale de la saturation et du pompage optique hyperfin de la transition d2 avec une configuration a deux faisceaux, une pompe modulee en amplitude et une sonde tous les deux en incidence normale. Dans le huitieme chapitre nous presentons la premiere observation des effets mecaniques de la force dipolaire exercee sur des atomes en cellule, due a un gradient d'intensite lumineuse forme par une onde evanescente au voisinage d'une interface vapeur de cs-dielectrique.

•Jan 1, 1994•0 citations
Dans ce travail, nous nous intéressons à la spectroscopie optique par réflexion d’une vapeur diluée de césium infiltrée dans des opales artificielles Langmuir-Blodgett. Après une étude microscopique de la structure des opales, nous rapportons des expériences de réflexion, transmission et diffraction (sans atomes) effectuées sur diverses opales, dans le but d’explorer la propagation du champ lumineux dans ces milieux. En effectuant des expériences de réflexion sélective, nous observons que pour une polarisation TM, le signal atomique s’annule à 45° et à l’angle de Brewster, et entre ces deux zéros le signe du signal est inversé. Cet effet était prédit théoriquement mais n’avait jamais été observé. Nous rapportons aussi les expériences de spectroscopie par réflexion d’une vapeur infiltrée dans diverses opales et pour différentes longueurs d’onde. Sur des opales multicouches, nous observons des spectres sub-Doppler en incidence oblique, dont la forme est sensible à l’incidence, la polarisation et la longueur d’onde. Ces spectres ont été interprétés comme une signature d’un confinement tridimensionnel. Les expériences sur une opale multizone montre que sur une opale monocouche, nous observons aussi un signal sub-Doppler où il n’y a pas de confinement tridimensionnel.
Dans ce travail, nous nous intéressons à la spectroscopie optique par réflexion d’une vapeur diluée de césium infiltrée dans des opales artificielles Langmuir-Blodgett. Après une étude microscopique de la structure des opales, nous rapportons des expériences de réflexion, transmission et diffraction (sans atomes) effectuées sur diverses opales, dans le but d’explorer la propagation du champ lumineux dans ces milieux. En effectuant des expériences de réflexion sélective, nous observons que pour une polarisation TM, le signal atomique s’annule à 45° et à l’angle de Brewster, et entre ces deux zéros le signe du signal est inversé. Cet effet était prédit théoriquement mais n’avait jamais été observé. Nous rapportons aussi les expériences de spectroscopie par réflexion d’une vapeur infiltrée dans diverses opales et pour différentes longueurs d’onde. Sur des opales multicouches, nous observons des spectres sub-Doppler en incidence oblique, dont la forme est sensible à l’incidence, la polarisation et la longueur d’onde. Ces spectres ont été interprétés comme une signature d’un confinement tridimensionnel. Les expériences sur une opale multizone montre que sur une opale monocouche, nous observons aussi un signal sub-Doppler où il n’y a pas de confinement tridimensionnel.
Ce memoire rapporte diverses experiences de spectroscopie visant a etudier le comportement d’une vapeur atomique soumise a un confinement tridimensionnel sub micrometrique. Nous presentons notamment les spectres experimentaux de reflexion (raies D et D realisees sur des cellules macroscopiques contenant une vapeur de cesium et une opale constituee d’un nombre controle de couches de nano-billes de silice (depose par la technique Langmuir-Blodgett). En fonction de l’angle incidence du faisceau illuminant l’opale, deux types de signaux sub-Doppler sont observes via une detection par modulation de frequence: l’un observable a des angles d’incidence faibles, rappelant les formes de raies habituelles d’une reflexion selective sur une interface plane de verre, et l’autre, superpose a un signal de fond large, pour des angles d’incidence importants. Cette structure, inedite pour des experiences de reflexion selective, peut etre isolee par une experience pompe-sonde ou une detection 2f. Elle pourrait etre la signature d’un retrecissement Dicke, consequence du confinement des atomes sur une distance equivalente a une fraction de longueur d’onde.
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