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.
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.
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.
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.
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 le prolongement de nos investigations systématiques du comportement des vapeurs résonnantes confinées dans des micro- ou nano-cellules – confinement à une dimension-, nous commençons à étudier le comportement d'une vapeur confinée, à 3 dimensions, dans les régions interstitielles d'une opale. Des expériences préliminaires de réflexion sélective sur la raie de résonance du césium montrent des formes de raie sous-Doppler, évocatrices d'un rétrécissement de type Dicke dans le domaine optique
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.
L'attraction de surface van der Waals ou Casimir-Polder en champ proche est une interaction connue pour varier suivant l'inverse du cube de la distance de l'atome à la surface, pour des distances allant de 1 (détails structuraux négligeables) à 1000 nm (effets de propagation négligeables). Rares ont été les expériences qui ont testées effectivement cette dépendance. Nous avons développé une série d'expériences de spectroscopie analysant l'interaction de van der Waals en fonction de la distance atome - surface sur une vapeur d’atomes contenue dans une nanocellule et avons vérifié cette loi jusqu'à une distance de 20 nm. Nous avons ensuite étudié le comportement d'une vapeur confinée, à trois dimensions, dans les régions interstitielles d'une opale (réseau bidimensionnel de nanosphères). Nos expériences de spectroscopie de réflexion sur la raie de résonance du césium montrent, dans ce cas, des formes de raie sous-Doppler sur une large plage d’angles d’incidence. Ceci est conforme aux prévisions d'un calcul basé sur un indice effectif stratifié 1D que nous avons développé. Pour certaines incidences, en effet, il y a accord de phase entre la périodicité optique avec laquelle l’onde se propage dans l’opale et la distribution géométrique du milieu résonant à l’intérieur de l’opale. Sous ces conditions, la réponse résonnante fait interférer constructivement les interstices des premières couches et ceux des couches profondes. Les structures spectroscopiques étroites observées proviendraient donc bien du confinement tridimensionnel dans l'opale. Pour finir, nous avons évalué la dépendance en température de l’interaction de van der Waals avec la température de la surface. Nos expériences ont permis de vérifier les prédictions de l'électrodynamique quantique (QED) pour des températures aussi élevées que 1000 K. Nous avons montré que selon l’importance du couplage plus ou moins résonant entre l’émission d’un mode de surface d’une surface chauffée et son absorption par un atome, l’interaction atome-surface pouvait augmenter ou diminuer avec la température. L'atome se comporte alors comme une sonde quantique du champ proche émis par la surface chauffée.