Chapitre 12. Refroidissement laser d’un atome à deux niveaux

Claude N. Cohen-Tannoudji, David Guéry-Odelin

Fabien Bretenaker, Nicolas Treps

E. Fretel

L'objet de cette these est l'etude spectroscopique d'atomes de rubidium (#8#5rb) dans un piege magneto-optique. Dans une premiere experience, nous avons realise une excitation a deux etages du systeme a trois niveaux 5#2s#1#/#2-5#2p#3#/#2-5#2d#5#/#2. Le doublet autler-townes que nous observons est en bon accord avec le modele de l'atome habille. Les spectres a deux photons sans effet doppler entre les niveaux 5#2s#1#/#2 et 5#2d#5#/#2 ont ete obtenus simultanement avec des atomes froids et dans une cellule de rubidium. Une comparaison des deux spectres permet d'estimer le deplacement lumineux du niveau fondamental perturbe par le faisceau laser de refroidissement. La largeur de la resonance a deux photons (fwhm) est egale a 2,5 mhz et est limitee par les champs servant a creer le piege. Dans une derniere experience, ces champs sont coupes et nous observons la transition a deux photons avec des atomes non perturbes. La largeur de raie est alors 1,5 mhz.

Fabien Bretenaker, Nicolas Treps

Fabien Bretenaker, Nicolas Treps

Isam Manai, D. Comparat

Cette thèse traite de la manipulation des deux degrés de libertés internes des molécules, que sont la rotation et la vibration. Il s'agit de transférer par un mécanisme de pompage optique les molécules formées dans plusieurs niveaux vibrationnels et rotationnels vers le niveau rovibrationnel absolu (J = v = 0). La démonstration expérimentale est effectuée sur des molécules froides de césium formées par photoassociation d'atomes froids. Le pompage optique est de plus démontré vers d'autres niveaux rotationnels du niveau vibrationnel fondamental. Le niveau cible est rendu noir par façonnage du spectre laser, c'est-à-dire que les molécules qui l'occupent ne peuvent plus absorber de photons du fait que le laser ne fournit pas les fréquences résonnantes nécessaires. Dans le cas du césium, la faible séparation en énergie entre les niveaux rotationnels nécessite une source spectralement fine. En effet, un laser large bande est dédié au refroidissement de la vibration et un second laser, plus fin spectralement, est utilisé pour le refroidissement de la rotation. La méthode démontrée est très générale. Des simulations, en très bon accord avec l'expérience, montrent qu'elle peut être appliquée à d'autres molécules. Une application à des jets moléculaires est aussi discutée. Elle pourrait permettre d'ouvrir la voie à un refroidissement laser et une collimation de jet avec d'éventuelles applications de lithographie.