Interactions atome–cavité et mélasse grise dans un résonateur en noeud papillon

Abstract

Cette thèse s’intéresse à l’étude des interactions entre les atomes froids et la lumière laser à l’intérieur d’une cavité en noeud papillon. Des atomes ultrafroids de 87Rb sont chargées au centre de la cavité en forme de croix à 1560 nm, où un piège dipolaire à hors résonance lointaine (FORT) est créé. Le refroidissement d’un gaz atomique à des températures ultrafroides nécessite un processus en plusieurs étapes : piège magneto–optique (MOT); refroidissement sub—Doppler ;chargement dans un piège magnétique ou optique conservateur ; et souvent le refroidissement par évaporation. Les schémas de refroidissement sub–Doppler impliquant des états sombres sont devenus une technique puissante : ils sont connus sous le nom de mélasse grise.Dans ce contexte, nous montrons que le refroidissement avec états sombres dans une condition Raman hyperfine à deux photons peut être utilisé en combinaison avec un FORT lorsque de forts décalages de lumière différentiels sont présents. De plus, nous utilisons cette technique pour refroidir l’ensemble atomique dans le FORT en désaccordant davantage les faisceaux Raman vers le rouge.Dans une autre série d’expériences, nous exploitons le caractère doublement résonant de la cavité, à la fois à 1560 et 780 nm, pour explorer l’interaction entre les atomes et la cavité.Dans l’expérience, l’injection continue de lumière laser à 780 nm a été possible grâce à des améliorations sur le verrouillage en fréquence du laser 1560 nm sur la cavité, où les atomes ultrafroids chargés dans le FORT peuvent interagir de façon collective avec la lumière à 780nm.En utilisant des techniques à deux photons similaires à celles démontrées dans le scénario de la mélasse grise, nous injectons des impulsions Raman dans la cavité et observons des processus d’échange de photons inter–bras dans cavité induits par les atomes que nous caractérisons en analysant les distributions de quantité de mouvement produits sur les nuages atomiques ultrafroids.