Manipulation d'atomes froids par champs optiques confinés PDF Download
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Author: Gae͏̈tan Lévêque
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Category :
Languages : fr
Pages : 194
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Book Description
Ce travail porte sur l'interaction dipolaire d'atomes neutres avec un rayonnement électromagnétique structuré sur une échelle plus petite que la longueur d'onde de la lumière. Ces champs optiques sont obtenus par interaction d'une onde évanescente de Fresnel avec des nanostructures diélectriques à haut indice de réfraction déposées à la surface d'un prisme. Deux thèmes sont abordés. Le premier concerne l'étude, d'un point de vue théorique, d'une expérience de diffraction d'atomes neutres par un miroir atomique nanostructuré. La modulation du potentiel provient de l'interaction de l'onde évanescente avec un réseau matériel périodique sub-longueur d'onde. Dans un premier temps, les spécificités de cette méthode de diffraction sont dégagées par un calcul analytique reposant sur plusieurs approximations concernant la structure du champ optique et la structure interne atomique. Elle est ensuite complétée d'une étude numérique qui permet de prendre en compte toute la complexité du problème. Le deuxième thème est une étude du comportement en champ proche de cavités résonantes constituées d'ensembles d'anneaux diélectriques couplés. Ces nanostructures, adressées par un faisceau gaussien évanescent, amplifient à la résonance l'intensité et le gradient du champ électrique d'un facteur de plusieurs centaines. L'objectif est de trouver une configuration permettant la concentration ou la focalisation transversale d'un faisceau d'atomes en vue d'applications en nanolithographie. Cette étude est effectuée en couplant une méthode ab-initio permettant un calcul précis du champ rayonné dans tout l'espace à un modèle analytique simplifié décrivant le comportement modal de ces structures en fonction de leurs caractéristiques géométriques.
Author: Gae͏̈tan Lévêque
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Languages : fr
Pages : 194
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Book Description
Ce travail porte sur l'interaction dipolaire d'atomes neutres avec un rayonnement électromagnétique structuré sur une échelle plus petite que la longueur d'onde de la lumière. Ces champs optiques sont obtenus par interaction d'une onde évanescente de Fresnel avec des nanostructures diélectriques à haut indice de réfraction déposées à la surface d'un prisme. Deux thèmes sont abordés. Le premier concerne l'étude, d'un point de vue théorique, d'une expérience de diffraction d'atomes neutres par un miroir atomique nanostructuré. La modulation du potentiel provient de l'interaction de l'onde évanescente avec un réseau matériel périodique sub-longueur d'onde. Dans un premier temps, les spécificités de cette méthode de diffraction sont dégagées par un calcul analytique reposant sur plusieurs approximations concernant la structure du champ optique et la structure interne atomique. Elle est ensuite complétée d'une étude numérique qui permet de prendre en compte toute la complexité du problème. Le deuxième thème est une étude du comportement en champ proche de cavités résonantes constituées d'ensembles d'anneaux diélectriques couplés. Ces nanostructures, adressées par un faisceau gaussien évanescent, amplifient à la résonance l'intensité et le gradient du champ électrique d'un facteur de plusieurs centaines. L'objectif est de trouver une configuration permettant la concentration ou la focalisation transversale d'un faisceau d'atomes en vue d'applications en nanolithographie. Cette étude est effectuée en couplant une méthode ab-initio permettant un calcul précis du champ rayonné dans tout l'espace à un modèle analytique simplifié décrivant le comportement modal de ces structures en fonction de leurs caractéristiques géométriques.
Author: Olivier Alloschery
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Languages : fr
Pages : 187
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Book Description
Ce mémoire présente le confinement d'atomes froids dans des pièges dipolaires mis en forme par des micro-structures gravées à la surface d'un miroir, à la manière de lentilles de Fresnel. Dans la première partie, nous détaillons le dispositif expérimental que nous avons mis en place pour former un piège magnéto-optique à miroir, et donnons ses caractéristiques. Dans la deuxième partie, nous décrivons les moyens théoriques, numériques et expérimentaux que nous avons utilisés pour dessiner et caractériser différents motifs de lentilles. Nous étudions alors le chargement, la température et la durée de vie des atomes de Césium capturés. Plusieurs géométries sont présentées : lentilles simples (cylindriques ou circulaires), lentille à focale variable, réseaux de lentilles. Un adressage dynamique de ces derniers est démontré. Quelques perspectives sont finalement dégagées, en particulier au sujet des lentilles à focales variables et d'une possibilité d'adressage magnétique des pièges.
Author: Dorian Grosso
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Languages : fr
Pages : 0
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Mon travail porte sur la construction d'une expérience d'électrodynamique quantique en cavité visant à réaliser un long temps d'interaction entre des atomes, portés dans des états de Rydberg circulaires, et des photons confinés dans une cavité micro-onde supraconductrice. Une source d'atomes froids génère un jet vertical d'atomes lents, traversant le mode de la cavité, avec une vitesse moyenne de 12 m.s−1. Ainsi, nous obtenons un temps d'interaction atome-champ de l'ordre de la milliseconde. Il devrait permettre, en particulier, l'implémentation de l'effet Zénon quantique dynamique (QZD) sur le champ. Cette dynamique non-classique est un outil puissant, permettant la manipulation cohérente de l'état du champ et la synthèse de superpositions arbitraires d'états quasi-classiques de Glauber. Sa mise en œuvre nécessite une perturbation, faisant office de mesure, affectant seulement la cavité quand elle contient un nombre de photons n0 choisi. Nous mettrons à profit le long temps d'interaction dont nous disposons afin de résoudre le spectre des états de l'atome habillés par le champ. L'anharmonicité du spectre vis-à-vis du nombre de photons permet une mesure sélective sur l'état de Fock n0. Nous décrivons dans ce travail les premiers résultats expérimentaux attestant notre capacité à obtenir un long temps d'interaction. Nous présentons des données spectroscopiques résolvant les transitions associées aux états habillés correspondant à des nombres de photons allant de zéro à quatre et ce pour divers états du champ. Nous quantifions la sélection du nombre de photons obtenue à partir de telles mesures. Ces résultats ouvrent la voie à l'implémentation de la dynamique de Zénon.
Author: Hélène Perrin
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Languages : fr
Pages : 157
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DANS CE MEMOIRE SONT PRESENTEES PLUSIEURS METHODES DE REFROIDISSEMENT D'ATOMES DE CESIUM CONFINES DANS UN PIEGE OPTIQUE A FAIBLE TAUX DE DIFFUSION, LE PIEGE DIPOLAIRE CROISE. LE PIEGE EST CONSTITUE DE DEUX FAISCEAUX FOCALISES CROISES ISSUS D'UN LASER ND : YAG. LES ATOMES, DANS L'UN DES SOUS-NIVEAUX HYPERFINS DE L'ETAT FONDAMENTAL, RESTENT CONFINES AU CROISEMENT DES FOYERS PENDANT UNE A DEUX SECONDES. LES DENSITES ACCESSIBLES SONT ELEVEES (10 1 2 ATOMES/CM 3 ENVIRON). POUR MANIPULER CES ATOMES, ON UTILISE LA TRANSITION RAMAN STIMULEE A DEUX PHOTONS ENTRE LES ETATS HYPERFINS. UNE NOUVELLE FORME D'IMPULSION TRES EFFICACE REPOSANT SUR UN TRANSFERT ADIABATIQUE ENTRE CES NIVEAUX A ETE MISE AU POINT AU COURS DE CE TRAVAIL. CETTE IMPULSION EST UTILISEE DANS TOUTES LES EXPERIENCES DE REFROIDISSEMENT DECRITES DANS CETTE THESE. DANS UNE PREMIERE SERIE D'EXPERIENCES, ON SUPERPOSE AU PIEGE UN RESEAU INTERFERENTIEL UNIDIMENSIONNEL DE PAS COMPARABLE A LA LONGUEUR D'ONDE OPTIQUE. ON PEUT RESOUDRE LA STRUCTURE VIBRATIONNELLE INDUITE AVEC LES TRANSITIONS RAMAN. LES ATOMES SONT REFROIDIS DANS CE RESEAU PAR LE METHODE DU REFROIDISSEMENT PAR BANDES LATERALES INITIALEMENT DEVELOPPEE POUR LES IONS ET APPLIQUEE POUR LA PREMIERE FOIS ICI AUX ATOMES NEUTRES. ON PREPARE AINSI UN ECHANTILLON D'ATOMES FROIDS AVEC 90% DES ATOMES DANS LE NIVEAU FONDAMENTAL DU RESEAU. CETTE THESE PRESENTE EGALEMENT LES RESULTATS OBTENUS SUR LES ATOMES PIEGES PAR REFROIDISSEMENT RAMAN. CETTE TECHNIQUE, TRES EFFICACE A UNE DIMENSION SUR LES ATOMES LIBRES, EST ETENDUE A TROIS DIMENSIONS SUR DES ATOMES PIEGES, POLARISES OU NON. ON A DEVELOPPE ICI UNE METHODE PERMETTANT SIMULTANEMENT DE POLARISER ET DE REFROIDIR LES ATOMES EN UTILISANT LA TRANSITION RAMAN. ON OBTIENT DES TEMPERATURES DE L'ORDRE DE 2 K AVEC DES DENSITES ATOMIQUES DE L'ORDRE DE 10 1 2 ATOMES/CM 3, CE QUI REPRESENTE UN GAIN DE TROIS A QUATRE ORDRES DE GRANDEUR PAR RAPPORT A UN PIEGE MAGNETO-OPTIQUE. ON MONTRE QUE LA LIMITE ATTEINTE EST DUE A LA REABSORPTION PAR LES ATOMES REFROIDIS DE PHOTONS RESONNANTS ISSUS DU REPOMPAGE. EN REDUISANT LA DENSITE ATOMIQUE, ON LIMITE LA REABSORPTION, CE QUI PERMET D'ATTEINDRE DES TEMPERATURES ENCORE PLUS BASSES (680 NK).
Author: Erwan Jahier
Publisher: EDP Sciences
ISBN: 2759808831
Category : Science
Languages : fr
Pages : 156
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Book Description
Doublement couronné par le prix Nobel en 1997 et en 2001, le domaine des atomes froids est né il y a une trentaine d'années et connaît aujourd'hui un fantastique développement où la physique du solide rejoint la physique atomique. Les atomes froids sont l'objet d'études très fondamentales pour la mécanique quantique et pour l'information quantique. Leurs applications commencent à intervenir dans notre quotidien, par exemple via les horloges à fontaines d'atomes froids utilisées pour le GPS, et dont l'exactitude est meilleure qu'une seconde sur 300 millions d'années. Cet ouvrage expose en termes simples comment l'interaction de faisceaux lasers avec un gaz permet de refroidir ce gaz jusqu'à des températures descendant à quelques millionièmes de degrés au-dessus du zéro absolu et de piéger un petit nuage de quelques milliards d'atomes lévitant dans le vide. Il retrace aussi la découverte de la condensation de Bose-Einstein, ce nouvel état de la matière dans lequel tous les atomes se comportent comme s'ils étaient un seul et dont on peut extraire des « lasers à atomes ». L'ouvrage est illustré de nombreux schémas et présente d'une façon didactique l'essentiel des méthodes utilisées pour produire et utiliser les atomes froids.
Author: Alexandre Zuliani
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les propriétés exacerbées des atomes de Rydberg ont permis d'étendre les possibilités offertes par les atomes froids dans la création de gaz d'atomes en très forte interaction, avec des applications notamment en simulations quantiques, dans la physique à N corps ou dans la réalisation de portes quantiques grâce au phénomène de blocage dipolaire. L'utilisation des atomes de Rydberg froids est cependant actuellement limitée par le fait qu'il n'est pas possible de continuer d'appliquer les techniques expérimentales de manipulation optique avec les atomes à un électron actif. L'attention de la communauté des atomes de Rydberg froids s'est donc récemment portée sur les atomes à deux électrons actifs qui offrent la possibilités, une fois l'un des deux électrons excité vers un état de Rydberg, de disposer d'un second électron optiquement actif qu'il va être possible de manipuler par laser. L'objectif de cette thèse est d'étendre les techniques de manipulation optique aux atomes à deux électrons actifs excités dans des états de Rydberg, dans le cas de l'atome d'ytterbium. Elle présente d'une part la conception et l'assemblage du dispositif expérimental permettant l'obtention d'une source d'atomes de Rydberg froids d'ytterbium. A terme, ce montage permettra la manipulation optique de ces atomes de Rydberg. D'autre part, elle présente le développement d'un modèle numérique implémentant la théorie du défaut quantique à plusieurs voies pour permettre la détermination théorique du spectre énergétique de l'ytterbium ainsi que son comportement sous l'effet de perturbations extérieures.
Author: Jean-Philippe Brantut
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Languages : fr
Pages : 135
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Book Description
Ce manuscrit présente une série d'expériences réalisées sur des atomes de Rubidium piégés et refroidis grâce à des forces induites par laser. Lorsque le laser est très désaccordé par rapport aux résonances de l'atome, la force exercée est conservative et l'on parle de potentiels lumineux. Dans un premier temps, nous présentons un piège optique basé sur ce principe, créé par un laser à 1565 nm. Dans ce piège, les atomes sont refroidis par évaporation jusqu'à la condensation de Bose-Einstein, dans le régime d'emballement. Dans ce régime la densité augmente au cours du refroidissement ce qui rend la procédure plus efficace. Nous présentons ensuite deux expériences dans lesquelles le condensat est placé dans un trampoline à atomes vertical. Ce trampoline résulte de l'application périodique d'un potentiel lumineux formé par une onde stationnaire verticale. Nous étudions deux régimes de fonctionnement de ce système : un régime classique dans lequel les atomes rebondissent périodiquement sur l'onde lumineuse, et un régime quantique dans lequel les ondes de matière atomiques sont en plus séparées par les pulses et suivent des trajectoires différentes qui se recombinent périodiquement, donnant lieu à des interférences. Dans les deux cas, notre système peut être utilisé comme gravimètre. Enfin, nous plaçons notre condensat dans un potentiel très confinant dans la direction verticale, ce qui le comprime dans une géométrie bidimensionnelle. Le condensat est ensuite soumis à un potentiel lumineux aléatoire réalisé par une figure de speckle. Nous étudions les propriétés de transport du nuage dans le plan, en présence du potentiel aléatoire.
Author: CECILE.. MENNERAT ROBILLIARD
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ISBN:
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Languages : fr
Pages : 310
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Book Description
CETTE THESE EST CONSACREE A L'ETUDE EXPERIMENTALE D'ATOMES PIEGES ET REFROIDIS DANS PLUSIEURS TYPES DE STRUCTURES LUMINEUSES. NOUS AVONS UTILISE POUR CARACTERISER CES MILIEUX DES TECHNIQUES DE TEMPS DE VOL, D'IMAGERIE DIRECTE DU NUAGE ATOMIQUE ET DE SPECTROSCOPIE POMPE-SONDE, AFIN D'OBTENIR DES INFORMATIONS SUR LA TEMPERATURE ET LA DIFFUSION SPATIALE DES ATOMES AINSI QUE SUR LEUR MOUVEMENT DANS LES PUITS DE POTENTIEL. NOUS AVONS D'ABORD ETUDIE LA DYNAMIQUE D'ATOMES DE CESIUM DANS DES RESEAUX OPTIQUES TRIDIMENSIONNELS BRILLANTS EN PRESENCE D'UN CHAMP MAGNETIQUE, ET NOUS AVONS EN PARTICULIER MONTRE QUE LES RESEAUX OPTIQUES FONCTIONNANT EN REGIME SAUTANT DONNENT LIEU A UN REFROIDISSEMENT ET UN PIEGEAGE EFFICACES, ET QU'UN MECANISME DE RETRECISSEMENT PAR LE MOUVEMENT Y CONDUIT A DES RAIES VIBRATIONNELLES ETROITES SUR LES SPECTRES DE TRANSMISSION POMPE-SONDE. AVEC DES ATOMES DE CESIUM, NOUS AVONS EGALEMENT CREE ET CARACTERISE UN RESEAU OPTIQUE TRI-DIMENSIONNEL BRILLANT OBTENU AVEC SEULEMENT DEUX FAISCEAUX LASER GRACE A L'EFFET TALBOT, PUIS UN MILIEU ALEATOIRE ENGENDRE A PARTIR D'UN CHAMP DE TAVELURES. ENFIN, NOUS AVONS ETUDIE UN MOTEUR BROWNIEN POUR DES ATOMES DE 8 7RB DANS UN RESEAU GRIS ASYMETRIQUE. LES RESULTATS DE L'ETUDE EXPERIMENTALE SONT EN BON ACCORD QUALITATIF AVEC DES SIMULATIONS NUMERIQUES MONTE-CARLO SEMI-CLASSIQUES.
Author: Claude Cohen-Tannoudji
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 3527345558
Category : Science
Languages : en
Pages : 790
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Book Description
This new, third volume of Cohen-Tannoudji's groundbreaking textbook covers advanced topics of quantum mechanics such as uncorrelated and correlated identical particles, the quantum theory of the electromagnetic field, absorption, emission and scattering of photons by atoms, and quantum entanglement. Written in a didactically unrivalled manner, the textbook explains the fundamental concepts in seven chapters which are elaborated in accompanying complements that provide more detailed discussions, examples and applications. * Completing the success story: the third and final volume of the quantum mechanics textbook written by 1997 Nobel laureate Claude Cohen-Tannoudji and his colleagues Bernard Diu and Franck Laloë * As easily comprehensible as possible: all steps of the physical background and its mathematical representation are spelled out explicitly * Comprehensive: in addition to the fundamentals themselves, the books comes with a wealth of elaborately explained examples and applications Claude Cohen-Tannoudji was a researcher at the Kastler-Brossel laboratory of the Ecole Normale Supérieure in Paris where he also studied and received his PhD in 1962. In 1973 he became Professor of atomic and molecular physics at the Collège des France. His main research interests were optical pumping, quantum optics and atom-photon interactions. In 1997, Claude Cohen-Tannoudji, together with Steven Chu and William D. Phillips, was awarded the Nobel Prize in Physics for his research on laser cooling and trapping of neutral atoms. Bernard Diu was Professor at the Denis Diderot University (Paris VII). He was engaged in research at the Laboratory of Theoretical Physics and High Energy where his focus was on strong interactions physics and statistical mechanics. Franck Laloë was a researcher at the Kastler-Brossel laboratory of the Ecole Normale Supérieure in Paris. His first assignment was with the University of Paris VI before he was appointed to the CNRS, the French National Research Center. His research was focused on optical pumping, statistical mechanics of quantum gases, musical acoustics and the foundations of quantum mechanics.
Author: Paul Valéry
Publisher: Peter Lang Gmbh, Internationaler Verlag Der Wissenschaften
ISBN:
Category : Literary Criticism
Languages : en
Pages : 606
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Book Description
The Cahiers/Notebooks of Paul Valéry are a unique form of writing. They reveal Valéry as one of the most radical and creative minds of the twentieth century, encompassing a wide range of investigation into all spheres of human activity. His work explores the arts, the sciences, philosophy, history and politics, investigating linguistic, psychological and social issues, all linked to the central questions, relentlessly posed: 'what is the human mind and how does it work?', 'what is the potential of thought and what are its limits?' But we encounter here too, Valéry the writer: exploratory, fragmentary texts undermine the boundaries between analysis and creativity, between theory and practice. Neither journal nor diary, eluding the traditional genres of writing, the Notebooks offer lyrical passages, writing of extreme beauty, prose poems of extraordinary descriptive power alongside theoretical considerations of poetics, ironic aphorisms and the most abstract kind of analysis. The concerns and the insights that occupied Valéry's inner voyages over more than 50 years remain as relevant as ever for the contemporary reader: for the Self that is his principal subject is at once singular and universal.
