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Mon travail de thèse, mené au LCAR, porte sur le développement d'interféromètres atomiques exploitant des condensats de Bose-Einstein manipulés par des réseaux optiques. Je présente diverses méthodes pour créer des interféromètres avec une grande séparation en impulsion entre les deux bras de l'interféromètre. Une première approche repose sur la diffraction d'onde atomique à ordre élevé, dans le régime dit de quasi-Bragg. Un chapitre est consacré à cette étude, mettant en évidence l'importance des transitions multiphotoniques non résonantes sur les signaux d'interféromètres. Le chapitre suivant décrit un schéma de séparatrices atomiques, fondé sur une succession d'impulsions pi qui transfert chacune 2ℏk. Nous avons ainsi mis en évidence un nouveau régime d'accélération particulièrement efficace grâce à un phénomène d'interférence destructive entre les pertes. Cette méthode a permis la réalisation d'un interféromètre avec une séparation de 200 impulsions de recul. Enfin, le dernier chapitre de mon manuscrit introduit une nouvelle technique exploitant le formalisme de Floquet, qui généralise les séparatrices atomiques précédentes ainsi que celles fondées sur les oscillations de Bloch. Pour préparer de manière optimale les états de Floquet transportés par le réseau optique, nous avons mis en œuvre des techniques de contrôle optimal. Cette approche a permis de démontrer expérimentalement des interféromètres avec une séparation en impulsion de 600ℏk, avec une visibilité de 20 %. Ce résultat représente la plus grande séparation en impulsion obtenue dans un interféromètre. Les séparatrices atomiques développées dans cette thèse peuvent potentiellement améliorer les mesures de la constante de structure fine et la sensibilité des capteurs inertiels exploitant des techniques d'interférométrie atomique. Par ailleurs, ces séparatrices ouvrent la voie à des interféromètres présentant une très grande séparation spatiale. Ces interféromètres suscitent un intérêt croissant en physique fondamentale, offrant diverses possibilités pour tester la relativité générale, la neutralité de la matière, ainsi que des modèles de matière noire. L'objectif à plus long terme de l'expérience sur laquelle j'ai travaillé consistera à effectuer des tests de la neutralité de l'atome en utilisant une nouvelle méthode basée sur la phase d'Aharonov-Bohm. Nous prévoyons une amélioration de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux limites actuelles.
Am 27. Juni starb Christoph (Chris) Meier, international anerkannter Spezialist für die Quantendynamik komplexer molekularer Systeme.
Nous présentons une méthodologie de conception, basée sur une modélisation exacte de la diffraction par des réseaux, qui vise à concevoir des réseaux de diffraction qui satisfont aux exigences du piégeage atomique tout en tenant compte des contraintes et des tolérances de fabrication. Nos résultats montrent que des réseaux pertinents peuvent être facilement conçus à l'aide de cette méthode, et nous identifions des conceptions avec des tolérances de fabrication accrues et une meilleure résistance à l'imprécision, ce qui simplifie et augmente les chances de réaliser des pièges atomiques magnéto-optiques à réseaux (GMOTs) efficaces.
We present a design strategy for grating magneto-optical traps (GMOTs). It takes the three most relevant optical properties for laser cooling (radiation pressure balance, specular reflection cancellation, and diffracted polarization) to build a scalar figure of merit. We use a rigorous coupled wave analysis (RCWA) simulation to find a geometry that maximizes this figure of merit. We also introduce a criterion that takes into account the robustness of the manufacturing processes to select a geometry that is reliable to manufacture. Finally, we demonstrate that the fabricated grating exhibits the expected optical properties and achieves typical GMOT performance.
Sujets
Amortissement
Floquet formalism
Interférométrie atomique
Accurate measurement
Mesures de précision
Diffraction d'une onde atomique
Electric polarizability
Optique atomique
Birefringences
Compensation
Matter wave
Atom
Aharonov-Bohm
Effet Zeeman
Cosmic string
Phase géométrique
Aharonov-Casher
Axion
Atome de lithium
Frequency metrology
Condensats
Experiment
Lithium atoms
Atom interferometry
Atom inerteferometry
ATOMS
Close-coupling
Bragg diffraction
Bose-Einstein condensate
Polarisabilité
Ring cavity
Atomic interferometry
Birefringence
Topological phase
Vibrations
Diffraction de Bragg
Fringe contrast
Atom chip
Fringe phase shift
Coherence
Atom Optics
Aharonov-Bohm effect
Zeeman effect
Frequency doubling
Magneto-optics
Atom diffraction
Collisions atome-atome
Friction
Bose Einstein condensate
Condensat de Bose-Einstein
Diffraction atomique
Effet Stark
Coupled oscillators
Black hole
Sagnac effect
Electro-optics
Atomic polarisability
Parallel velocity
Franges d'interférence
Dark matter
Detector sensitivity
Atom interferometer
He-McKellar-Wilkens
Damping
Aharononov-Bohm
Polarizability
Atom Interferometry
Condensates
Effet Aharonov-Bohm
Détecteur à fil chaud
Optical pumping
Cohérence
Cold atoms
Diffraction
Diffraction atomique par laser
CERN Lab
Anisotropy
Stark effect
Critical phenomena
Condensats de Bose-Einstein
Non reciprocal effect
FIELD
Lithium
Atomic Bloch states
CAVITY
Decoherence
Diode-pumped solid state lasers
Interferometry
Cold Atoms
Atomes froids
Atom interferometers
Experimental results
Cooling effect
Diffraction laser
Atom optics
Formalisme de Floquet
Laser cooling of atoms
Muonic hydrogen
Adsorbats moléculaires
Laser diffraction