THESE Piégeage et refroidissement laser du strontium Etude de l ...

48 CHAPITRE 1. LASER BLEU
”heat pipe” doit être égale à 286 o C pour obtenir une transmission d’un faisceau
laser résonnant (δL =0)égale à 50%. Ceci correspond à une densité atomiquede
3.810 9 atomes/cm 3 et une pression de vapeur saturante égale à310 −7 mbar.
Pression d’argon
La pression d’argon dans le ”heat pipe” doit satisfaire simultanément deux
conditions. Elle doit être suffisamment forte pour que le libre parcours moyen
des atomes de strontium soit petit devant la distance entre les hublots en verre
et la partie chaude du ”heat pipe” contenant la vapeur de strontium. Ainsi, les
multiples collisions que subissent les atomes de strontium empêchent la vapeur de
strontium d’atteindre les hublots en verre et donc de les couvrir. La pression d’argon
doit être en même temps suffisamment basse pour obtenir un élargissement
et un déplacement collisionnel de la transition atomique faibles. Il sera ainsi possible
d’obtenir un signal pour l’asservissement en fréquence du laser bleu centré
sur la transition du strontium avec une largeur en fréquence proche de la largeur
naturelle de la transition. Avant d’estimer le déplacement et l’élargissement collisionnel
en fonction de la pression d’argon, nous allons commencer par donner un
raisonnement qualitatif pour savoir s’il existe une pression d’argon qui satisfait
les deux conditions décrites précédemment.
L’élargissement et le déplacement collisionnel de la transition sont voisins de
la largeur naturelle de la transition lorsque le temps moyen entre deux collisions
τcoll est de l’ordre du temps de vie du niveau excité 1/Γ. Ce temps moyen entre
deux collisions de 1/Γ donne un libre parcours moyen des atomes de strontium
de l’ordre de :
l ∼ 〈v〉
Γ
où 〈v〉 est la vitesse moyenne des atomes. Pour une vapeur à 300oC, cette vitesse
moyenne est de l’ordre de 400 ms−1 . On obtient alors un libre parcours moyen
de l’ordre de 2 µm. Lorsqueledéplacement et l’élargissement collisionnel sont
voisins de la largeur naturelle de la transition, on obtient donc un libre parcours
moyen de 2 µm très petit devant la distance entre le hublot et la vapeur de
strontium (8 cm). Il semble donc possible de trouver une pression d’argon pour
laquelle la vapeur de strontium ne peut pas atteindre les hublots et qui donne un
élargissement et un déplacement collisionnel faibles.
On peut trouver dans la référence [37], la mesure de la section efficace de
collision strontium argon pour l’élargissement et le déplacement de la transition
1S0 - 1P0 à 461 nm :
σshift = −96.10−16 cm2 σbroad = 297.10 −16 cm 2
Le déplacement δνcoll et l’élargissement Γcoll collisionnel de la transition s’ob-