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

50 CHAPITRE 1. LASER BLEU
L’argon présent dans le ”heat pipe” peut empêcher la vapeur atomique de strontium
d’atteindre les hublots tout en ayant un élargissement et un déplacement
collisionnel faibles. Enfin, on a vu de plus que la recharge en strontium du ”heat
pipe” ne doit se faire qu’au bout de plusieurs années d’utilisation.
1.3.2 Absorption saturée
A partir de l’interaction du laser avec la vapeur atomique, on doit obtenir un
signal permettant d’asservir en fréquence le laser bleu. Pour cela, on doit avoir
un signal dispersif avec une largeur en fréquence voisine de la largeur naturelle
de la transition.
A cause de l’effet Doppler, les signaux d’absorption et de fluorescence de
la vapeur de strontium ont une largeur de 1.2 GHz correspondant à la largeur
de la distribution en vitesse des atomes. Afin de s’affranchir de cet effet Doppler
et d’obtenir un signal qui a une largeur voisine de la largeur naturelle (32
MHz), on utilise la technique d’absorption saturée. Cette méthode très souvent
utilisée en physique atomique consiste à utiliser un faisceau pompe et un faisceau
sonde contrapropageants traversant la vapeur atomique. Le faisceau pompe
a une intensité voisine ou supérieure à l’intensité de saturation de la transition
(Isat =42.5 mW/cm 2 ). La pompe sature la transition des atomes appartenant à
la classe de vitesse v = δL/k de largeur Γ/k (δL représente le désaccord laser, k
est le vecteur d’onde et Γ la largeur naturelle de la transition). Le faisceau sonde a
lui une intensité très petite devant l’intensité de saturation. Il est absorbé parles
atomes appartenant à la classe de vitesse v = −δL/k de largeur Γ/k. Lorsquela
pompe et la sonde n’interagissent pas avec les mêmes atomes c’est àdirelorsque
−δL/k = δL/k donc δL = 0, les atomes absorbant la sonde ne sont pas perturbés
par la pompe. La transmission de la sonde n’est donc pas modifiée et on obtient
alors le profil Doppler. Lorsque la pompe et la sonde interagissent avec les mêmes
atomes c’est àdirelorsqueδL = 0, les atomes absorbant la sonde sont saturés
par la pompe. L’absorption de la sonde est donc réduite lorsque δL =0.Dansle
profil de transmission de la sonde, on obtient donc un pic lorsque le désaccord
laser est nul. La largeur de ce pic correspond à la largeur des classes de vitesse
interagissant avec la sonde et la pompe. La largeur de ce pic est donc de l’ordre de
la largeur naturelle de la transition 7 . Le profil typique de l’absorption saturée sur
le strontium est représenté sur la figure 1.18. On peut remarquer sur cette figure
que le pic d’absorption saturée n’est pas obtenu pour un désaccord laser nul car
la pompe et la sonde sont décalées en fréquence de 280 MHz. En effet, lorsque la
pompe et la sonde sont décalées en fréquence (ωpompe = ωsonde +∆ωps), on peut
montrer qu’on obtient le pic d’absorption saturée pour ωsonde = ω0 − ∆ωps/2.
Le signal d’absorption saturée n’étant pas dispersif, on ne peut pas utiliser
7. Si l’intensité de la pompe est grande devant l’intensité desaturation,cepicsetrouve
élargi par rapport àlalargeurnaturelle.