VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
106 CHAPITRE 4. ENSEMBLE DU DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL
Fig. 4.26 – Agrandissement des pic d’absorption saturée. A : pics sans modulation Les pics
correspondent aux transitions suivantes : (1) 5s S 1/2(F = 2) → 6p P 1/2(F ′ = 2) ; (2) : crossover
; (3) : 5s S 1/2(F = 2) → 6p P 1/2(F ′ = 3). B : (en haut) pics avec modulation. (en bas)
signal démodulé, qui est a bien la forme souhaitée
− νRb−ν1
et décale l’atome sur la résonance 6p P 1/2(F ′ = 3) (fréquence déjà notée νRb). Le
2
faisceau de pompe dépeuple donc les populations à résonance avec la sonde et l’absorption de
la sonde est diminuée : il apparaît un pic. La transition recherchée qui se trouve à 440 MHz
de la transition S-P du Sr + est la transition de fréquence νRb, correspondant au pic numéro
3 sur la figure 4.26 A. La largeur de ce pic d’environ 5 MHz est supérieure à la largeur naturelle
de la transition qui vaut 1.27 MHz [152], ce qui provient de la largeur spectrale de
la diode et de l’élargissement par effet Stark dynamique (power broadening). On ne cherche
pas à diminuer cette largeur car on dispose déjà d’un repère de la longueur d’onde du laser
de refroidissement quatre fois plus fin que la largeur naturelle du niveau P du Sr + qui est
de 20.2 MHz. En asservissant le laser à partir de ce signal, la longueur d’onde du laser peut
être facilement définie avec une précision de 1 MHz, ce qui permet une bonne définition du
désaccord auquel on souhaite travailler. De plus, un asservissement supprime la dérive lente
de la longueur d’onde de la diode (typiquement 1 GHz/heure).
Asservissement Afin d’asservir la longueur d’onde on a besoin tout d’abord un signal
d’erreur, généré à partir du signal d’absorption et dont le signe change lorsque l’on passe
de part et d’autre du pic d’absorption saturée. Pour cela on effectue une modulation de la
longueur d’onde du laser suivie d’une détection synchrone : un signal électrique maître qui
oscille à 11 kHz est ajouté à la consigne de la cale piézoélectrique. La démodulation du signal
d’absorption saturée produit un signal sensible à sa pente : il est nul au maximum du pic, et
de signe différent de part et d’autre. Ce signal représenté sur la figure 4.26 (b), est envoyé
dans un boîtier de correction Proportionnel Intégrateur dont le schéma électronique a été
reproduit en annexe. Pour activer l’asservissement, la sortie du correcteur est ajoutée à la
consigne de la cale piézoélectrique (en fonctionnement verrouillé, la tension d’entrée du piézo
est donc la somme d’une tension constante, d’une modulation et du signal d’erreur). Le laser
peut rester asservi une journée si la température de l’environnement proche de la diode est
stable et reste inférieure à 25 degrés. Dans le cas contraire, il peut apparaître des sauts de
mode ou bien une dérive importante impossibles à corriger par la seule course du piézo. Le