VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
108 CHAPITRE 4. ENSEMBLE DU DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL
retenue est d’asservir la longueur d’onde infrarouge sur une cavité, dont la longueur est ellemême
asservie sur la longueur d’onde du laser bleu, elle-même, asservie grâce à la référence
du Rubidium. La cavité est donc doublement résonante, et le travail se décompose en deux
étapes que l’on détaille maintenant, le contrôle de la cavité puis celui de la longueur d’onde
infrarouge.
On utilise une cavité en anneau représentée sur la figure 4.27. Elle est composée de trois
miroirs plans et d’une lentille (f = 500 mm). L’ensemble formé par la lentille et le miroir
M3 est équivalent à un miroir sphérique dont le foyer se trouve à mi-chemin entre les deux
miroirs d’entrée au point noté W sur le schéma. Le waist du mode de la cavité correspond à
ce point. Le miroir M3 est fixé sur une cale piézo-électrique et les lasers bleu et infrarouge se
propagent à contresens. Le faisceau bleu incident est prélevé dans le bras contenant la cellule
Fig. 4.27 – Schéma de la cavité doublement résonante. Le mode du faisceau infrarouge est
adapté à celui de la cavité grâce aux lentilles L1 et L2
de Rubidium. En fonctionnement asservi, sa longueur d’onde est fixe à 1 MHz près et ne
dépend pas du désaccord auquel on souhaite fixer le faisceau bleu en interaction avec les ions.
Le laser bleu est modulé en longueur d’onde à une fréquence de 11 kHz, modulation que l’on
utilise pour générer le signal d’erreur par rapport à la résonance de la cavité : la puissance
bleue mesurée en sortie donne la résonance du faisceau dans la cavité, et ce signal démodulé
donne le signal d’erreur. Le signal d’erreur est envoyé dans un boîtier correcteur PID dont
la sortie est ajoutée à la consigne du piézo-électrique. La qualité de l’asservissement dépend
principalement de la finesse (dans le bleu) de la cavité.
On utilise une technique de tilt-locking [153] pour asservir la longueur d’onde infrarouge.
Le principe de cette technique est d’utiliser l’interférence entre deux modes spatiaux du
faisceau qui ne sont pas à résonance simultanément avec la cavité pour produire un signal
d’erreur. La cavité a été dessinée pour que les modes spatiaux (0,0) et (0,1) ne résonnent
pas simultanément. En effet, une partie de la phase du champ électrique dite phase de Gouy