VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
112 CHAPITRE 4. ENSEMBLE DU DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL
Fig. 4.31 – Schéma représentant le passage des faisceaux dans le piège et la direction du
champ magnétique. Les faisceaux infrarouge et bleu sont superposés dans la direction de
l’axe du piège, de polarisation linéaire selon x. Le champ magnétique au centre du piège fait
un angle de 18˚ par rapport à l’axe z. Le plan (x, z) correspond au plan horizontal et la
fluorescence est collectée dans l’axe x.
et les deux photo-récepteurs employés.
Flux de photons Les ions sont éclairés par les faisceaux de refroidissement envoyés dans
l’axe du piège (axe z) qui se situe dans le plan horizontal (voir figure 4.31). On place le
système de collection dans la direction perpendiculaire (x) du plan horizontal, correspondant
au plus large hublot disponible ce qui maximise le flux de photons collectés. De plus les clichés
réalisés dans cet axe permettent d’imager l’axes de symétrie du piège et d’apprécier au mieux
son volume. Ce hublot a un diamètre de 67 mm et se situe à 200 mm du nuage. L’ouverture
du flux lumineux qui traverse le hublot est limitée non pas par les électrodes du piège mais
par le cône défini par la surface du hublot et le centre du piège. En notation photographique,
cela donne un système ouvert au mieux f/3. On peut estimer la probabilité Ph qu’un photon
émis par les ions traverse le hublot :
Ph π(67/2)2
= 7 × 10−3
4π × 2002 D’après les résultats de la partie 2, page 52 et suivantes, le taux de fluorescence d’un ion est
inférieur à Γ/3. Dans le cas d’un ion Sr + unique, on en déduit le flux de photon maximal que
l’on peut espérer obtenir derrière le hublot Ph × Γ/3 = 4.6 × 10 4 ph/sec.
Un paramètre important pour l’imagerie d’un cristal est la distance qui sépare deux ions
voisins, qui doit être résolue au mieux par le système. On choisit les paramètres de fonctionnement
du piège pour que cette distance soit comprise entre 10 et 100 µm. Remarquons enfin
que l’ouverture du cône de fluorescence est relativement faible, ce qui donne au système une
profondeur de champ assez grande. On peut évaluer cet effet à partir d’un système optique
ne contenant qu’une seule lentille de focale f de diamètre d. L’objet se situe à la distance p
de la lentille et on est capable de résoudre dans le plan image une longueur au minimum de ɛ.
Les rayons lumineux qui passent par un point de l’axe optique situé proche de l’objet, et par
la lentille forment dans le plan image choisi un cercle. Si on définit précisément la profondeur
de champ ∆ comme l’ensemble de ces points pour lesquels le cercle lumineux a un diamètre
inférieur à ɛ,
∆ = 2pγ
1−γ 2
γ = ɛ(p−f)
df .