VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
4.8. FLUORESCENCE ET IMAGERIE 113
Dans la pratique ɛ sera la taille d’un pixel de la caméra CCD, et d sera le diamètre du hublot.
Plus d est faible et plus ∆ est grande. Si ∆ correspond à la distance entre ions voisins dans
une structure cristalline, il sera difficile de résoudre les ions individuellement.
Le principal problème pour la mesure de fluorescence a été dans un premier temps le fond
lumineux, principalement dû aux réflexions partielles des lasers de refroidissement sur les
hublots non traités qui peuvent être diffusées sur les bords d’électrodes. Une réduction du
fond lumineux a été obtenue par différentes méthodes : filtrage spatial (expliqué plus loin),
filtrage interférentiel passe bande centré sur la transition à 422 nm (largeur du filtre : 10 nm
et absorption à 422 nm de 50%), ou filtrage en polarisation (le signal de fluorescence n’est
pas polarisé à la différence du fond lumineux qui garde la polarisation linéaire des faisceaux
incidents). Des hublots traités dans le bleu et l’infrarouge ont été installés durant ma thèse,
ce qui a permis de diminuer notablement le fond lumineux. Cette modification correspond à
la mise en marche de la version 2.0 du piège, version qui a permis d’atteindre des régimes de
fluorescence beaucoup plus importants. Le rapport signal à bruit est alors augmenté de façon
considérable par à la fois la diminution du bruit de fond et l’augmentation du signal.
Systèmes de collection Nous avons utilisé trois systèmes optiques différents placés entre
le hublot et le photo-récepteur : un ensemble de trois lentilles conçu et assemblé au laboratoire,
et deux objectifs commerciaux. Les paramètres pertinents pour la collection sont principalement
les pertes à 422 nm et l’ouverture du système, auxquels on ajoute pour l’imagerie, le
grandissement et la résolution spatiale.
Le premier système est un bloc de trois lentilles représenté sur la figure 4.32. Les lentilles L1 et
L2 sont des doublets achromatiques optimisés pour la conjugaison objet-infini (Melles Griot
LAO624, f=200 et LAO805, f=75, leur diamètre vaut 50 mm). Le foyer de L1 est placé au
centre du piège de sorte que l’on forme une image relais du nuage au niveau du diaphragme
D. On supprime ainsi en aval, une grande partie de la lumière de fond. Le foyer de la lentille
L3 (Melles Griot LAO f=25 mm, diamètre 25 mm) correspond au diaphragme D et on crée
en sortie un faisceau collimaté. Cette lentille est présente lorsque la fluorescence est envoyée
vers la caméra et il faut alors ajouter un objectif pour réaliser une image. Le principal avan-
Fig. 4.32 – Schéma représentant le système de collection de fluorescence, formé par deux
achromats (L1 et L2), d’un diaphragme D et d’une dernière lentille L3 que l’on peut
éventuellement ôter. Les dimensions sont notées en mm.
tage de ce montage est le filtrage spatial par le diaphragme, qui est particulièrement adapté
lorsque le bruit de fond est important. C’est le montage qui a été employé pour rechercher la