VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
2.2. REFROIDISSEMENT D’ION ALCALINO-TERREUX 55
étant fixé, seules quelques classes de vitesse sont résonantes avec cette transition. Or ce sont
elles seules qui peuvent être excitées par le second laser, ce qui diminue la largeur de la
résonance donnée alors par la largeur naturelle de la transition de refroidissement et par la
saturation. Dans la simulation le paramètre de saturation est choisi très grand, car la largeur
naturelle est environ de 20 MHz.
La comparaison avec l’expérience ne donne pas un bon accord : la largeur du spectre de
fluorescence mesuré attegnant 4 GHz. Le modèle qui consiste à séparer les ions selon des
classes de vitesse n’est donc pas approprié dans le cas des ions piégés. Un second modèle
est proposé : en prenant en compte le mouvement oscillant des ions et en les considérant
séparément selon l’amplitude de leur mouvement, les courbes donnent un meilleur accord :
le spectre de la figure 2.12 d’une largeur de 3 GHz est tout à fait comparable aux données
expérimentales.
L’influence du désaccord du repompeur sur la forme du spectre de fluorescence est étudiée.
Lorsque δr est différent de zéro, la base de la gaussienne reste inchangée, mais le maximum
diminue, dessinant un plateau d’autant plus large que le désaccord est grand. Sur la figure 2.13
qui est une acquisition expérimentale dans le cas de lasers contrapropageants (en bon accord
avec les simulations numériques) on observe cet effet pour quatre désaccords différents. Plus
celui-ci est important, plus le plateau est grand et plus le maximum est faible. Pour expliquer
ce phénomène, on considère les ions dont l’amplitude du mouvement V0 est inférieure à |δr|/kr.
Ces ions ne rentrent pas en résonance avec le repompeur et participent peu ou pas aux cycles
de fluorescence. Aussi, en sondant la transition de refroidissement, il y a une chute de la
proportion d’atomes excités pour les désaccords δb vérifiant :
−|δr|kb/kr < δb < +|δr|kb/kr
Fig. 2.13 – Proportion d’atomes présents dans le niveau excité, en fonction du désaccord
sur la transition 1-2. Les quatre courbes correspondent à quatre désaccords sur la transition
2-3, notés sur la droite des courbes.Figure extraite de [97]
La résonance noire dans le cas copropageant reste présente et se situe toujours à δb = δr,
c’est à dire à une des extrémités du plateau puisque kb > kr. Cela correspond bien aux autres
spectres calculés ou mesurés, mentionnés dans l’article.
On peut résumer les différences entre un système d’atomes neutres à deux niveaux, et un
système d’ions piégés à trois niveaux. Pour un désaccord du repompeur égal à zéro, le maximum
du spectre de fluorescence est plus faible et montre un creux en son centre, dû à l’effet