VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
56 CHAPITRE 2. PIÉGER ET REFROIDIR DES IONS
de piégeage cohérent. La largeur du profil correspond à la largeur Doppler, et le creux a une
largeur donnée par 1
2π |kb − kr|˜v. Pour un désaccord du repompeur non nul, le profil montre
un maximum plus faible et un aplatissement sur une bande proportionnelle à |δr| ; le creux
de l’état noir S − D demeure : il est situé sur une des pentes du plateau. Les largeurs du
spectre et du creux précédentes restent identiques.
Sous niveaux Zeeman Jusqu’à présent, on n’a pas considéré dans le système atomique
à trois niveaux les éventuels sous niveaux Zeeman et leurs effets dans la technique de refroidissement
Doppler. On s’intéresse au cas des ions 88 Sr + (similaire aux cas des ions 40 Ca +
et 138 Ba + ) où la structure des niveaux est 2 S 1/2 ↔ 2 P 1/2 ↔ 2 D 3/2, comme indiqué sur la
figure 2.14 où les sous-niveaux Zeeman sont représentés. On a choisi de représenter sur la
Fig. 2.14 – Diagramme des niveaux utiles de l’ion 88 Sr + . Les transitions sont éclairées par
des champs polarisés π
figure le cas où les transitions atomiques sont éclairées par des polarisations π. On constate
alors que les sous niveaux mD = ± 3
2 ne sont pas connectés au niveau excité et que donc la
population atomique sera pompée optiquement dans ces sous niveaux. D’une manière plus
générale, on peut montrer que, quelle soit la polarisation choisie pour éclairer cette transition,
il existe deux combinaisons linéaires différentes de sous-niveaux qui ne sont pas couplées,
dans lesquelles la population atomique sera pompée, ce qui arrête évidemment le processus
de refroidissement. On précise que ces états non fluorescents (que l’on appelera états noirs D)
sont distincts des états noirs S − D introduits précédemment au sens où ils ne sont pas des
superpositions de niveaux fondamental et métastable mais de sous niveaux du métastable. Le
processus de pompage est alors toujours présent et n’est pas limité à une situation particulière
des désaccords sur les deux transitions. Dans l’article [98], les techniques de déstabilisation
des états noirs D sont discutées dans différentes configurations de sous niveaux, et notam-
ment celles du 88 Sr + . On reprend ci-dessous l’essentiel des résultats ainsi que les notations
utiles introduites. Les sous niveaux du métastable 2
1 3
D3/2 sont notés |mi
, i = ± 2 , ± 2 . Un
état noir D est une superposition de ces niveaux |mi est noté |d , dont l’expression générale