VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
4.6. TECHNIQUES D’IONISATION 99
4.6.3 Photoionisation
Fig. 4.18 – Schéma des niveaux utilisés dans la photoionisation du Strontium. Une seule
longueur d’onde est utilisée, l’absorption du premier photon ne porte pas l’atome dans un
niveau excité
Dans la méthode développée au laboratoire, l’absorption de deux photons de longueur
d’onde 431 nm apporte l’énergie de première ionisation à l’atome de Strontium. Le schéma
des niveaux utilisés est rappelé dans la figure 4.18 (on pourra se reporter à la figure 3.6(c) page
69 qui est un autre chemin possible d’ionisation et aux pages précédents pour une introduction
aux techniques de photoionisation). L’absorption de deux photons de même longueur d’onde
porte l’atome de Strontium dans un niveau excité auto-ionisant. A la différence des autres
techniques, l’absorption d’un photon ne porte pas l’atome dans un niveau intermédiaire.
La section efficace associée à la première transition est plus faible que dans la technique
d’ionisation du Strontium représentée figure 3.6(c), et la méthode nécessite pour être mise
en oeuvre une intensité importante. Nous avons utilisé un laser à impulsions ultra-brêves à
auto-blocage de modes, dont le milieu de gain est un cristal de Saphir dopé au Titane. Ce
cristal est pompé par un laser Nd :YVO4 doublé 11 ( entre 5 et 8 W à 532 nm) et placé dans
une cavité optique adaptée au régime impulsionnel. La largeur spectrale vaut 25 nm : figure
4.19. On en déduit que les impulsions produites ont une durée de 50 fs. Leur longueur d’onde
centrale a été choisie à 862 nm, et la longueur d’un aller retour en cavité étant de 3 m, le taux
de répétition est de 100 MHz. Le faisceau de sortie est envoyé à travers un cristal non linéaire
de β Barium Borate de longueur 500 µm pour être doublé en fréquence avec une efficacité
d’environ 10%. On dispose en aval de ce cristal d’impulsions dont l’énergie vaut 0.15 nJ à
431 nm.
Un schéma de la source est donné sur la figure 4.20. Le laser de pompe à 532 nm est absorbé
par le Ti :Sa à environ 60%, soit une puissance comprise entre 3 W et 5 W. A peu près 90%
de cette puissance est convertie en énergie thermique (300 mW de lumière infrarouge sortent
de la cavité impulsionnelle) et il est nécessaire de compenser la montée en température du
cristal. A cet effet, la structure en cuivre qui maintient le cristal est refroidie grâce à une
11 laser verdi fabriqué par Coherent, wwww.coherent.com