Fontaine atomique double de césium et de rubidium avec une ...

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Chapitre 1. Principe de fonctionnement
d’une fontaine atomique
Les valeurs de K BBR et ɛ, dépendant de l’atome, ont fait l’objet de nombreuses
déterminations théoriques et expérimentales, sur lesquelles nous reviendrons
dans le chapitre 3.
tel-00319950, version 1 - 9 Sep 2008
L’effet Doppler résiduel du 1 er ordre
Cet effet est lié à la différence de phase du champ interrogateur entre les deux
passages des atomes dans la cavité micro-onde. La géométrie de la fontaine,
qui repose sur une seule cavité pour l’interrogation de Ramsey, permet une
bonne compensation de cet effet. Néanmoins, les pertes dans les parois de
la cavité font que l’onde n’est pas parfaitement stationnaire dans la cavité
et créent des inhomogénéités de phase (gradients de phase) auxquels sont
sensibles les atomes qui présentent des trajectoires non scrupuleusement verticales
(c’est-à-dire passant par des endroits différents à l’aller et au retour
dans la cavité). Cet effet rend la fontaine sensible à l’inclinaison et à l’alimentation
micro-onde. L’effet des gradients de phase dans la cavité césium
de FO2 sera plus amplement étudié dans le chapitre 3.
L’entraînement de fréquence par la cavité (“cavity pulling”)
Ce déplacement de fréquence est lié au désaccord du champ résonnant qui
est induit par la présence des atomes dans la cavité [20].
Les fuites micro-ondes
Les fuites micro-ondes désignent le champ parasite micro-onde résonnant qui
interagit avec les atomes en dehors de la cavité d’interrogation. Les récents
travaux effectués dans le but de limiter au maximum ces fuites sur la fontaine
FO2 sont décrits au chapitre 3.
Les impuretés du spectre micro-onde
Les imperfections de la source micro-onde d’interrogation comme une asymétrie
du spectre ou une modulation de phase synchrone avec le cycle d’horloge provoquent
des déplacements de fréquence [21].
Les transitions Rabi, Ramsey et Majorana
Des déplacements de la fréquence d’horloge sont induits par ces transitions
atomiques parasites. Il s’agit de transitions qui traduisent un couplage entre
les niveaux d’horloge m F = 0 et les autres sous-niveaux Zeeman.
– Les transitions Rabi désignent les transitions ∆F = 1 et ∆m F = 0 et
sont favorisées, lors de l’interrogation à résonance, par une dissymétrie
des populations des niveaux ±|m F | ≠ 0.
– Les transitions Ramsey sont telles que ∆F = ±1 et ∆m F = ±1 et sont
provoquées par la non-colinéarité du champ magnétique statique avec
le champ magnétique micro-onde dans la cavité [22].