Accueil du site > Stages/Thèses/ Emploi > Propositions de thèses > 2012-en français > Développements de sources cohérentes quasi-continues pour la spectroscopie de l’atome d’hydrogène.
Développements de sources cohérentes quasi-continues pour la spectroscopie de l’atome d’hydrogène.
Contact : Cyril Drag, cyril.drag@u-psud.fr ; 01 69 35 21 52
Financement de thèse envisagé : Allocation de l’EDOM
Descriptif :
Au laboratoire Aimé-Cotton, l’instrumentation laser menée sous l’égide de L. Cabaret, est depuis plus de 30 ans l’une des techniques qui permet de faire avancer les recherches expérimentales en spectroscopie atomique et moléculaire. Ces développements ont abouti à plusieurs générations de lasers dits « compulsés », c’est-à-dire de lasers pompés à la fois en continu et en pulsé (des impulsions allant de 20 à 50 ns), alliant la pureté spectrale du continu (limitée à la pureté imposée par la transformation de Fourier) à la puissance du pulsé. Notons que ces recherches instrumentales ont toujours été réalisées avec la préoccupation d’offrir aux expériences des performances de haute résolution introuvables commercialement, et avec un souci de développement original.
Depuis plus récemment, nous explorons un régime temporel intermédiaire entre le continu et l’impulsionnel. Il s’agit du régime quasi-continu (Q-CW) où la durée de l’émission laser est de l’ordre de quelques centaines de microsecondes avec une cadence de fonctionnement de quelques dizaines de Hertz. La lumière laser est alors concentrée car la puissance moyenne (environ 100 mW) est répartie dans des portes temporelles réduites, offrant ainsi une puissance crête de l’ordre de la centaine de Watts. Comme la durée des impulsions est relativement longue, le spectre du laser peut être réduit au MHz, ce qui permet de nombreuses expériences de spectroscopie. Nous avons construit sur ce principe de fonctionnement 2 lasers de pompe, émettant à 532 et 515 nm et pouvant assurer la mise en oscillation d’un laser Ti :Sa, monomode et accordable sur la gamme allant de 700 nm à 1 µm.
Il s’avère que la production de lumière cohérente en continu à la longueur d’onde Lyman-alpha (longueur d’onde = 121,6 nm), qui correspond à la transition entre le fondamental et le premier niveau excité de l’atome d’hydrogène, est un véritable défi pour les expérimentateurs. En effet, seuls des processus d’optique non-linéaire (doublage en fréquence et mélange à 4 ondes dans une vapeur de mercure) permettent d’atteindre une longueur d’onde si courte. C’est pourquoi nous proposons d’exploiter le régime particulier d’un fonctionnement Q-CW des lasers pour obtenir des rendements de conversion important. Un dimensionnement de l’expérience laisse prévoir un gain en puissance de 6 ordres de grandeur comparés aux systèmes continus existants, tout en préservant une bonne qualité spectrale.
La construction au laboratoire de la chaîne laser permettra la réalisation d’expériences de spectroscopie originale (citons le photodétachement d’atomes de cérium, la spectroscopie de molécules froides). Mais le véritable défi dans lequel cette source laser sera une pièce maitresse concerne des expériences sur le refroidissement et la métrologie de l’atome d’hydrogène.
Il est à noter que durant la thèse, des expériences seront menées avec un système laser impulsionnel et commercial dans le cadre de la collaboration AEGIS au CERN (sous la responsabilité de Mr D. Comparat) Il s’agira d’expériences préliminaires sur le refroidissement laser du positronium (paire e+ - e-).
Quelques mots-clés : Instrumentation laser, spectroscopie haute résolution, transition Lyman-alpha.
Dans la même rubrique :
- Mémoire quantique solide pour des photons télécoms
- Opacité et pertes radiatives dans les plasmas de fusion
- Microscopie de photodétachement en onde p et aux seuils excités
- Processus cohérents dans l’hélium métastable : lumière rapide et tripod
- Oscillateurs paramétriques optiques continus et quasi-continus
- Corrélations de bruits dans des lasers à semiconducteurs bifréquences
- Amplification sensible à la phase de signaux analogiques sur porteuse optique
- Refroidissement laser de molécules
- Recherche théorique de nouveaux mécanismes de formation de molécules froides
- Etudes de systèmes en fortes interactions par manipulation d’atomes froids d’Ytterbium dans des états de Rydberg
- Imagerie optique rapide 3D et microscopie super-résolue STED : application à l’étude de la plasticité après apprentissage olfactif chez la drosophile
- Excitation rovibrationnelle et dissociative des molécules neutres et ionisées par impact électronique : application à l’obtention d’atomes jumeaux
- Emission exaltée de nanoparticules individuelles cœur-coquille
- OPACITE ET PERTES RADIATIVES DANS LES PLASMAS DE FUSION
- Modes de Laguerre-Gauss très focalisés pour des applications aux atomes froids
