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Amplification d’un vortex optique par des atomes froids

par com.lac - publié le , mis à jour le

Amplification d'un vortex optique par des atomes froids

Une collaboration entre le département de physique de l’université de Recife (Brésil) et le laboratoire Aimé Cotton a monté l’amplification de vortex optiques- i.e. modes de Laguerre-Gauss- grâce à un processus Raman non-linéaire induit dans un ensemble d’atomes froids.



La figure ci-contre montre l’analyse du moment orbital angulaire ℓ du vortex incident (colonne de gauche) et du vortex amplifié (au centre) à travers une optique astigmatique qui produit une auto-interférence avec (ℓ+1) franges. Les profils d’interférence (colonne de droite) confirment la conservation du moment orbital angulaire et montrent le gain.


Le processus Raman est induit par deux faisceaux lasers réalisant une transition en Λ de l’atome de césium, l’un des faisceaux étant un mode de Laguerre-Gauss. Le gain est obtenu par un faisceau laser pompe qui transfère les populations des sous-niveaux hyperfins fondamentaux en jeu. Le spectre obtenu en balayant la fréquence d’un laser Raman signe un processus à bande étroite (1MHz). L’analyse du moment orbital angulaire montre que le processus conserve la phase.


 



Le résultat a été interprété par un modèle à 3 niveaux (figure ci-contre) avec un processus de transfert incohérent qui rend compte du transfert de population par pompage. 


 


 


En savoir plus : Narrow band amplification of light carrying orbital angular momentum, G. C. Borba, S. Barreiro,L. Pruvost, D. Felinto and J. W. R. Tabosa,, Opt. Exp., vol 24 10078, avril 2016.


Contact : Laurence Pruvost (Rubidium froid et lumière twistée) et José Tabosa (DFPE, Recife).