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Pompage optique d’un jet moléculaire

publié le , mis à jour le

Pompage optique d'un jet moléculaire

La préparation de molécules dans des états internes bien définis est essentielle pour diverses études en physique fondamentale et en physico-chimie physique. Le groupe Molécules Froides du LAC vient de démontrer un pompage rotationnels et vibrationnel d’un jet supersonique de molécules de monofluorure de baryum (BaF).


Un échantillon de molécules supersonique se déplace à une vitesse de plusieurs centaines de m/s tout en étant froid en translation. La rotation et la vibration sont respectivement de l’ordre de 50K et de 800K du fait que la molécule radicalaire BaF est produite par ablation laser. Pour diminuer l’énergie moyenne de rotation et de vibration, un pompage optique basé sur un laser large bande ( 1nm) est envisageable. Cette technique, démontrée sur des molécules ultrafroides de Cs2, a dû être suffisamment rapide pour que le pompage agisse en régime supersonique. Ceci a été rendu possible grâce au développement d’une source lumineuse, basé sur un amplificateur optique, dont la la densité spectrale de puissance a pu être intensifiée au voisinage des transitions moléculaires appropriées. De cette façon, il a été démontré que la population des niveaux de rotation les plus bas a augmenté de plus d’un ordre de grandeur.



 


Figure 1 : Schéma du dispositif optique permettant de créer un spectre façonné. L’emission spontanée émise par la face arrière amplificateur optique (TA) est rétroinjecté après être passé par un filtre. Deux options peuvent être choisies grâce à un miroir pivotant : un système diffractif utilisant un réseau ou une cavité Fabry-Pérot. Dans ce dernier cas est obtenu le spectre amplifié en médaillon.



 


Figure 2 : Refroidissement rotationnel dans l’atat vibrationnel fondamental : comparaison des spectres rotationnels obtenus sans pompage (en haut) et avec pompage (en bas). Le changement de forme de la distribution indique une diminution de la température rotationnelle d’un facteur 8.


 


En savoir plus : Rovibrational optical pumping of a molecular beam, A. Cournol, P. Pillet, H. Lignier, and D. Comparat, Phys. Rev. A 97, 031401(R) (2018)


Contact : Hans Lignier (MFC)