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Mon travail de thèse, mené au LCAR, porte sur le développement d'interféromètres atomiques exploitant des condensats de Bose-Einstein manipulés par des réseaux optiques. Je présente diverses méthodes pour créer des interféromètres avec une grande séparation en impulsion entre les deux bras de l'interféromètre. Une première approche repose sur la diffraction d'onde atomique à ordre élevé, dans le régime dit de quasi-Bragg. Un chapitre est consacré à cette étude, mettant en évidence l'importance des transitions multiphotoniques non résonantes sur les signaux d'interféromètres. Le chapitre suivant décrit un schéma de séparatrices atomiques, fondé sur une succession d'impulsions pi qui transfert chacune 2ℏk. Nous avons ainsi mis en évidence un nouveau régime d'accélération particulièrement efficace grâce à un phénomène d'interférence destructive entre les pertes. Cette méthode a permis la réalisation d'un interféromètre avec une séparation de 200 impulsions de recul. Enfin, le dernier chapitre de mon manuscrit introduit une nouvelle technique exploitant le formalisme de Floquet, qui généralise les séparatrices atomiques précédentes ainsi que celles fondées sur les oscillations de Bloch. Pour préparer de manière optimale les états de Floquet transportés par le réseau optique, nous avons mis en œuvre des techniques de contrôle optimal. Cette approche a permis de démontrer expérimentalement des interféromètres avec une séparation en impulsion de 600ℏk, avec une visibilité de 20 %. Ce résultat représente la plus grande séparation en impulsion obtenue dans un interféromètre. Les séparatrices atomiques développées dans cette thèse peuvent potentiellement améliorer les mesures de la constante de structure fine et la sensibilité des capteurs inertiels exploitant des techniques d'interférométrie atomique. Par ailleurs, ces séparatrices ouvrent la voie à des interféromètres présentant une très grande séparation spatiale. Ces interféromètres suscitent un intérêt croissant en physique fondamentale, offrant diverses possibilités pour tester la relativité générale, la neutralité de la matière, ainsi que des modèles de matière noire. L'objectif à plus long terme de l'expérience sur laquelle j'ai travaillé consistera à effectuer des tests de la neutralité de l'atome en utilisant une nouvelle méthode basée sur la phase d'Aharonov-Bohm. Nous prévoyons une amélioration de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux limites actuelles.
Am 27. Juni starb Christoph (Chris) Meier, international anerkannter Spezialist für die Quantendynamik komplexer molekularer Systeme.
Nous présentons une méthodologie de conception, basée sur une modélisation exacte de la diffraction par des réseaux, qui vise à concevoir des réseaux de diffraction qui satisfont aux exigences du piégeage atomique tout en tenant compte des contraintes et des tolérances de fabrication. Nos résultats montrent que des réseaux pertinents peuvent être facilement conçus à l'aide de cette méthode, et nous identifions des conceptions avec des tolérances de fabrication accrues et une meilleure résistance à l'imprécision, ce qui simplifie et augmente les chances de réaliser des pièges atomiques magnéto-optiques à réseaux (GMOTs) efficaces.
We present a design strategy for grating magneto-optical traps (GMOTs). It takes the three most relevant optical properties for laser cooling (radiation pressure balance, specular reflection cancellation, and diffracted polarization) to build a scalar figure of merit. We use a rigorous coupled wave analysis (RCWA) simulation to find a geometry that maximizes this figure of merit. We also introduce a criterion that takes into account the robustness of the manufacturing processes to select a geometry that is reliable to manufacture. Finally, we demonstrate that the fabricated grating exhibits the expected optical properties and achieves typical GMOT performance.
Sujets
Critical phenomena
Adsorbats moléculaires
Anisotropy
Floquet formalism
Effet Stark
Atomic interferometry
Diffraction d'une onde atomique
Frequency metrology
Experimental results
Diode-pumped solid state lasers
Interférométrie atomique
Cohérence
Coherence
Phase géométrique
Matter wave
Atom chip
Fringe contrast
CAVITY
Axion
Diffraction atomique
Coupled oscillators
Atom diffraction
Laser cooling of atoms
Birefringence
Franges d'interférence
Atome de lithium
Sagnac effect
Black hole
Formalisme de Floquet
Diffraction atomique par laser
Atom interferometer
Condensats de Bose-Einstein
CERN Lab
Friction
Damping
Aharonov-Casher
He-McKellar-Wilkens
Laser diffraction
Condensat de Bose-Einstein
Decoherence
Electric polarizability
Cold atoms
Diffraction de Bragg
ATOMS
Frequency doubling
Lithium
Condensats
Compensation
Birefringences
Experiment
Cosmic string
Ring cavity
Optical pumping
Close-coupling
Atomes froids
Amortissement
Stark effect
Electro-optics
Cooling effect
Condensates
Diffraction
Polarisabilité
Fringe phase shift
Lithium atoms
Atom Optics
Parallel velocity
Effet Zeeman
Atom interferometry
Muonic hydrogen
Topological phase
Bragg diffraction
Polarizability
Atom interferometers
Bose Einstein condensate
Optique atomique
Accurate measurement
Zeeman effect
Dark matter
Cold Atoms
Atom optics
Atomic polarisability
FIELD
Aharonov-Bohm
Collisions atome-atome
Effet Aharonov-Bohm
Atom Interferometry
Détecteur à fil chaud
Atomic Bloch states
Magneto-optics
Mesures de précision
Interferometry
Aharonov-Bohm effect
Diffraction laser
Aharononov-Bohm
Atom
Bose-Einstein condensate
Non reciprocal effect
Detector sensitivity
Vibrations
Atom inerteferometry