Quasicristaux optiques : refroidissement et piégeage d'atomes de césium dans un potentiel lumineux quasi-périodique - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1998

Optical quasicrystals: cesium atoms cooled and trapped in a quasi-periodic optical potential

Quasicristaux optiques : refroidissement et piégeage d'atomes de césium dans un potentiel lumineux quasi-périodique

Luca Guidoni

Résumé

In this thesis we report the results of an experimental investigation of bright optical lattices. The lattices that we studied cool and trap cesium atoms in quasi-periodic optical potentials. Therefore this thesis involves laser cooling techniques but studies physical systems that share some symmetry properties with solid-state quasicrystals (non-periodic, long-range ordered solid-state materials discovered in 1984).

In particular, we demonstrate the cooling and trapping capabilities of incommensurate optical lattices, optical superlattices and optical quasicrystals (optical lattices with a five-fold rotational symmetry).

In order to study these new physical systems, a wide variety of diagnostics have been used: time of flight, pump-probe spectroscopy, Bragg scattering and direct imaging techniques. We thus obtained information about kinetic temperature, atomic motion at the bottom of the optical potential wells, long range quasi-periodic order and transport properties.

In the last part of the manuscript, we report the results obtained from a three-dimensional semi-classical Monte-Carlo simulation. Even though the atomic transition that we consider is different to the actual transition of cesium atoms, the results are in good qualitative agreement with experimental data. The information obtained from the simulation has been very useful for understanding the atomic behaviour in these complicated new optical structures.
Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale des réseaux optiques brillants dans des situations où le potentiel lumineux perd partiellement ou totalement ses propriétés de périodicité spatiale. Elle s'inscrit dans le domaine du refroidissement d'atomes par laser tout en étudiant des systèmes qui partagent leurs propriétés de symétrie avec les quasicristaux (structures ordonnées non périodiques découvertes en physique des solides).

Nous décrivons comment obtenir des potentiels lumineux quasi-périodiques et nous expliquons comment nous avons refroidi et piégé des atomes de césium dans des réseaux optiques incommensurables, dans des super-réseaux optiques (potentiels lumineux modulés à grande échelle) et dans des quasicristaux
optiques avec une symétrie rotationnelle d'ordre cinq.

Nous avons caractérisé ces nouveaux systèmes physiques par des techniques de temps de vol, de spectroscopie pompe-sonde, de diffraction de Bragg et d'imagerie directe. Nous avons ainsi obtenu des informations sur la température cinétique, sur
le mouvement des atomes dans les puits de potentiel lumineux, sur la distribution de densité atomique (ordre à grande échelle) et sur les propriétés de transport des réseaux optiques quasi-périodiques.

Dans une dernière partie de la thèse, nous avons effectué une étude
numérique par simulation Monte-Carlo semi-classique des réseaux optiques périodiques et quasi-périodiques à trois dimensions. Les résultats de ces simulations sur la température, la localisation et les propriétés de transport sont en bon accord qualitatif avec les expériences. Ces simulations ont permis d'améliorer notablement la compréhension du comportement des atomes dans ce nouveau type de réseau optique.
Fichier principal
Vignette du fichier
tel-00004625.pdf (8.38 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00004625 , version 1 (11-02-2004)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00004625 , version 1

Citer

Luca Guidoni. Quasicristaux optiques : refroidissement et piégeage d'atomes de césium dans un potentiel lumineux quasi-périodique. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1998. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00004625⟩
200 Consultations
68 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More