Coupling of a tunable microsphere and an "atom chip". Torwards "integrated" experiments in optical cavity quantum electrodynamics.
Couplage d'une microsphère accordable et d'une «puce à atomes». Vers des expériences «intégrées» d'électrodynamique quantique en cavité optique
Résumé
This thesis is devoted to the coupling of a tunable microsphere cavity with an "atom chip", where the atoms are magnetically trapped.
To control the interaction with the atoms, the microsphere has to be made tunable. By stretching the sphere, a whispering gallery mode has been tuned over 400 GHz. The miniaturization of the coupling device allows us to excite a mode in a UHV chamber, where the atoms are manipulated.
Moreover, by means of a multi-layers chip, we can implement a magnetic conveyor belt to transport the atoms from a loading region to the cavity, over 6 cm at a speed of 10 cm/s. By going there and back 2 times, the atoms have been transported
over 24 cm. This transport of trapped atoms solve one of the greatest problems concerning the coupling between cold atoms and the modes of a microsphere.
To control the interaction with the atoms, the microsphere has to be made tunable. By stretching the sphere, a whispering gallery mode has been tuned over 400 GHz. The miniaturization of the coupling device allows us to excite a mode in a UHV chamber, where the atoms are manipulated.
Moreover, by means of a multi-layers chip, we can implement a magnetic conveyor belt to transport the atoms from a loading region to the cavity, over 6 cm at a speed of 10 cm/s. By going there and back 2 times, the atoms have been transported
over 24 cm. This transport of trapped atoms solve one of the greatest problems concerning the coupling between cold atoms and the modes of a microsphere.
Ce mémoire de thèse porte sur le couplage d'une cavité microsphère accordable avec des atomes piégés magnétiquement par une « puce à atomes ».
Pour réaliser une interaction atome-champ contrôlée, il est nécessaire de rendre la microsphère accordable. Par l'application d'une contrainte mécanique sur la sphère, nous avons pu accorder un mode de galerie sur 400 GHz. De plus, en miniaturisant le
dispositif de couplage, nous pouvons exciter un mode de la sphère dans une chambre ultra-vide, où les atomes froids sont manipulés.
D'autre part, une puce multi-couches nous permet de réaliser un convoyeur magnétique, transportant les atomes entre une zone de chargement du piège et la cavité, soit sur une distance de 6 cm à une vitesse de 10 cm/s. En effectuant 2 allers-retours,
les atomes ont parcouru une distance totale de 24 cm. Ce transport d'atomes piégés nous permet de résoudre l'un des principaux problèmes du couplage d'atomes froids
avec les modes d'une microsphère.
Pour réaliser une interaction atome-champ contrôlée, il est nécessaire de rendre la microsphère accordable. Par l'application d'une contrainte mécanique sur la sphère, nous avons pu accorder un mode de galerie sur 400 GHz. De plus, en miniaturisant le
dispositif de couplage, nous pouvons exciter un mode de la sphère dans une chambre ultra-vide, où les atomes froids sont manipulés.
D'autre part, une puce multi-couches nous permet de réaliser un convoyeur magnétique, transportant les atomes entre une zone de chargement du piège et la cavité, soit sur une distance de 6 cm à une vitesse de 10 cm/s. En effectuant 2 allers-retours,
les atomes ont parcouru une distance totale de 24 cm. Ce transport d'atomes piégés nous permet de résoudre l'un des principaux problèmes du couplage d'atomes froids
avec les modes d'une microsphère.