Cold atoms manipulation with optical atom chips
Manipulation d'atomes froids par des puces atomiques optiques
Résumé
This thesis presents the confinement of cold atoms in dipolar traps formed by Fresnel microstructures fabricated on the surface of a metallic mirror. The thesis consists of two parts.
In the first part we undertake a detailed description of the experimental setup realized for a mirror-magneto-optic trap (MMOT) and discuss the characteristics of this trap.
In the second part we discuss the theoretical, numerical and experimental tools that we have used for the design and characterization of various Fresnel microlens types. We then study the loading, temperature and lifetime of cesium atoms captured into dipole traps formed from these microstructured Fresnel lenses. Several different geometries are presented: simple lenses (cylindrical and circular), variable-focus lenses and lens arrays. Dynamical addressing of each member of the lens array is demonstrated. Perspectives for future development are finally discussed, in particular concerning the variable-focus lenses and the possibility of magnetic-field addressing of each member of a lens array.
In the first part we undertake a detailed description of the experimental setup realized for a mirror-magneto-optic trap (MMOT) and discuss the characteristics of this trap.
In the second part we discuss the theoretical, numerical and experimental tools that we have used for the design and characterization of various Fresnel microlens types. We then study the loading, temperature and lifetime of cesium atoms captured into dipole traps formed from these microstructured Fresnel lenses. Several different geometries are presented: simple lenses (cylindrical and circular), variable-focus lenses and lens arrays. Dynamical addressing of each member of the lens array is demonstrated. Perspectives for future development are finally discussed, in particular concerning the variable-focus lenses and the possibility of magnetic-field addressing of each member of a lens array.
Ce mémoire présente le confinement d'atomes froids dans des pièges dipolaires mis en forme par des micro-structures gravées à la surface d'un miroir, à la manière de lentilles de Fresnel.
Dans la première partie, nous détaillons le dispositif expérimental que nous avons mis en place pour former un piège magnéto-optique à miroir, et donnons ses caractéristiques.
Dans la deuxième partie, nous décrivons les moyens théoriques, numériques et expérimentaux que nous avons utilisés pour dessiner et caractériser différents motifs de lentilles. Nous étudions alors le chargement, la température et la durée de vie des atomes de Césium capturés. Plusieurs géométries sont présentées : lentilles simples (cylindriques ou circulaires), lentille à focale variable, réseaux de lentilles.
Un adressage dynamique de ces derniers est démontré. Quelques perspectives sont finalement dégagées, en particulier au sujet des lentilles à focales variables et d'une possibilité d'adressage magnétique des pièges.
Dans la première partie, nous détaillons le dispositif expérimental que nous avons mis en place pour former un piège magnéto-optique à miroir, et donnons ses caractéristiques.
Dans la deuxième partie, nous décrivons les moyens théoriques, numériques et expérimentaux que nous avons utilisés pour dessiner et caractériser différents motifs de lentilles. Nous étudions alors le chargement, la température et la durée de vie des atomes de Césium capturés. Plusieurs géométries sont présentées : lentilles simples (cylindriques ou circulaires), lentille à focale variable, réseaux de lentilles.
Un adressage dynamique de ces derniers est démontré. Quelques perspectives sont finalement dégagées, en particulier au sujet des lentilles à focales variables et d'une possibilité d'adressage magnétique des pièges.