Manipulation of a Large Magneto-Optical Trap:<br />application to Four-Wave Mixing - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Manipulation of a Large Magneto-Optical Trap:
application to Four-Wave Mixing

Résumé

In this thesis we present a detailed experimental investigation of size- and densityscaling laws for large Magneto-Optical Traps (MOT) with up to 10^10 atoms. It is well known that laser-induced interactions, produced by multiple scattering, is the main limitation to spatial densities in a MOT. We therefore realized a ?Dark MOT? combined with a Dipole-Trap. Thus, the repulsions were considerably lower and an increase by two factor of magnitude (up to 10^12 atm/cm^3) has been observed. We also propose a qualitative model for the density (and thus for the size), which introduces the mechanical interactions induced by the repumper photons when its optical thickness becomes important. This work is part of the research project to observe Anderson localization of light in cold atoms, where densities of the order of (10^13 - 10^14 atm/cm^3) are required. For densities lower than this critical value gain mechanisms could be useful to amplify prelocalized modes. We thus implemented a pump-probe technique suitable for gain production in the atomic sample. In our case, we have been naturally lead to a Four-Wave Mixing (FWM) configuration. A detailed analysis of the properties and characteristics of FWM-signal has been presented, with, in particularly, a clear red-blue asymmetry of FWM-spectrum for high intensities of the pump beams. We explained this asymmetry by the spatial bunching of the atoms in the nodes or antinodes of the strong standing wave of the pump beams.
Dans cette thèse, nous présentons une recherche expérimentale détaillée des lois caract érisant la taille et la densité atomique de grands pièges magnéto-optiques contenant typiquement 10^10 atomes. Il est bien connu que les interactions induites par laser, produites par la diffusion multiple, y constituent la limitation principale à l'obtention de densités atomiques élevées. Pour contourner cette limite, nous avons réalisé un piège magnéto-optique 'noir' combiné un piège dipolaire. Les forces de répulsion assistées par la lumière ont ainsi pu être considérablement réduites et une augmentation de près de deux ordres des grandeur sur le densité (jusqu'à 10^12 atm/cm^3) a été corrélativement observée. Nous avons proposé également un modèle qualitatif pour rendre compte de la densité atomique (et également pour la taille) o`u nous avons introduit les interactions mécaniques induites par les photons du laser repompeur quand son épaisseur optique devient importante. Ce travail fait partie d'un projet de recherche qui vise à terme à observer la localisation d'Anderson de la lumière dans des nuages d'atomes froids, mais pour laquelle des densités de l'ordre (10^13-10^14 atm/cm^3) sont requises. Pour des densités inférieures, des mécanismes de gain peuvent toutefois être mis à profit pour amplifier des modes pre-localisés. Nous avons, ainsi, mis en place une technique pompe-sonde pour la création d'un gain dans l'échantillon atomique. La configuration des pompes a autorisé l'observation du signal de mélange a quatre ondes. Une analyse détaillée de ses propriétés et de ses caractéristiques a été présentée. En particulier, une asymétrie rouge-bleu dans le spectre, pour des intensités élevées des faisceaux pompes, a été mise en évidence. Cette asymétrie a pu tre expliquée en tenant compte du regroupement des atomes dans les noeuds ou dans les ventres de l'onde stationnaire des faisceaux de pompe.
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Dates et versions

tel-00312718 , version 1 (25-08-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00312718 , version 1

Citer

Giovanni Luca Gattobigio. Manipulation of a Large Magneto-Optical Trap:
application to Four-Wave Mixing. Atomic Physics [physics.atom-ph]. Università degli studi di Ferrara; Université Nice Sophia Antipolis, 2008. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00312718⟩
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