Préparation des lasers performants pour la spectroscopie haute résolution de l’ION calcium et du refroidissement sympathique des molécules ioniques

Abstract

Cette thèse porte sur la préparation des lasers adaptés pour la spectroscopie à haute résolution de l’ion calcium et le refroidissement sympathique des molécules ioniques. Le refroidissement sympathique est un processus qui permet de thermaliser des atomes ou des molécules par des ions refroidis par laser en piège radiofréquence. Le but est d’étudier le refroidissement sympathique des molécules ioniques par les ions calcium refroidis par laser. Le refroidissement laser des ions calcium, basé sur la transition 1/ 2 2 1/ 2 2 4 S −4 P nécessite deux sources lasers : une diode laser à 397nm pour refroidir et une autre à 866nm pour éviter le pompage optique des ions dans le niveau métastable 3 / 2 2 3 D . L’utilisation de ces diodes lasers à des fins spectroscopiques exige une réduction de leurs largeurs spectrales et une stabilité en fréquence. De plus, elles doivent être monomodes et accordables sur une plage suffisante pour couvrir les transitions étudiées. Pour cela, on les monte en cavité étendue, ce qui leur confère un fonctionnement monomode et une réduction de la largeur de raie. Pour limiter les dérives de fréquence et réduire davantage les largeurs de raie des diodes, elles sont stabilisées en fréquence sur des cavités Fabry-Pérot de référence par la méthode de contre réaction électronique. On atteint alors des largeurs de raie de l’ordre du MHz. De plus, elles possèdent des faibles dérives en fréquence. Ces caractéristiques spectrales, ont permis de détecter le signal de fluorescence des ions calcium excités par la diode laser bleue. On décrit ensuite la mise en place de l’expérience du refroidissement sympathique des molécules ioniques, notamment le piégeage et la détection par voie électronique des ions. Enfin nous présentons le transport des faisceaux laser dans le dispositif expérimental avec ses contraintes.