Condensats de bose einstein et lasers atomes
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 27

Condensats de Bose-Einstein et Lasers à atomes PowerPoint PPT Presentation


  • 81 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Soutenance de thèse de doctorat, 13 décembre 2002. Condensats de Bose-Einstein et Lasers à atomes. Y. Le Coq. Plan de l’exposé. Introduction. A) Condensats de Bose et Lasers à Atomes - le phénomène de condensation - principe d’un laser atomique (parallèle avec les lasers optiques)

Download Presentation

Condensats de Bose-Einstein et Lasers à atomes

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Condensats de bose einstein et lasers atomes

Soutenance de thèse de doctorat, 13 décembre 2002

Condensats de Bose-EinsteinetLasers à atomes

Y. Le Coq


Plan de l expos

Plan de l’exposé

Introduction

A) Condensats de Bose et Lasers à Atomes

- le phénomène de condensation

- principe d’un laser atomique (parallèle avec les lasers optiques)

- mise en oeuvre expérimentale

B) Divergence d’un laser à atomes

- expériences

- modélisation (matrices ABCD)

C) Interférences entre lasers

- principe

- modélisation

- résultats expérimentaux

Conclusion et perspectives

-> Vers un laser atomique continu


Plan de l expos1

Plan de l’exposé

Introduction

A) Condensats de Bose et Lasers à Atomes

- le phénomène de condensation

- principe d’un laser atomique (parallèle avec les lasers optiques)

- mise en oeuvre expérimentale

B) Divergence d’un laser à atomes

- expériences

- modélisation (matrices ABCD)

C) Interférences entre lasers

- principe

- modélisation

- résultats expérimentaux

Conclusion et perspectives

-> Vers un laser atomique continu


Condensation de bose einstein principe

Condensation de Bose-Einstein :Principe


R alisation exp rimentale pr refroidissement laser

Réalisation expérimentale :pré-refroidissement laser


Montage exp rimental

Montage expérimental

  • Atome : 87Rb

  • Niveau Zeeman :F = 1, mF = -1

  • Ioffe-Pritchard trap created by an iron-core electromagnet: 1 kG/cm gradient 54 G bias100 W power

  • Typically 3x105 atoms in condensate

Ralent.

PMO

Mélasse

Charg.

Piège

Mag.

CBE!

Evap.

Compression

piège

Laser

atomique

Coupure piège & Image


R alisation exp rimentale refroidissement vaporatif

Réalisation expérimentale :refroidissement évaporatif


Le laser atomes parall le avec le laser photons

Le laser à atomes : parallèle avec le laser à photons

Énergie

Position

État interne piégé

Position


Le laser atomes parall le avec le laser photons1

Le laser à atomes : parallèle avec le laser à photons

Énergie

Position

État interne non piégé

g

État interne piégé

Position


R alisation pratique

Réalisation pratique

Resonant RF

BEC

Atom Laser

Energy

zsag

Position

BEC

|F=1, mF=-1>

BEC

|F=1, mF=0>

Magneticequipot.

y

x

z


Pr cautions prendre

Précautions à prendre

  • Atome : 87Rb

  • Niveau Zeeman :F = 1, mF = -1

  • Ioffe-Pritchard trap created by an iron-core electromagnet: 1 kG/cm gradient 54 G bias100 W power

  • Typically 3x105 atoms in condensate

Ralent.

PMO

Mélasse

Charg.

Piège

Mag.

CBE!

Evap.

Compression

piège

Laser

atomique

Coupure piège & Image


Plan de l expos2

Plan de l’exposé

Introduction

A) Condensats de Bose et Lasers à Atomes

- le phénomène de condensation

- principe d’un laser atomique (parallèle avec les lasers optiques)

- mise en oeuvre expérimentale

B) Divergence d’un laser à atomes

- expériences

- modélisation (matrices ABCD)

C) Interférences entre lasers

- principe

- modélisation

- résultats expérimentaux

Conclusion et perspectives

-> Vers un laser atomique continu


Experimental results divergence of an atom laser

Experimental results : Divergence of an atom laser

BEC

BEC

BEC

BEC

BEC

BEC

N.B.: Absorption imaging (vertical), after turn-off of the magnetic field, and Stern-Gerlach separation.


Limitation de flux

Limitation de flux

For output coupler on the edges of the condensate => Flux -> 0

Flux (au)

Hence,

Sensitivity of imaging imposes data set range

-5

0

5

Outcoupler detuning (kHz)


Causes possibles de divergence

Causes possibles de divergence

Diffraction (quantum pressure expansion)

Interactions inside laser

Interactions laser/BEC

Quadratic Zeeman effect

Low density -> negligeable

Atom expeled see repulsive potential due to mean field

|F=1, mF=0> sees a second order Zeeman effect (quadratic potential due to strong gradiants)


Matrices abcd le cas optique habituel

Matrices ABCD : Le cas optique (habituel)

  • ABCD matricesfor light rays

    • Free propagation :

    • Lenses : quadratic potentiel terms ; thin lens :

  • Application to gaussian beams

  • Transformation law for gaussian beams


Matrices abcd adaptation aux lasers atomiques

Matrices ABCD :Adaptation aux lasers atomiques

3.

1.

2.

BEC

Interactions with the condensate => thin lens

Quadratic Zeeman effect => thick lens

laser

Time of flight

=> Free space propagation


Le condensat une lentille mince pour le laser

Le condensat : une lentille mince pour le laser

z0

laser

f

x

Laser crosses condensate and feels mean-field potential

x

z

We ignore the transverse motion (thin lens approximation) and integrate phase along z, paramerterizing z by time:

Near x=0, the phase is quadratic, as for a lens, hence one can define its power c(z0)


Comparaison exp rience th orie

Comparaison expérience/théorie

Théorie ABCD

30

Théorie ABCD sans effets des interactions (diffraction seule)

20

Divergence (mrad)

Données expérimentales

10

0

-5

0

5

Fréquence du coupleur (kHz)

(N.B. : pas de paramètres ajustables)


Plan de l expos3

Plan de l’exposé

Introduction

A) Condensats de Bose et Lasers à Atomes

- le phénomène de condensation

- principe d’un laser atomique (parallèle avec les lasers optiques)

- mise en oeuvre expérimentale

B) Divergence d’un laser à atomes

- expériences

- modélisation (matrices ABCD)

C) Interférences entre lasers

- principe

- modélisation

- résultats expérimentaux

Conclusion et perspectives

-> Vers un laser atomique continu


Quand les atomes interf rent multi lasers atomiques principe

Quand les atomes interfèrent : multi-lasers atomiques (principe)

(E)

BEC

Battement spatial+ temporel visible si

Constants pendant l’expérience

(z)

zE1

zE2


Lasers atomes phases bloqu es lasers puls s

Lasers à atomes à phases bloquées : lasers pulsés

BEC

Laser multi-modes à phases bloquées =laser pulsé

FM 600 Hz

Peigne de fréquences à phases relatives contrôlées, généré par FM ou bien AM

FM 200 Hz

FM 2 kHz


Th orie

Théorie


Plan de l expos4

Plan de l’exposé

Introduction

A) Condensats de Bose et Lasers à Atomes

- le phénomène de condensation

- principe d’un laser atomique (parallèle avec les lasers optiques)

- mise en oeuvre expérimentale

B) Divergence d’un laser à atomes

- expériences

- modélisation (matrices ABCD)

C) Interférences entre lasers

- principe

- modélisation

- résultats expérimentaux

Conclusion et perspectives

-> Vers un laser atomique continu


Conclusion

Conclusion

  • Creation of astablequasi-continuous atom laserin aniron-core electro-magnet, in spite of high bias field(54 gauss ± 1mG).

  • Studies of propagation of transverse mode of an atom laser.Importance of interactions (in stark contrast with optics).

  • ABCD matricestreatment is adaptable to atom lasers (and very usefull)

  • Strong parallel between atom laser and photon lasers


Nouveau dispositif exp rimental

Nouveau dispositif expérimental


Remerciements

Remerciements


  • Login