Thèse de C.Cherfan

Thèse de C.Cherfan  - laboratoire Phlam

Résumé :

Cette thèse présente la réalisation d’un système expérimental basé sur la technologie
des amplificateurs télécom fibrés, pour la production des condensats de Bose-Einstein
de 41K. Le but de la construction de cette expérience est d’étudier le modèle de rotateur
frappé en présence des interactions dans le système. Le choix de l’isotope 41K a été
réalisé pour deux raisons principales. Premièrement, c’est le seul isotope bosonique du
potassium qui a une longueur de diffusion positive (ce qui facilite la condensation), et il
possède des résonances de Feshbach accessibles. Deuxièmement, les longueurs d’onde
des transitions de refroidissement (766,701 et 770,108 nm) peuvent être générées par
doublement de fréquence à partir des sources lasers fibrés puissantes, dans le domaine
télécom. Cela donne la possibilité de réaliser des systèmes laser robustes, stables, et à
des coûts intéressants, pour le refroidissement et piégeage du potassium.

L’originalité de notre système laser pour le refroidissement est que nous générons toutes
les fréquences utiles, en amont des étapes d’amplification à haute-puissance et doublement de fréquences. Nous avons également développé une technique d’asservissement en fréquence et démontré son applicabilité dans le domaine d’atomes froids, basé aussi sur la technologie télécom, en utilisant des transitions ro-vibrationnelles de la molécule d’acétylène. Pour l’étape de refroidissement évaporatif, dans un piège dipolaire optique, nous avons construit un système laser télécom original basé sur un contrôle en puissance qui ne nécessite aucun élément actif (modulateurs électro- ou acousto-optique) en espace libre.

En parallèle du développement des sources laser, nous avons également développé l’ensemble de l’expérience de condensat (système à ultra-vide, pièges magnétiques, systèmes électroniques, etc). Cela nous a permis d’implémenter toutes les étapes nécessaires d’une expérience de condensation. Grâce à ces systèmes lasers, nous avons chargé un piège magnéto-optique avec 3 x 10^(9) atomes. Ensuite, nous avons effectué une compression du nuage et une mélasse grise en utilisant la raie D1 pour atteindre une température de 16 µK et une densité dans l’espace des phases de ~ 10^(-6). Ensuite, nous avons chargé les atomes dans un piège hybride (piège magnétique + optique), et enfin vers un piège optique croisé. Nous avons observé un condensat de 200 000 atomes dans ce piège, qui nous permettra d’effectuer par la suite des expériences sur l’étude du rotateur frappé quantique en présence d’interactions contrôlables.

Mots clés : Condensat de Bose-Einstein,Potassium,Domaine Télécom,Rotateur frappé,Interactions