Manipulation and evaporative cooling of ultra cold atomic packets for the production of a continuous and
intense beam in the degenerate regime : towards the "continuous atom laser"
Manipulation et refroidissement par évaporation forcée d'ensembles atomiques ultra-froids pour la production d'un jet intense dans le régime de dégénérescence quantique : vers l'obtention d'un "laser à atomes continu"
Résumé
This manuscript presents various studies for an experiment aimed at achieving a continuous and intense “atom laser ”.We start by describing the experimental setup that allows us to implement the forced evaporative cooling of a magnetically guided atomic beam. The observed gain, by a factor of 10, on the phase space density is limited by the collisional dynamics.
To improve the performance of evaporative cooling, it appears to be necessary to develop new experimental techniques. We describe a method of evaporation of the beam, by contact with a material surface.
The other studies address the production and manipulation of ultra-cold atomic clouds. The first consists in the slowing down of atomic packets by reflection on a moving magnetic mirror. The second allows the capture and cooling of a succession of packets in a train of Ioffe-Pritchard's traps. The last technique relies on a dipolar trap, produced by a powerful laser beam, in order to produce and then to set in motion dense ultra-cold clouds. We finally report on a new absorption imaging protocol which provides to quantitative accurate measurements for the optically thick atomic clouds that we can produce.
To improve the performance of evaporative cooling, it appears to be necessary to develop new experimental techniques. We describe a method of evaporation of the beam, by contact with a material surface.
The other studies address the production and manipulation of ultra-cold atomic clouds. The first consists in the slowing down of atomic packets by reflection on a moving magnetic mirror. The second allows the capture and cooling of a succession of packets in a train of Ioffe-Pritchard's traps. The last technique relies on a dipolar trap, produced by a powerful laser beam, in order to produce and then to set in motion dense ultra-cold clouds. We finally report on a new absorption imaging protocol which provides to quantitative accurate measurements for the optically thick atomic clouds that we can produce.
Ce manuscrit présente différentes études expérimentales qui s'inscrivent dans le cadre d'une recherche dont l'objectif est la réalisation d'un “laser à atomes” continu et intense. Nous commençons par décrire le dispositif expérimental qui permet de mettre en oeuvre le refroidissement par évaporation forcée d'un jet atomique guidé magnétiquement. Le gain observé, d'un facteur 10, sur la densité dans l'espace des phases est limité par la dynamique collisionnelle du jet.
Pour améliorer les performances du refroidissement, il apparaît nécessaire de développer de nouvelles techniques expérimentales. Nous détaillons ainsi une nouvelle méthode d'évaporation très efficace, par mise en contact des atomes du jet avec une surface matérielle.
Les autres études menées portent sur la production et la manipulation de nuages atomiques ultra-froids. La première consiste à ralentir des paquets atomiques par réflexion sur un miroir magnétique mobile. La seconde permet la capture et le refroidissement d'une succession de paquets atomiques dans un train de pièges de Ioffe-Pritchard. La dernière technique met en oeuvre un piège dipolaire, produit par un faisceau laser de forte puissance, afin de produire puis de mettre en mouvement des paquets atomiques ultra-froids très denses. Nous présentons enfin un nouveau protocole d'imagerie par absorption donnant accès à des mesures quantitatives et précises des nuages atomiques optiquement épais que nous produisons.
Pour améliorer les performances du refroidissement, il apparaît nécessaire de développer de nouvelles techniques expérimentales. Nous détaillons ainsi une nouvelle méthode d'évaporation très efficace, par mise en contact des atomes du jet avec une surface matérielle.
Les autres études menées portent sur la production et la manipulation de nuages atomiques ultra-froids. La première consiste à ralentir des paquets atomiques par réflexion sur un miroir magnétique mobile. La seconde permet la capture et le refroidissement d'une succession de paquets atomiques dans un train de pièges de Ioffe-Pritchard. La dernière technique met en oeuvre un piège dipolaire, produit par un faisceau laser de forte puissance, afin de produire puis de mettre en mouvement des paquets atomiques ultra-froids très denses. Nous présentons enfin un nouveau protocole d'imagerie par absorption donnant accès à des mesures quantitatives et précises des nuages atomiques optiquement épais que nous produisons.