Observation d'une transition a deux photons de l'ion mercure confine dans une trappe radiofrequence : stabilisation du laser d'excitation

Observation of two-photon transition of mercury ions confined in a radiofrequency trap. Stabilisation of the laser used for the excitation of this transition

• Auteur / Autrice : Marie Houssin
• Direction : DESAINTFUSCIEN
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

L'etude de la transition a deux photons entre le niveau fondamental et le premier etat excite, metastable, de l'ion mercure piege dans une trappe radiofrequence presente un double interet. Outre l'utilisation metrologique de cette raie a cause de sa faible largeur, elle permet une meilleure connaissance des proprietes energetiques de la particule. Afin de les interroger, les ions sont confines dans une trappe de paul. En superposant des champs electriques continu et sinusoidal bien choisis, on cree au centre de la trappe un puits de potentiel ou 5 millions d'ions sont pieges. L'excitation de la transition est obtenue a l'aide d'un laser a colorant, dont les performances spectrales doivent etre tres bonnes. C'est pourquoi la frequence du laser est asservie sur un mode resonnant d'une cavite fabry perot stable a court et moyen terme et de grande finesse. L'electronique est tres rapide. Pour le long terme, la longueur de la cavite est asservie sur une transition hyperfine de l'iode, resolue par une technique d'absorption saturee heterodyne. Le laser reste plusieurs heures sur le meme mode et son jitter est reduit a moins de 4 hkz. L'interrogation des ions se fait par une technique de double resonance. Les ions sont eclaires par une lampe au mercure et on detecte la fluorescence qu'ils reemettent a 194 nm. Quand la transition a deux photons est resonnante on observe un trou dans cette fluorescence. L'etude theorique de la transition prevoit un profil dissymetrique d'une largeur de quelques khz, decale vers le rouge. La largeur a mi-hauteur de ce signal convolue avec le profil laser permet de determiner la temperature des ions mercure confines