Utilisation d'un peigne de fréquences optiques pour la spectroscopie de l'atome d'hydrogène

par Olivier Arnoult

Thèse de doctorat en Physique expérimentale des atomes et des molécules, applications

Sous la direction de François Biraben.

Soutenue en 2006

à Paris 6 .


  • Résumé

    L’objet de cette thèse est une mesure absolue de la fréquence de la transition 1S-3S dans l’atome d’hydrogène, afin d’améliorer la connaissance de la constante de Rydberg et du déplacement de Lamb. Expérimentalement, un laser Ti :Sa continu à 820 nm est quadruplé en fréquence dans des cristaux de LBO et BBO. La transition à deux photons de 205 nm est réalisée dans une cavité optique colinéaire au jet atomique. L’effet Doppler du second ordre est compensé par l’action d’un champ magnétique statique. Un peigne de fréquences optiques sert à comparer directement la fréquence absolue du Ti :Sa à l’étalon primaire de fréquence. La détection de la fluorescence à 656 nm est assurée par une caméra CCD. L’ajustement des données expérimentales par les formes de raie calculées conduit à une valeur de l’effet Doppler du second ordre incompatible avec les prévisions approximatives de la fréquence absolue 1S-3S, suggérant l’existence d’un effet systématique tel qu’un champ électrique parasite.

  • Titre traduit

    Optical frequency comb for high resolution hydrogen spectroscopy


  • Résumé

    In this PhD thesis, we perform an absolute frequency measurement of the 1S-3S transition in atomic hydrogen, in order to improve the uncertainties on both the Rydberg constant and the Lamb shift L1S. In the experiment, a CW stabilized Ti:Sa laser is doubled twice in LBO and BBO crystals. The 1S-3S transition is excited by two photons at 205 nm in an optical cavity colinear with the atomic beam, at room temperature. The remaining second-order Doppler effect is compensated by a quadratic Stark effect resulting from an applied static magnetic field. An optical frequency comb is used to compare directly the Ti:Sa frequency with the microwave frequency standard. We detect fluorescence at 656 nm thanks to a CCD camera. Fitting the experimental data with our calculated line shapes leads to a value of the second-order Doppler effect in disagreement with approximative predictions for the 1S-3S frequency. We suggest the existence of stray electric fields as a possible systematic effect.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (II-178 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 175-178. 105 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 2006 593
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