Contribution to the building of a new optical lattice clock with trapped Strontium atoms

Contribution à la réalisation d'une nouvelle horloge à réseau optique à atomes piégés de Strontium

• Auteur / Autrice : Arnaud Lecallier
• Direction : Pierre Lemonde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique quantique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lasers à semi-conducteur

Applications industrielles

Strontium

Horloges atomiques

Résumé

L’objet de ma thèse de doctorat est la réalisation d’une nouvelle horloge à réseau optique à atomes piégés de Strontium. Après avoir rappelé en introduction les principes de base du fonctionnement des étalons atomiques de fréquence et leurs objectifs, ainsi que l’état de l’art sur les horloges optiques, l’accent est mis dans la première partie sur le concept d’horloge à réseau optique à atomes de Strontium tel qu’il est mis en œuvre sur un premier dispositif au LNE-SYRTE. Nous exposons ensuite les résultats expérimentaux obtenus avec cette horloge lors de notre dernière campagne de spectroscopie effectuée au début de ma thèse sur le fermion 87Sr. Mise en perspective avec les performances ultimes attendues, cette évaluation à un niveau d’exactitude de 2,6 10-15 nous amène à justifier les motivations pour la conception d’une nouvelle horloge à réseau optique au Strontium indépendante. Nous détaillons alors dans les trois parties suivantes les différentes étapes de la réalisation de cette nouvelle horloge, en insistant sur les améliorations apportées vis-à-vis de la première. Nous commençons par la mise en place de l’enceinte à vide où le jet atomique est tour à tour éjecté du four, défléchi, ralenti puis capturé au niveau d’un piège magnéto-optique. L’étape de déflexion constitue une nouveauté qui contribue à l’amélioration des performances ; elle a fait l’objet d’une simulation numérique préalable validée par l’expérience. Puis nous décrivons le réseau optique où les atomes sont transférés et confinés par interaction dipolaire. Nous démontrons alors la possibilité de réaliser efficacement ce piégeage à l’aide uniquement de sources laser à semi-conducteur, moyennant la diminution des effets de chauffage paramétrique grâce à la stabilisation en amont du bruit de fréquence de cette source. À la fin de la thèse nous avons successivement été amenés à refroidir les atomes piégés, à les interroger à l’aide d’un nouveau laser ultrastable, à détecter la probabilité de transition d’horloge et donc in fine à observer des premiers signaux de résonance atomique. Les premières séries de comparaisons entre les deux horloges au Strontium du laboratoire viennent enfin conclure ce travail