Spectroscopie de saturation de haute précision et sensibilité en champ laser fort : applications aux molécules OSO4, SF6 et CO2 et à la métrologie des fréquences

par Christian Chardonnet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Christian Jean Raoul Bordé.

Soutenue en 1989

à Paris 13 .

mots clés

• Spectroscopie laser
• Lasers

Résumé

Ce mémoire présente des résultats théoriques et experimentaux obtenus à partir de l'étude des structures hyperfines dans la bande nu3 de la molécule oso4. L'observation à l'aide de lasers à co2 ultrastables et d'un spéctromètre à tres haute résolution et l'analyse de structures hyperfines de 189oso4 et 187oso4 ont conduit à la détermination tres précise de toutes les constantes hyperfines importantes des niveaux v3=0 et v3=1, grâce à l'observation de croisements de niveaux hyperfins. Une relation entre constantes de spin-rotation et de spin-vibration a étè montrée et interpretée. La difference avec sf6 a étè expliquée. Les diverses contributions à l'interaction quadrupolaire électrique dans 189oso4 ont étè dégagées; en particulier, le rôle de l'interaction de coriolis a étè mis en évidence. Une analyse détaillée de la signification des constantes hyperfines a étè menée et la comparaison avec les valeurs experimentales a mis en lumière certaines difficultès et ouvert un nouveau champ d'investigation. La première observation d'une raie de saturation de co2 avec une résolution de 2 khz a étè effectuée et la fréquence absolue d'une telle raie a étè mesurèe a 50 hz pres grâce à la mise au point d'une technique de compensation de la derivé du laser de réference qui a fortement amélioré les performances métrologiques du spectromètre; ceci reprèsente un gain de 2 ordres de grandeur. Par ailleurs, une intercomparaison avec le système laser+fabry-perot du lptf a révelé un accord au hz pres (3. E(14)) des deux systèmes, démontrant ainsi leurs qualités métrologiques inegalées a 10 microns. Lors de l'étude des croisements de niveaux hyperfins, il est apparu que les raies de saturation en présence d'un champ laser tres intense présentaient une distorsion très spectaculaire. Il a étè montré sur le plan experimental et théorique le rôle essentiel joué par la courbure des fronts d'

Titre traduit

Saturation spectroscopy of high accuracy and sensivity in a strong laser field. Applications to the molecules oso4, sf6 and co2 and to the metrology of frequencies

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