Pompage optique de molecules de cesium : refroidissement vibrationnel et conversion électronique

Optical pumping of cesium molecules : vibrational cooling and electronic conversion

• Auteur / Autrice : Ridha Horchani
• Direction : Daniel Comparat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 14/12/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ondes et Matière (Orsay, Essonne ; 1998-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Aimé Cotton (Orsay, Essonne)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Hilico, Guillaume Labeyrie, Arne Keller, Pierre Pillet, Bruno Laburthe-Tolra
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Hilico, Guillaume Labeyrie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Refroidissement laser

Pompage optique

Mots clés libres

Molécules ultra-froides

Photoassociation

Refroidissement vibrationnel

Refroidissement rotationnel

Conversion électronique

Ultra-cols molecules

Photoassociation

Vibrational cooling

Rotational cooling

Electronic conversion

Résumé

Beaucoup d’expériences et d’applications utilisant des molécules froides nécessitent d’avoir un échantillon de molécules froides à la fois en translation, en vibration et en rotation. Cette thèse se situe dans la même thématique, elle a pour objectif la généralisation de la méthode du pompage optique qui a permis de refroidir la vibration des molécules de Césium par un laser large bande dont les fréquences correspondantes aux transitions partant du niveau vibrationnel fondamental ont été supprimées. Nous avons, par exemple, réalisé un transfert de la population moléculaire dans un niveau vibrationnel pré-sélectionné. Nous avons ensuite démontré que le refroidissement vibrationnel est aussi efficace avec une source de lumière non cohérente. Enfin, une technique de conversion électronique a été démontrée et qui a permis de transférer les molécules formées dans l’état électronique métastable a3Σu+ vers l’état électronique fondamental X1Σg+. Finalement, l’application de cette méthode sur la rotation a été étudié, les résultats préliminaires montrent que le processus marche efficacement ce qui ouvre des perspectives sur le refroidissement lasers des molécules.

Many experiments and applications using cold molecules need to have a sample of molecules cold in all degrees of freedom. My activity in the cold molecule experiment considered several extensions and generalizations of the vibrational cooling technique using a shaped broadband laser. The first extension realized was the transfer of the molecular population to any pre-selected vibrational level. Another extension was the realization of vibrational cooling and molecular population transfer with the use of a broadband, non-coherent, diode light source, instead of a femtosecond laser. Finally, we demonstrate an efficient technique which allows us to convert molecules initially formed in the triplet state (a3Σu+) into the ground electronic state (X1Σg+). The generalization of the vibrational cooling technique to include rotation has also been studied. Preliminary experiments considered for rotational cooling as well as more detail theoretical treatment has been performed. This open the way for more general laser technique apply to molecules.