Theoretical study of a cold atom beam splitter

A theoretical model is presented for the study of the dynamics of a cold atomic cloud falling in the gravity field in the presence of two crossing dipole guides. The cloud is split between the two branches of this laser guide, and we compare experimental measurements of the splitting efficiency with semiclassical simulations. We then explore the possibilities of optimization of this beam splitter. Our numerical study also gives access to detailed information, such as the atom temperature after the splitting

Correction dynamique d'un SLM pour une holographie de haute fidélité. Réalisation d'un MOT-2D pour l'application de modes de Laguerre-Gauss

Cette thèse concerne la production et le contrôle d'hologrammes de haute qualité par un modulateur de phase à cristaux liquides (SLM) et l'utilisation de ces hologrammes pour la manipulation d'atomes froids. Ces hologrammes utilisés pour mettre en forme des faisceaux lasers et créer des potentiels dipolaires doivent être de bonne qualité. Or le SLM a des défauts qui peuvent les dégrader. Pour mesurer ces défauts nous avons développé une méthode reposant sur la mesure par polarimétrie de la biréfringence du SLM. La cartographie de biréfringence permet de mesurer l'hologramme en temps réel sans perturber l'expérience en cours. C'est donc une mesure in-situ. Une fois mesurés les défauts sont corrigés par une rétroaction sur la consigne donnée au SLM. Pour le démontrer nous avons créé un défaut artificiel avec un pointeur laser et nous l'avons réduit à /7 soit une amélioration de 42 %. Ensuite avec l'objectif d'appliquer des potentiels produit par un SLM aux atomes froids, j'ai dessiné, conçu puis réalisé en partie une expérience basée sur un jet d'atomes froids de rubidium issu d'un MOT-2D. Dans le chapitre correspondant je présente une étude de la faisabilité d'une expérience de guidage du jet d'atomes froids par un mode de Laguerre Gauss désaccordé vers le bleu de la transition. Nous avons montré que dans un tel guide le chauffage par émission spontanée est plus faible que dans un guide gaussien usuel désaccordé vers le rouge de la transition. De plus en réduisant la divergence naturelle du jet issu du MOT-2D nous devrions augmenter le flux d'atomes et améliorer l'efficacité de chargement d'un MOT-3D par un MOT-2D.This thesis reports on the production and monitoring of high quality holograms generated by a liquid crystal spatial light modulator (SLM), and the application of these holograms to cold atoms manipulation. In order to produce accurate optical potentials by shaping a laser beam we need high quality holograms. Nevertheless SLMs suffer from defects which limit the quality. To measure defects we have developed a method based on polarimetry to get the birefringence map of the SLM. Birefringence mapping is suitable to monitor the hologram without disturbing the on-going experiment. It's an in-situ measurement. After the measurement, defects are corrected by a feedback on the input hologram. As a proof we created an artificial defect with a laser pointer and reduced it to /7 which corresponds to a 42% improvement. Our second goal is to apply SLM-shaped potentials to cold atoms, so I designed and did part of an experiment based on a cold atom beam provided by a rubidium 2D-MOT. In the corresponding chapter I've studied the feasibility of guiding the cold atom beam with a blue-detuned Laguerre-Gaussian beam. We showed that in such a guide the spontaneous emission is lower than in the usual red detuned gaussian guide case. Furthermore by reducing the cold atom beam divergence we expect to enhance the atomic flux and improve the loading efficiency of a 3D-MOT from a 2D-MOT.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Optical Devices for Cold Atoms and Bose-Einstein Condensates

The manipulation of cold atoms with optical fields is a very promising technique for a variety of applications ranging from laser cooling and trapping to coherent atom transport and matter wave interferometry. Optical fields have also been proposed as interesting tools for quantum information processing with cold atoms. In this paper, we present a theoretical study of the dynamics of a cold 87Rb atomic cloud falling in the gravity field in the presence of two crossing dipole guides. The cloud is either deflected or split between the two branches of this guide. We explore the possibilities of optimization of this device and present preliminary results obtained in the case of zero-temperature dilute Bose-Einstein condensates.Comment: Proceedings of the International Spectroscopy Conference ISC-2007, Sousse, Tunisi

High Helicity Vortex Conversion in a Rubidium Vapor

The orbital angular momentum (OAM) of light is a quantity explored for communication and quantum technology, its key strength being a wide set of values offering a large basis for q-working. In this context we have studied the vortex conversion from a red optical vortex to a blue one, for OAMs ranging -30 to +30. The conversion is realized in a rubidium vapor, via the $5S_{1/2}-5D_{5/2}$ $^{85} Rb$ two-photon transition done with a Gaussian beam at 780 nm plus a Laguerre-Gaussian beam at 776 nm with the OAM $\ell$, producing a radiation at 420 nm. With co-propagating input beams, we demonstrate a conversion from red to blue for high-$\ell$ input vortices. We show that the output blue vortex respects the azimuthal phase matching, has a size determined by the product of the input beams and a power decreasing with $\ell$ in agreement with their overlap. Its propagation indicates that the generated blue wave is a nearly pure Laguerre-Gaussian mode. The vortex converter thus permits a correct OAM transmission

Negative experimental evidence for magneto-orbital dichroism - supplemental information

A light beam can carry both spin angular momentum (SAM) and orbital angular momentum (OAM). SAM is commonly evidenced by circular dichroism (CD) experiments {\em i. e.} differential absorption of left and right-handed circularly polarized light. Recent experiments, supported by theoretical work, indicate that the corresponding effect with OAM instead of SAM is not observed in chiral matter. Isotropic materials can show CD when subjected to a magnetic field (MCD). In Ref. ~\onlinecite{Mathevet2012} we report a set of experiments, under well defined conditions, searching for magnetic orbital dichroism (MOD), differential absorption of light as a function of the sign of its OAM. We experimentally demonstrate that this effect, if any, is smaller than a few $10^{-4}$ of MCD for the Nd:YAG $^4I_{9/2}\rightarrow^4F_{5/2}$ transition. This transition is essentially of electric dipole nature. We give an intuitive argument suggesting that the lowest order of light matter interaction leading to MOD is the electric quadrupole term. We give here more experimental details and extra measurements.Comment: 6 pages, 7 figures. Supplemental material for a publication in Optics Expres

Favorable and unfavorable conditions for the development of the self determination of students in the process of cognitive activity

У статті представлено результати емпіричного дослідження самодетермінації учнів в процесі пізнавальної діяльності. Описуються діагностичні методики. Факторний аналіз засвідчує, що існують сприятливі і несприятливі умови розвитку самодетермінації. Доводиться позитивний вплив особистісної самодетермінації на розвиток пізнавальної діяльності.Results of empirical research of the self-determination of students in the process of cognitive activity are presented in article. A description of diagnostic techniques is given also. Using factor analysis favorable and unfavorable conditions for the development of the self-determination were identified. It is also proved that the self-determination is a powerful catalyst for the development of cognitive activity. Blockade of the self-determination, respectively, inhibits the formation of cognitive activity

CORRELATIONS ELECTRONIQUES DES ETATS DOUBLE-RYDBERG DU BARYUM : CONTRIBUTIONS EXPERIMENTALES ET THEORIQUES

The study focuses on the double-Rydberg Nl1 n'l2 states of barium such that one electron is much more excited than the other. The production of such states is achieved by sequential laser excitation of the isolated core via the 6s nl2 (n - n') relay level. The detection consists in analyzing the excited Ba+ ions, self-ionization products of the Ni1 nl2 states, either directly or after selective ionization in Ba++ (photoionization or ionization by microwave field). The ions are analyzed by a time-of-flight spectrometry technique.In a first part, we study the self-ionizing series 7p1/2n'd and 7P3/2n'd and the double-Rydberg 9dnl series (l=s, p, d) whose properties are interpreted with an independent electron model based on the quantum defect theory and the approximation of the isolated core.In a second part, the study of the highly excited double-Rydberg series Nl1 n'l2 withN-25 ( n'-40 and 12=p or d) shows the evolution from situations where there is no correlation effect to those where the correlation is clearly demonstrated (N>0.5n'). The effects are interpreted by taking into account the polarization of the core excites Nl1 by the field created by the external electron n'l2. The theoretical model is based on a Born-Oppenheimer approach which generalizes the approximation of the isolated heart. This study allows us to analyze the limit of the excitation of the isolated heart set for N>(3n'^4/8)^(1/5).In the last part we study the doubly excited states of large orbital angular momentum 6pjnl (j=1/2, 3/2) and 6djnl (j=3/2, 5/2) or l=n-1 , n-2, ... Their low self-ionization rate has allowed to highlight the effect of the j1I2 type coupling between the two electrons. The experimental results are interpreted from the independent electron model perturbed by the Coulomb interaction of the two electrons.L'étude porte sur les états double-Rydberg Nl1 n'l2 du baryum tels que l'un des électrons est beaucoup plus excité que l'autre. La production de tels états se fait à l'aide d'une excitation laser séquentielle dire du cœur isolé via le niveau relai 6s nl2 (n - n'). La détection consiste à analyser les ions Ba+ excités, produits d'auto-ionisation des états Ni1 nl'2, soit directement, soit après ionisation sélective en Ba++ (photo-ionisation ou ionisation par champ micro-onde). Les ions sont analysés par une technique de spectrométrie par mesure de temps de vol.Dans une première partie, on étudie les séries auto-ionisantes 7p1/2n'd et 7P3/2n'd et les séries double-Rydberg 9dnl (l=s, p, d) dont on interprète les propriétés avec un modèle à électrons indépendants basé sur la théorie du défaut quantique et l' approximation du cœur isolé. Dans une seconde partie l’étude des séries double-Rydberg très excitées Nl1 n'l2 avecN-25 ( n'-40 et 12=p ou d) montre l'évolution depuis des situations qui ne présentent pas d'effet de corrélation vers celles où la corrélation est clairement mise en évidence (N>0.5n'). Les effets s’interprètent en prenant en compte Ia polarisation du cœur excite Nl1 par le champ que crée l'électron externe n'l2. Le modèle théorique est basé sur une approche de type Born-Oppenheimer qui généralise l'approximation du cœur isolé. Cette étude permet d'analyser Ia limite de l''excitation du cœur isole fixée pour N>(3n'^4/8)^(1/5).Dans la dernière partie on étudie les états doublement excités de grand moment cinétique orbital 6pjnl (j=1/2, 3/2) et 6djnl (j=3/2, 5/2) ou l=n-1 , n-2, ... Leur faible taux d'auto-ionisation a permis de mettre en évidence l'effet du couplage de type j1I2 entre les deux électrons. Les résultats expérimentaux sont interprétés a partir du modèle à électronsindépendants perturbé par l'interaction coulombienne des deux électrons

Spectroscopie photoassociative des états moléculaires faiblement liés du rubidium (analyse par la méthode de Lu-Fano)

Cette thèse se compose de deux parties. La première partie présente l étude de la réalisation d une lentille à atomes utilisant l interaction dipolaire. Une étude théorique propose plusieurs séquences expérimentales possibles permettant la réalisation d une lentille achromatique avec un grandissement contrôlable. Des tentatives de réalisation ont mis en évidence des pertes d atomes induites par le laser utilisé. Le processus de photoassociation, fortement probable dans les conditions de l expérience, est le responsable de ces pertes. La deuxième partie de cette thèse relate donc de l enregistrement des spectres de photoassociation. L analyse des spectres obtenus a été effectuée par la méthode des graphes de Lu-Fano, méthode souvent utilisée pour l étude des séries de Rydberg. Appliqué aux trois séries vibrationnelles observées, la méthode a montré que la formule de LeRoy-Bernstein, établie pour décrire des niveaux vibrationnels situés dans la zone asymptotique du puits de potentiel moléculaire, doit être améliorée. Les deux améliorations proposées consistent à prendre en compte la région courte portée du puits de potentiel ainsi que le deuxième terme du développement multipolaire. Pour une troisième série, le graphe de Lu-Fano a mis en évidence un couplage dû à l interaction spin-orbite et l interaction spin-spin entre deux séries vibrationnelles. Le graphe a permis la caractérisation quantitative de ce couplage.This thesis is composed of two parts. The first part presents the study of the realization of a lens for atoms using the dipolar interaction. A theoretical study suggests several possible experimental sequences allowing the realization of an achromatic lens with a controllable magnification. Attempts at realizing the sequence highlighted atom losses induced by the laser. The process of photoassociation, strongly probable under the experimental conditions, is responsible of the losses. The second part of this thesis reports on the recording of the photoassociation spectra. The analysis of the spectra obtained was carried out using the Lu-Fano graphs methods, which is often used in the physics of Rydberg atomic states. Applied to the three observed vibrational series, the method showed that the LeRoy-Bernstein formula established to describe vibrational levels located in the asymptotic zone of the molecular potential, must be improved. The two suggested improvements consist in taking into account the short-range region of the potential well and the second term of the multipolar expansion. For a third series, the Lu-Fano graph exhibits a coupling between two vibrational series due to the spin-orbit and spin-spin interactions. The graph allowed a quantitative characterization of this coupling.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF