Confinement tridimensionnel d une vapeur de césium dans une opale de nanobilles

Abstract

Ce mémoire rapporte diverses expériences de spectroscopie visant à étudier le comportement d une vapeur atomique soumise à un confinement tridimensionnel sub-micrométrique. Nous présentons notamment les spectres expérimentaux de réflexion (raies D1 et D2) réalisées sur des cellules macroscopiques contenant une vapeur de césium et une opale constituée d un nombre contrôlé de couches de nano-billes de silice (déposé par la technique Langmuir-Blodgett). En fonction de l angle incidence du faisceau illuminant l opale, deux types de signaux sub-Doppler sont observés via une détection par modulation de fréquence : l un observable à des angles d incidence faibles, rappelant les formes de raies habituelles d une réflexion sélective sur une interface plane de verre, et l autre, superposé à un signal de fond large, pour des angles d incidence importants. Cette structure, inédite pour des expériences de réflexion sélective, peut être isolée par une expérience pompe-sonde ou une détection 2f. Elle pourrait être la signature d un rétrécissement Dicke, conséquence du confinement des atomes sur une distance équivalente à une fraction de longueur d onde.We report on various experiments in order to study spectroscopy of a sub-micrometric confinement of an atomic vapour. We present experimental reflection spectra obtained on macroscopic cesium vapour cells whose window is covered with an opal of glass microspheres deposited layer-by-layer (Langmuir-Blodgett technique). The spectra are obtained for D1 and D2 lines in FM technique. Two regimes yielding sub-Doppler signals can be distinguished, depending on the incidence angle in the opal: under nearly normal incidence, the whole lineshape is sub-Doppler and reminds the usual selective reflection spectra (at a flat interface); for large incident angles, we report a sub-Doppler structure superimposed to a broad structure. This narrow structure can be isolated with improved FM technique (2f detection) or in pump-probe experiments. This narrow structure seems to originate in a Dicke narrowing, observed here in the optical domain, as a consequence of the atomic confinement on a scale smaller than a wavelength.PARIS13-BU Sciences (930792102) / SudocSudocFranceF