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

Abstract

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.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