Répartitions des puissances dans les fibres du PMO3D et PMO2D

Le banc optique est représenté partiellement trois fois dans ce chapitre. Le premier schéma 2.17 permet de visualiser comment chacun des quatre faisceaux (maîtres et esclave pour le rubidium 87 et le rubidium 85) sont séparés en deux pour être injectés dans deux AOM diffé-rents. Chaque paire d’AOM est injectée en parallèle pour pouvoir contrôler indépendamment les puissances envoyées vers le PMO2D, et vers le PMO3D. Les deux autres schémas partiels 2.22 et 2.23 du banc optique traitent de l’injection des fibres du PMO2D et du PMO3D.

Le second schéma optique 2.22 permet de visualiser comment les quatre fréquences op-tiques sortant des AOM du PMO3D (refroidisseur et re-pompeur pour le rubidium 87 et le rubidium 85 ) sont combinées puis injectées dans les fibres du PMO3D. Les faisceaux en sortie des AOM sont combinés sur des cubes non-polarisants (refroidisseur et re-pompeur) par espèce. Puis les faisceaux rubidium 87 et 85 sont superposés de la même manière avant d’être injecté dans quatre fibres différentes (Les trois faisceaux du PMO3D et un faisceau d’imagerie). Quatre obturateurs mécaniques sont placés entre les AOM et les fibres. Au mo-ment de l’extinction des faisceaux du PMO3D les AOM sont coupés très rapidemo-ment, suivis des obturateurs, puis les AOM sont rallumés de façon à les maintenir en état stationnaire.

Trois obturateurs SRS R (Stanford Research System) sont placés sur les trajets :

2.3. Le système laser. 65 D L P R O 1 10 AOM AOM AOM EOM 6,12 AOM AOM AOM AOM AOM Code couleur: Refroidisseur Repompe Ref + Rep Refroidisseur Repompe Ref + Rep + PMO3D gauche PMO3D droite PMO3D vertical Imagerie Lame ⁄

Cube à séparation de polarisation AOM Modulateur acousto-optique

Lentille convergente Cube non polarisant

Prisme de Glan

Polariseur

Clic-Clac ThorLabs

Légende

Collimateur de fibre optique Clic-Clac SRS

Figure 2.22 – Injection des quatre fréquences dans les fibres du PMO3D

• Du faisceau PMO3D horizontal rubidium 87. • Du faisceau PMO3D horizontal rubidium 85.

Ces obturateurs ont une vitesse d’ouverture de 500 µs et un taux de répétition de 100 Hz. Le troisième schéma optique 2.23 permet de visualiser comment sont préparés et injectés la pompe optique et les faisceaux du PMO2D. Les quatre faisceaux sortant des quatre AOM du PMO2D sont combinés par paire refroidisseur double espèces et re-pompeur double es-pèces contrairement aux fréquences du PMO3D. L’un des deux faisceaux refroidisseur est injecté dans un AOM double passage pour décaler la fréquence optique de −160 MHz et se rapprocher de la fréquence de la transition de pompe optique. Ce faisceau est ensuite recombiné avec le faisceau re-pompeur double espèce puis injecté dans une fibre optique à maintien de polarisation. Le second faisceau refroidisseur double espèce est recombiné avec le faisceau de re-pompe sur un cube non polarisant. L’une de ses sortie est directement in-jectée dans la fibre du pousseur tant dis que l’autre sortie est inin-jectée dans un amplificateur évasé. La lumière amplifiée permet d’injecter 180 mW dans chacune des fibres (verticale et horizontale) du PMO2D. Pour garder les AOM et l’amplificateur en régime stationnaire trois obturateurs sont installés sur les trajets :

• Du faisceau de sortie de l’amplificateur. • Du faisceau d’entrée de la fibre pousseur. • Du faisceau d’entrée de la fibre pompeur.

Ces obturateurs permettent aussi de s’assurer qu’aucune lumière ne parvienne aux atomes

hors des étapes de refroidissement laser et d’imagerie. Un système SRS R est installé pour

couper la pompe tant dis que les deux autres sont des systèmes Thorlabs R. Ces derniers

systèmes ont une variabilité de fermeture de ±8 ms et un taux de cycle de 50 Hz . Les faisceaux PMO2D et pousseur ont un taux cycle de l’ordre du Hertz. Ils se ferment à la fin du chargement du PMO3D et ont une variabilité très inférieure au temps de vie du PMO3D qui est de 3 secondes.

D L P R O 1 10 AOM AOM AOM EOM 6,12 AOM AOM AOM AOM AOM AOM Code couleur: Refroidisseur Repompeur Refroidisseur Repompeur + Refroidisseur + Repompeur + Pompe Lame ⁄

Cube à séparation de polarisation AOM Modulateur acousto-optique

Lentille convergente Cube non polarisant

Prisme de Glan Polariseur Clic-Clac ThorLabs PMO2D horrizontal PMO2D vertical pousseur Pompe Amplificateur évasé Légende

Collimateur de fibre optique Clic-Clac SRS

Figure 2.23 – Injection des quatre fréquences dans les fibres du PMO2D

pour être acheminées vers l’expérience. Deux fibres (2DH et 2DV) délivrant chacune 180mW sont insérées dans le PMO2D. Elles assurent le refroidissement vertical et horizontal du jet d’atomes destiné à charger le PMO3D. La puissance optique sortant de chacun des deux collimateurs de fibres est equi-répartie sur trois faisceaux par deux cubes à séparation de polarisation avant d’être envoyée sur les atomes. Les faisceaux sortant des collimateurs ont une forme elliptique mesurant 7 mm×3 mm. De cette manière les trois faisceaux se recouvrent quasiment formant une nappe continue de lumière. Ils passent chacun par une lame quart d’onde avant d’être envoyés dans l’enceinte du PMO2D. Le pousseur quant à lui est inséré dans un collimateur ... de façon à ce que le faisceau passe dans le trou du vide différentiel de l’enceinte du PMO2D. Une lame demi-onde et un cube à séparation de polarisation permettent de régler finement la puissance transmise vers les atomes. La fibre de pompe

optique est insérée dans un collimateur ThorLabs d’une taille ω0 = 7 mm. Ce faisceau passe

par une lame demi onde et un cube à séparation de polarisation pour filtrer la polarisation et contrôler finement la puissance envoyée sur les atomes. Il passe ensuite par une lame quart d’onde pour circulariser sa polarisation avant d’être envoyé sur les atomes. Le faisceau est centré par rapport au miroir de la puce et en incidence normale.

Les trois fibres du PMO3D, sont insérées dans des collimateurs (Schäfter Kirchhoff,

60FC-Q-4-M75-13). Ces trois faisceaux sont collimatés avec une taille ω0 = 7 mm, et leur divergence

est mesurée inférieure à 0.2 mrad sur une distance de 5m. Les faisceaux horizontaux (droite

et gauche, 3DD 3DG) sont superposés, contra-propageant et réfléchis à 45◦ au centre du

miroir de la puce. Les collimateurs intègrent une lame quart d’onde pour que la polarisation linéaire en sortie de fibre soit transformée en polarisation circulaire différente pour chacun de ces deux faisceaux. Le faisceau vertical (3DV) passe par une lame quart d’onde 2” extérieur au collimateur pour pouvoir être superposé avec les faisceaux de l’interféromètre. Il est en suite rétro-réfléchi par un miroir horizontal maintenu avec une seconde lame quart d’onde sous le hublot 1”. Le tableau ?? résume les puissances optiques disponible (en mW) par fréquence en sortie de chaque fibre.