Développement de sources lasers à l'état solide pour la réalisation d'une horloge optique basée sur l'atome d'argent

Development of diode-pumped solid-state lasers for the realisation of an optical clock based on silver atom

• Auteur / Autrice : Yann Louyer
• Direction : Patrick Juncar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris, CNAM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Probabilités des transitions atomiques

Argent

Auger, Effet

Lasers à infrarouges

Lasers à solide

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans le projet du développement d’une horloge optique basée sur une transition à deux photons de 661 nm de l’atome d’Ag. Pour profiter du facteur de qualité de la résonance, els atomes sont refroidis par un laser à 328 nm. Ce mémoire traite de la mise au point de sources lasers solides pour simplifier l’expérience actuelle. Le laser de Nd :YLF, pompé par diode laser, permet d’accéder aux longueurs d’onde 1322 nm et 1312 nm. Avec une et deux étapes de doublage en fréquence, nous obtenons les ondes à 661 et 328 nm. Afin de dimensionner différentes configurations laser, un modèle théorique a été testé. L’une d’elles a donné des sources continues, monomodes, d’environ 2 W dans l’infrarouge et, après doublage intracavité, 400 mW dans le rouge. Les probabilités de transition de l’atome d’argent calculées à l’aide des codes de Cowan ont permis de chiffrer l’ordre de grandeur de la puissance laser nécessaire et d’estimer la durée de vie du niveau métastable.

This work deals with the development of a clock based on a two-photon transition in Ag at 661 nm. Laser-cooled atoms require a wavelength at 328 nm. This thesis describes the design and construction of solid-state allowing one to simplify the present apparatus. Diode-pumped Nd:YLF crystals enable one to generate both 1322 and 1312 nm. The second harmonic of the former will provide 661 nm while twice frequency doubling the later will yield 328 nm. We have developed a theoretical model in order to design several prototype configurations (linear, twisted mode and re-injected ring cavities). Using the last of these, we have built single-mode c. W. Lasers at both 1312 and 1322 nm with outputs of up to 2 W. By intra-cavity frequency doubling therewith, we have obtained 440 mW at 661 nm and 340 mW at 656 nm. In addition, we have evaluated transition probabilities using the Cowan codes, both to estimate two-photon excitation rates and calculate the lifetime of the metastable.