Coupling 1D atom arrays to an optical nanofiber : Demonstration of an efficient Bragg atomic mirror - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2017

Coupling 1D atom arrays to an optical nanofiber : Demonstration of an efficient Bragg atomic mirror

Couplage de réseaux d'atomes 1D à une nanofibre optique : Démonstration d'un miroir atomique efficace de Bragg

Résumé

The coupling of cold atoms to 1D nanoscale waveguides have opened new avenues of research. The waveguide in our case is a nanofiber, which confines light transversally to a subwavelength scale. The guided light exhibits a strong evanescent field allowing enhanced atom-photon interaction in the vicinity of nanofiber. In our experiment, a cold atomic cloud is first interfaced with an optical nanofiber. By using an optical lattice in the evanescent field, the atoms are then trapped in 1D atomic arrays close to the nanofiber. In this platform, we reach high optical depth OD ~ 100 and long lifetimes ~ 25 ms by using a dual-color compensated trapping scheme that preserves the internal properties of atoms. In this thesis, we explore collective effects emerging from the spatial ordering of atoms. When the period of the lattice is made close to commensurate with the resonant wavelength, Bragg reflection, as high as 75%, is observed. The reflection shows dependency on orientation of the probe polarization relative to the atomic arrays - a chiral signature in nanoscale waveguide-QED systems. The ability to control photon transport in 1D waveguides coupled to spin systems would enable novel quantum networking capabilities and the study of many-body effects arising from long-range interactions.
Le couplage de guides d'ondes nanoscopiques et d'atomes froids a récemment ouvert de nouvelles voies de recherche. Le guide d'onde dans notre cas est une nanofibre qui confine la lumière transversalement à une échelle inférieure à la longueur d'onde. La lumière guidée présente un fort champ évanescent permettant une interaction atome-photon exaltée au voisinage de la nanofibre. Dans notre expérience, un nuage atomique froid est d'abord superposé à une nanofibre optique. Puis, en utilisant un piège dipolaire via le champ évanescent de la nanofibre, les atomes froids sont piégés à proximité de sa surface. Avec cette plateforme, nous avons obtenu des épaisseurs optiques élevées OD ~ 100 et de longues durées de vie ~ 25 ms en utilisant un schéma de piégeage qui préserve les propriétés internes des atomes. Une direction intéressante est alors d'explorer les effets collectifs résultant de l'ordre spatial des atomes. Lorsque la période du réseau est proche de la longueur d'onde de résonance, une réflexion de Bragg aussi élevée que 75% est observée. Cette réflexion dépend de la polarisation de la sonde par rapport aux réseaux atomiques - une signature de la chiralité dans les systèmes à guide d'ondes nanoscopiques. La possibilité de contrôler le transport de photons dans les guides d'ondes couplés à des systèmes de spin permettrait de nouvelles fonctionnalités pour les réseaux quantiques et l'étude d'effets collectifs résultant d'interactions à longue distance.
Fichier principal
Vignette du fichier
2017PA066582.pdf (50.34 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)
Loading...

Dates et versions

tel-01916366 , version 1 (08-11-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01916366 , version 1

Citer

Aveek Chandra. Coupling 1D atom arrays to an optical nanofiber : Demonstration of an efficient Bragg atomic mirror. Atomic Physics [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2017. English. ⟨NNT : 2017PA066582⟩. ⟨tel-01916366⟩
227 Consultations
59 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More