contrat doctoral sur l'étude de l'interaction ion-lumière pour un laser ultra-stable référencé sur ions

Sujet de thèse :
Nous proposons d'étudier l'interaction ion-lumière sur des durées allant de quelques dizaines à plusieurs milliers de secondes, pour un laser ultra-stable verrouillé sur des références de fréquence à l'état solide à des températures de dilution. L'objectif est d'atteindre et de maintenir une stabilité de l'ordre de 1E-17 à long terme pour des applications en métrologie de fréquence.
Contexte :
La stabilisation de fréquence nécessite généralement l'utilisation d'un faisceau laser dont la fréquence est proche du centre de chaque trou spectral étroit, à des fins de mesure et de rétroaction. Même si la raie laser inférieure au Hz est bien plus étroite que les trous spectraux de l'ordre du kHz, les photons hors résonance, dont la probabilité de présence diminue à mesure que le désaccord augmente, peuvent néanmoins, au fil du temps, pomper des ions situés dans des fréquences voisines, élargissant ainsi les trous spectraux et réduisant notre capacité de discrimination fréquentielle.

Le profil d'absorption non homogène étant large (~2 GHz pour une concentration de dopage de 0,1 %), une solution naturelle consiste à utiliser les SH pendant une durée limitée, puis à passer à une nouvelle fréquence située à quelques dizaines de MHz de là (cette valeur étant déterminée par l'architecture de détection) pour se verrouiller à nouveau. Cependant, en raison de la présence de structures hyperfines, séparées de quelques dizaines à quelques centaines de MHz et mélangées dans le profil hétérogène, des phénomènes tels que les « trous latéraux » (la même absence de population observée à une fréquence différente en ciblant un état excité différent) et les « anti-trous » (surpopulation dans un état fondamental différent) vont fausser le paysage spectroscopique, introduisant généralement un biais dans la discrimination de fréquence. De plus, lorsque l’ensemble du profil d’absorption hétérogène est « épuisé », un effacement spectral efficace des trous sera nécessaire afin de rafraîchir le paysage spectroscopique avant d’imprimer de nouveaux trous spectraux pour le verrouillage.

Nous proposons de mener les études suivantes sur l'interaction ion-lumière afin de prolonger la durée de la stabilisation effective de la fréquence. Nous proposons de mener les études suivantes sur l'interaction ion-lumière afin de prolonger la durée de la stabilisation effective de la fréquence.