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Ann. Phys.
Volume 14, Number 2, 1967
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Page(s) | 329 - 342 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/anphys/196714020329 | |
Published online | 26 April 2017 |
Étude générale de l'amplification maser par une vapeur alcaline soumise au pompage optique
Application au cas du rubidium 85*
Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne de l’École Normale Supérieure
associé au C. N. R. S. (Professeur A. Kastler)
24, rue Lhomond, Paris 5 e, France.
L’obtention de l’auto-oscillation maser sur la transition 0 — 0 des atomes alcalins d'une vapeur soumise au pompage optique présente un grand intérêt par suite de l’excellente stabilité de fréquence à court terme (Aν/ν < 10-12 sur 0,1 seconde, pour une puissance de sortie P = 10-10 watt) prévue pour cet oscillateur. En vue de préciser les conditions nécessaires à la réalisation d'un tel appareil, nous avons effectué une étude théorique détaillée de l’amplification maser par la transition 0 — 0, et appliqué les relations générales ainsi obtenues au cas du rubidium 85. Une étude expérimentale systématique dans les directions ainsi définies nous permet d’optimiser les divers paramètres du montage par approximations successives ; nous avons actuellement atteint une valeur de l’amplification correspondant à 88 p. 100 du seuil d’oscillation. Par ailleurs, en insérant la cavité du maser dans une boucle de réaction comprenant un amplificateur, nous avons réalisé un oscillateur dont les propriétés semblent également très intéressantes (puissance 10-8 watt; très faible instabilité de fréquence à court terme ; volume relativement réduit).
Abstract
It is of great interest to obtain maser oscillation with the 0 — 0 transition of alkali atoms in an optically pumped vapor, due to the very high short-term frequency stability (Δν/ν < 10-12 over 0,1 second, for an output power P = 10-10 watt) expected from this oscillator. In order to determine the conditions to be fulfilled in building such a device, we made a detailed theoretical study of maser amplification with the 0 — 0 transition, and applied the general relations thus obtained to the case of rubidium 85. A systematical experimental study along the defined above lines permits us to optimize the various parameters of the apparatus by successive approximations; we have presently reached an amplification value corresponding to 88 p. 100 of the oscillation threshold. On the other hand, by inserting the maser cavity in a regenerative feedback loop, we built an oscillator the properties of which seem also very interesting (10-8 watt output power, very small short-term frequency instability, relatively small volume).
Cet article résume en partie un travail ayant fait l’objet d’une thèse de Doctorat d’Etat ès Sciences Physiques soutenue le 16 février 1968 à la Faculté des Sciences de Paris (Thèse enregistrée au C. N. R. S. sous le n° AO 2007). La partie expérimentale a été réalisée grâce au concours financier de la D. R. M. E.
© Masson et Cie, Paris, 1967