Spectroscopie Raman et Rayleigh stimulée des mélasses optiques unidimensionnelles (partie II)

Stimulated Raman and Rayleigh Spectroscopy of One-Dimensional Optical Molasses (part II)

Institut d'Optique Théorique et Appliquée, B.P. 147, 91403 Orsay cedex, France

Résumé

Dans la première partie de cet article, nous nous sommes attachés à décrire dans le détail les caractéristiques générales des processus de diffusion Raman et Rayleigh stimulée se produisant dans les milieux atomiques et moléculaires traditionnels, de manière à bien faire ressortir les spécificités des propriétés optiques non linéaires des mélasses optiques, dont l'étude fait l'objet de cette seconde partie. L'origine de ces spécificités réside dans une particularité des atomes refroidis par laser, à savoir l'intime corrélation entre degrés de liberté internes et externes dans leur réponse non linéaire. Cette caractéristique est en fait inhérente au processus de ralentissement : d'une part la force exercée par les faisceaux lasers sur les atomes (pression de radiation et redistribution de photons) dépend fortement de l'état atomique interne, et d'autre part cet état est modifié de façon très sélective en position ou en vitesse par les ondes lasers de refroidissement (déplacements lumineux et pompage optique). Elle sous-tend toute la richesse et l'originalité du comportement non linéaire des mélasses optiques, mais aussi toute la complexité de leur modélisation théorique, qui requiert une description globale de l'évolution des degrés de liberté internes et externes des atomes sous l'action des champs lasers. Afin de mettre en évidence le lien entre ces corrélations et les propriétés non linéaires des atomes froids, nous concentrerons notre étude d'une part sur les mélasses qui constituent un cas de couplage entre état interne et position des atomes localisés au fond des puits du potentiel associé aux déplacements lumineux (paragr. 4), et d'autre part sur les mélasses qui correspondent quant à elles à un couplage entre état interne et vitesse atomiques (paragr. 5).