Imagerie stroboscopique d'ensembles et d'atomes uniques piégés par une pince optique

Dans ce travail, je démontre expérimentalement le piégeage et l’imagerie stroboscopique d’ensembles d’atomes et d’atomes uniques de potassium-39 (39K). Un nouveau système de pinces optiques intégrant un élément optique diffractif (DOE) a été développé, permettant d’atteindre des pièges de profondeur plus importantes pour un confinement efficace des atomes. Les niveaux d’énergie des atomes neutres de ³⁹K piégés subissent un décalage dû aux polarisabilités opposées de l’états fondamental et de l’état excité, ce qui provoque un effet anti-piégeant du niveau excité entraînant une perte rapide des atomes lors de l’imagerie par fluorescence. Pour atténuer cet effet, une imagerie stroboscopique a été mise en œuvre, dans laquelle les lasers de piégeage et d’imagerie sont allumés et éteints alternativement afin de minimiser leur chevauchement temporel. Cette approche a permis d’obtenir un spectre exempt de décalage lumineux et d’élargissement inhomogène pour un ensemble d’atomes. Les paramètres expérimentaux clés, tels que la puissance de crête du faisceau de piégeage et le déphasage entre les impulsions ont été optimisés pour maximiser la fluorescence atomique. Des simulations numériques de Monte Carlo basées sur la méthode semi-classique du calcul de la fonction d’onde (MCWF) ont été utilisées pour appuyer les résultats expérimentaux. En utilisant des collisions assistées par la lumière de manière stroboscopique, le chargement et l’imagerie d’atomes uniques ont été démontrés dans un réseau unidimensionnel. La dynamique de préparation d’atomes uniques à partir d’ensembles atomiques a été étudiée de manière systématique et validée à l’aide d’un modèle numérique tenant compte des pertes à un et deux corps. Enfin, des expériences de diagnostic — telles que le chauffage paramétrique, l’analyse du temps de vie et les mesures de libération-et-recapture — ont été menées pour caractériser les propriétés des atomes uniques.