Scientifique réglant des miroirs pour superposer le faisceau d’un laser à cascade quantique à celui d’un laser à CO2

Scientifique réglant des miroirs pour superposer le faisceau d’un laser à cascade quantique à celui d’un laser à CO2 et les diriger sur un photodétecteur. Cela va permettre d’asservir la phase du laser à cascade quantique sur celle du laser à CO2 et ainsi de recopier les qualités de ce dernier, qui sert de référence. On peut alors obtenir un laser à cascade quantique de pureté spectrale exceptionnelle avec lequel il est possible de mesurer des fréquences de vibrations moléculaires très précises, jusqu’à 14 ou 15 chiffres significatifs. Ceci permet de mettre en évidence des effets physiques très subtils.

Intérieur d’un laser à CO2

Intérieur d’un laser à CO2. La pureté spectrale de ce type de laser est d’une qualité exceptionnelle. Avec, il est possible de mesurer des fréquences de vibrations moléculaires très précises, jusqu’à 14 ou 15 chiffres significatifs. Ceci permet de mettre en évidence des effets physiques très subtils.

Scientifique remplissant d’azote liquide un réservoir permettant de refroidir un photodétecteur

Scientifique remplissant d’azote liquide un réservoir permettant de refroidir un photodétecteur. Le refroidissement du photodétecteur permet d’empêcher l’agitation thermique qui, à température ambiante, saturerait la réponse du photodétecteur.

Scientifique réglant des composants optiques pour aligner le faisceau d’un laser dans une cavité Fabry-Perot contenant des molécules de tétroxyde d’osmium

Scientifique réglant des composants optiques pour aligner le faisceau d’un laser dans une cavité Fabry-Perot constituée de deux miroirs se faisant face. Des molécules de tétroxyde d’osmium sont introduites dans cette cavité. Sur le laser est posé le lecteur d’une jauge mesurant la pression dans la cavité et permettant de contrôler la quantité de tétroxyde d’osmium injecté. La fréquence de vibration de ces molécules sert alors de référence pour stabiliser la fréquence du laser à CO2. Une fois stabilisé en fréquence, la pureté spectrale de ce laser à CO2 est d’une qualité exceptionnelle. Avec, il est possible de mesurer des fréquences de vibrations moléculaires très précises, jusqu’à 14 ou 15 chiffres significatifs. Ceci permet de mettre en évidence des effets physiques très subtils. Ce laser à CO2 est utilisé pour l’expérience de mesure de la constante de Boltzmann, liée à la redéfinition des unités (kelvin). Il s’agit à ce jour de l’expérience la plus sensible réalisée dans une unité du CNRS.

Scientifique réglant un dispositif électronique de contrôle de la fréquence d’émission d’un laser CO2

Scientifique réglant un dispositif électronique de contrôle de la fréquence d’émission d’un laser CO2. La manipulation a pour but d’enclencher l’asservissement de celui-ci sur le signal d’absorption d’une molécule utilisée comme référence. La pureté spectrale de ce laser à CO2 est alors d’une qualité exceptionnelle. Combiné à un dispositif de jet moléculaire, cette expérience permet des mesures d’énergie de vibrations moléculaires très précises, jusqu’à 14 ou 15 chiffres significatifs.

Scientifique réglant des composants optiques pour aligner le faisceau d’un laser à CO2 dans une cavité Fabry-Perot

Scientifique réglant des composants optiques pour aligner le faisceau d’un laser à CO2 (enceinte bleue à droite de l’image) dans une cavité Fabry-Perot constituée de deux miroirs se faisant face. Des molécules de tétroxyde d’osmium sont introduites dans cette cavité. Leur fréquence de vibration sert alors de référence pour stabiliser la fréquence du laser à CO2. Une fois stabilisé en fréquence, la pureté spectrale de ce laser à CO2 est d’une qualité exceptionnelle. Avec, il est possible de mesurer des fréquences de vibrations moléculaires très précises, jusqu’à 14 ou 15 chiffres significatifs. Ceci permet de mettre en évidence des effets physiques très subtils.

Enceinte à vide dans laquelle sont produits des jets de phases gazeuses de molécules polyatomiques complexes

Enceinte à vide dans laquelle sont produits des jets de phases gazeuses de molécules polyatomiques complexes comme des organométalliques contenant des atomes lourds, par exemple le rhénium. Ces systèmes moléculaires sont sondés avec des lasers moyen-infrarouge dont le faisceau traverse l’enceinte. L’étude d’espèces chirales (molécules possédant deux configurations possibles, images l’une de l’autre dans un miroir) de cette sorte a pour but de mettre en évidence la différence d’énergie infime prédite entre les deux configurations et ainsi de tester les lois fondamentales de la nature ou d’éclairer la question de l’homochiralité biologique.

Alignement du faisceau d’un laser CO2

Scientifique réglant le diaphragme pour l’alignement du faisceau d’un laser CO2, invisible à l’oeil nu. Une fois aligné, il traverse une enceinte à vide dans laquelle sont produits des jets de molécules organométalliques contenant des atomes lourds, comme par exemple le rhénium. Il est utilisé pour des mesures spectroscopiques de précision sur des molécules complexes et permet notamment l’étude d’espèces chirales (molécules possédant deux configurations possibles, images l’une de l’autre dans un miroir). Cette étude a pour but de mettre en évidence la différence d’énergie infime prédite entre les deux configurations et ainsi de tester les lois fondamentales de la nature ou d’éclairer la question de l’homochiralité biologique.

Laser bifréquence

Un prototype de laser bifréquence a été développé dans le cadre de l’ANR 2POLEVF, et réalisé au SYRTE. La longueur de la cavité laser est de 10 mm, elle comporte des composants biréfringents (lame séparatrice de polarisation, cristal électro-optique) et un étalon. La source de pompage est une diode laser fibrée à 670 nm. Le dispositif est très compact (90 x 90 x 40 mm^3).

Le projet illustré ici a bénéficié d’un soutien de FIRST-TF.

http://phototheque.institutoptique.fr/picture.php?/7911/category/352

Laser bifréquence

Fabiola Camargo et Paul Dumont ont travaillé ensemble au LCF à la réalisation et la caractérisation d’une source laser bifréquence pour une horloge atomique utilisant le piégeage cohérent de population (CPT), développée dans le cadre du projet ANR 2POLEVF (collaboration C2N, LAC, LCF, SYRTE, TRT). La source est un laser à semiconducteur en cavité externe (VECSEL) pompé optiquement par une diode de puissance à 670 nm. Le banc optique permet d’asservir la fréquence absolue du laser sur une transition atomique du Cs, et la différence de fréquence sur un oscillateur local.

Le projet illustré ici a bénéficié d’un soutien de FIRST-TF.

http://phototheque.institutoptique.fr/picture.php?/7913/category/352