Missions

Le/la post-doctorant/e contribuera à des expériences aboutissant en la réalisation d'un laser superradiant en régime continu. Le système consiste en un jet d'atomes de strontium, excités sur une raie étroite, passant au sein d'une cavité optique. Le phénomène de superradiance doit assurer une émission continue, qui présente un fort intérêt en tant que référence de fréquence – brique de base d'une horloge optique atomique. La personne recrutée nous rejoindra pour la fin de construction du dispositif expérimental, puis pour une première étude fondamentale des régimes de fonctionnement de cette nouvelle source de lumière, basée sur des corrélations quantiques entre atomes ; ainsi qu'une caractérisation des propriétés de la lumière, en lien avec plusieurs équipes de métrologie, permettant d'apprendre les perspectives d'applications de ces systèmes. La réalisation du régime continu serait une première mondiale, avec un fort impact en vue d'applications à la métrologie des fréquences.

Activités

Le/la post-doctorant/e rejoindra le groupe Gaz Quantiques Magnétiques du Laboratoire de Physique des Lasers. Son objectif sera de participer à la construction du nouveau dispositif expérimental de laser superradiant, et de réaliser les premières études scientifiques du comportement de ce système. Le travail est à l'interface de la physique fondamentale, avec l'étude d'un système quantique ouvert présentant de fortes corrélations quantiques ; et de l'application à la métrologie des fréquences, vu la très faible sensibilité spectrale de cette source vis-à-vis des perturbations de la cavité optique - contrairement à un laser « usuel ».
Les outils techniques de base de cette activité sont les lasers continus, les systèmes ultravides, les systèmes d'asservissements. La personne recrutée ainsi que l'équipe développeront de plus ensemble de nouvelles compétences en détection et en méthodes de métrologie des fréquences : mesures de corrélations de photons, mesures de spectre, et in fine comparaison avec une référence de fréquence externe fournie par le laboratoire de métrologie LNE-SYRTE et disséminé par le réseau Refimeve+.

Compétences

Les candidats/es doivent être titulaires d'un doctorat portant sur l'interaction laser-matière, et posséder d'excellentes compétences expérimentales. Une expérience dans la physique des atomes froids (refroidissement laser), l'optique quantique ou les horloges atomiques serait un atout primordial, ainsi qu'un attrait pour la physique quantique à N corps. Le/la post-doctorant/e devra aussi avoir une excellente aptitude au travail collectif.

Contexte de travail

Le laser superradiant est un système prometteur en tant qu''horloge active. Plusieurs réalisations spectaculaires ont été obtenues ces dernières années, sans toutefois jamais être compatibles avec un régime permanent. Notre dispositif tire parti d'une raie « modérément » étroite (7 kHz) et d'un phénomène d'affinement spectral pour réaliser à moindre complexité un régime continu à partir d'un jet d'atomes froids, sans jamais totalement piéger les atomes. L'approche suit ainsi une avenue différente de la plupart des projets actuels, qui ciblent une opération sur une raie extrêmement fine, et une méthode plus complexe de manipulation d'atomes ultra-froids.
L'activité se déroulera au sein du Laboratoire de Physique des Lasers. Le groupe Gaz Quantiques Magnétiques (http://www-lpl.univ-paris13.fr/gqm/) a développé deux expériences portant sur les propriétés magnétiques d'atomes de grand spin. L'une de ces deux expériences opère avec l'atome de strontium, dont les propriétés sont adaptées à la réalisation de laser super-radiants. En conséquence, le nouveau dispositif de laser superradiant utilise le même atome, et bénéficie d'une forte synergie avec l'expérience existante de strontium ultrafroid : duplication de solutions technologiques, partage de références de fréquence, et, au quotidien, participation commune aux discussions scientifiques permettant d'explorer toutes les passerelles et analogies entre les deux systèmes.
Le dispositif de laser superradiant est en phase de construction. Les lasers ont été installés, le dispositif produisant le jet de strontium a été entièrement construit, et mis sous vide. La cavité Fabry-Perot dans laquelle l'effet laser sera recherché a été assemblée, et sera très bientôt mise sous vide.
Deux chercheurs CNRS et un ingénieur de recherche CNRS sont impliqués dans le projet. Le groupe de recherche comporte de plus trois enseignants chercheurs, un post-doctorant, et deux étudiants en thèse, impliqués sur les dispositifs d'atomes ultrafroids. Notre projet est construit en collaboration étroite avec l'équipe de Marion Delehaye (FEMTO-ST), pour le développement conjoint de deux laser super-radiant dans des régimes complémentaires, ainsi qu'avec l'équipe d'Igor Ferrier Barbut (LCF), pour l'appréhension de la physique fondamentale de la superradiance. Des liens étroits avec les équipes de métrologie locale au LPL (Benoit Darquié) et au LNE-SYRTE (R. Le Targat) autorisent le développement de comparaisons spectrales.

Contraintes et risques

Travail expérimental impliquant des sources lasers continues et la manipulation de sources haute tension continues.

Informations complémentaires

Projet financé par l'appel d'offre FIRST-TF, Projet SureCo (Superradiance en Regime Continu), et par l'ANR CONSULA (Continuous Superradiant Laser), en collaboration avec l'équipe de Marion Delehaye (FEMTO-ST, Besançon). Autre financement du projet : DIM SIRTEQ projet Mi-Lourd FSTOL (From Superradiance To Lasing), en collaboration avec Igor Ferrier-Barbut (Laboratoire Charles Fabry).
Site web de l'équipe de recherche : http://www-lpl.univ-paris13.fr/gqm/