Description du sujet de thèse

Dans le cadre du développement de nouvelles horloges atomiques, il est envisagé de piéger les atomes au sein d’un laser structuré en N lobes mis au centre d’une cavité optique Fabry-Pérot qui permettra de créer N pièges dipolaires identiques et assez profonds pour contenir le nombre d’atomes souhaités.
La structuration du laser se fera par un modulateur spatial de lumière (SLM) qui impose une phase adéquate pour obtenir, après une lentille et au centre de la cavité, la structure en N lobes souhaitée. Une fois les atomes froids piégés dans les N pièges, ils seront interrogés sur la transition d’horloge. Comparé au cas avec un seul piège, on s’attend à une densité atomique moins grande et à une transition d’horloge moins affectée par les processus collisionnels.
Le travail de thèse proposé se fera entre le LCPMR et le LTE, avec deux personnes pour la direction. Il comporte plusieurs volets à développer et étudier.
Le premier concerne la structuration du laser en N lobes identiques et sa compatibilité avec l’injection dans la cavité optique Fabry-Pérot pour obtenir une bonne efficacité de couplage. Il requiert une expertise en optique, en laser et en analyse modale.
Le second concerne le piégeage des atomes au sein des N pièges dipolaires. Ce travail comportera une étude amont pour évaluer le taux de piégeage et concevoir un protocole permettant de passer d’un à N pièges. Il requiert une bonne maitrise d’outils numériques (Python par exemple).
Le troisième volet sera la mise en situation au LTE avec des tests de fonctionnement de l’horloge à N pièges. Il requiert une expertise en spectroscopie laser et une forte implication pour prendre en main les outils de l’horlogerie atomique.

Contexte de travail

La thèse sera dirigée conjointement par Laurence Pruvost (LCPMR, directrice de recherche CNRS) et Jérôme Lodewyck (LTE, chargé de recherche CNRS, HDR). Les activités expérimentales se dérouleront sur les deux sites (ils sont séparés de 20 mn de transport) avec un planning prédéfini.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Les contraintes sont essentiellement liées à l’usage des appareils et des montages expérimentaux. Il s’agit donc des respecter les horaires d’accès et de veiller aux respects de sécurité. On s’appuie sur des formations.