Résumé de la thèse
Ce mémoire rapporte la réalisation d’une horloge à réseau optique à atomes de 87Sr ainsi que la première étude à un niveau métrologique des déplacements lumineux du premier et second ordre de la transition 1S0 − 3P0 du 87Sr dans un réseau optique. Les points clés de l’expérience sont la mise en œuvre d’une nouvelle méthode de chargement des atomes dans le piège dipolaire et du refroidissement laser sur la transition 1S0 − 3P1 qui permet de refroidir les atomes jusqu’à l’état vibrationnel de plus basse énergie du système. Le piège dipolaire est formé par une onde stationnaire 1D de très haute intensité pic (> 400 kW/cm2) et très stable qui a permis l’étude du déplacement lumineux sur une large gamme de puissance laser et de longueurs d’onde.
Dans cette expérience, la largeur des résonances optiques atteint 250 Hz, ce qui correspond à un facteur de surtension atomique de 2·1012. Nous avons effectué la mesure la plus précise (avec une incertitude de 10–3 nm) jusqu’ici de la longueur magique de la transition 1S0 − 3P0, longueur d’onde correspondant à l’annulation du déplacement lumineux du premier ordre. Des mesures de haute précision du déplacement de fréquence du deuxième ordre ont également été effectuées pour des longueurs d’onde du piège proche de la longueur d’onde magique, en particulier pour des longueurs correspondant à des résonances à deux photons de l’atome. Ces mesures montrent que l’effet du deuxième ordre à la longueur d’onde magique peut être contrôlé à un niveau inférieur à 10–18 de la fréquence d’horloge, démontrant ainsi la faisabilité d’une horloge à réseau optique à atomes de 87Sr de haute exactitude.