Postée il y a 24 heures
La personne recrutée en post-doctorat 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 les premières expériences sur un dispositif expérimental nouvellement construit : perfection des protocoles de préparation du jet atomique ; première étude fondamentale des régimes de fonctionnement de cette nouvelle source de lumière ; 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
La personne recrutée en post-doctorat rejoindra le groupe Gaz Quantiques Magnétiques du Laboratoire de Physique des Lasers. Son objectif sera de réaliser les premières études scientifiques du comportement d’un laser superradiant basé sur un jet d’atomes continu, refroidi par laser. 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 candidates et candidats 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. Une excellente aptitude au travail collectif est aussi requise.
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 ( https://gqm.lpl.univ-paris13.fr/ ) 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 vient d’être construit. Pour de premières expériences, il ne reste plus qu’à mettre en place une stabilisation de longueur de la cavité optique ainsi qu’à mettre en œuvre des protocoles de pré-excitation du jet atomique vers l’état excité de la transition sur laquelle le rayonnement doit être collecté.
Deux chercheurs CNRS, un ingénieur de recherche CNRS, et un doctorant sont impliqués dans le projet. Le groupe de recherche comporte de plus trois enseignants chercheurs et deux étudiants en thèse impliqués sur des dispositifs de gaz quantiques. 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.
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 ( https://gqm.lpl.univ-paris13.fr/ ) 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 vient d’être construit. Pour de premières expériences, il ne reste plus qu’à mettre en place une stabilisation de longueur de la cavité optique ainsi qu’à mettre en œuvre des protocoles de pré-excitation du jet atomique vers l’état excité de la transition sur laquelle le rayonnement doit être collecté.
Deux chercheurs CNRS, un ingénieur de recherche CNRS, et un doctorant sont impliqués dans le projet. Le groupe de recherche comporte de plus trois enseignants chercheurs et deux étudiants en thèse impliqués sur des dispositifs de gaz quantiques. 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
Les travaux ont lieu au laboratoire de Physique des Lasers, sur un temps plein organisé du Lundi au Vendredi en journée.
Les mesures de sécurité standard doivent être suivies, pour les risques d’un environnement de laboratoire – en particulier le risque laser (lasers continus classe IIIB).
Les travaux ont lieu au laboratoire de Physique des Lasers, sur un temps plein organisé du Lundi au Vendredi en journée.
Les mesures de sécurité standard doivent être suivies, pour les risques d’un environnement de laboratoire – en particulier le risque laser (lasers continus classe IIIB).