Laser cooling in hollow-core fibres

Sujets de thèse 2013

Intitulé de la thèse
Laser cooling in hollow-core fibres
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Financement institutionnel, Contrat Doctoral, Financement régional, Contrats université sur projets,)
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Physique
Spécialité de doctorat : Electronique des hautes fréquences, Photonique et Systèmes

Lieu de travail
GPPMM group
XLIM Research Institute
University of Limoges
France
Laboratoire d’accueil : XLIM/PHOTONIQUE

Présentation de l’équipe de recherche
The Gas-Phase Photonic and Microwave Materials (GPPMM) is a newly established research group of XLIM Research institute. It stems from Prof. Benabid GPPM (Gas-Phase Photonic Materials) research group at the University of Bath which is now transferred with all the laboratory equipments to XLIM on one hand, and from the pre-existing experience and facilities of XLIM in optical fiber on the other hand. The GPPM has been the world pioneering and leading research group on hollow-core PCF and its applications for gas-phase materials based quantum and nonlinear optics. This international leadership is substantiated by a recent report by the Institute of Physics (IOP) and the Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC, UK) on the research of optics and photonics in the United Kingdom, which has ranked Prof. Benabid’s GPPM as a word-leading research group (see footnote1 for the internet link). A further example of this pioneering and leading role was demonstrated during the leading conference in laser and optoelectronic CLEO 2008, Baltimore, US, where the GPPM group contribution to the “symposium on hollow-core photonic crystal fiber” represented 45% of the 20 presented papers. In parallel, XLIM work on photonic crystal fiber has enjoyed an international standing. Within the context of topic of the present project, the GPPMM is involved in international collaboration with the University of Oregon to develop photonic materials for quantum information applications. This project will capitalise on GPPMM pioneering work on frequency conversion in gas-filled HC-PCF.

Résumé de la thèse en français
Le projet consiste en une étude théorique et expérimentale de refroidissement par laser d’atomes confinés dans une fibre creuse à cristal photonique (HC-PCF). La fibre à coeur creux sera remplie par des atomes. La lumière dont la fréquence est décalée vers le rouge par rapport à la résonance sondée sera couplée dans la fibre de telle façon de créer des franges optiques entrainant une diffusion de photons par résonance. Aussi, un champ magnétique externe sera appliqué. Dans cette forme de micro-piège magnéto-optique des atomes seront refroidis directement à l’intérieur de la structure photonique pour des valeurs de l’ordre du mK. Une telle configuration permettra le refroidissement à des températures encore plus basses et nous permettra de cartographier les interactions atome-surface au sein de cette structure.

Résumé de la thèse en anglais
The project consists of a theoretical and experimental investigation of laser induced cooling of atoms confined with the core of a hollow-core photonic crystal fibre. A Hollow Core Photonic Crystal Fibre will be loaded with atoms. Red detuned light will be coupled into the fibre from both sides leading to resonant photon scattering, while an external magnetic field will tune the atoms into resonance. In this form of micro-magneto-optical trap the atoms will be coolled directly inside the photonic structure down to mK. Loading this sample into an optical dipole trap will allow cooling to even lower temperatures and will enable us to map out atom-surface interactions within this structure.

Description complète du sujet de thèse
Le projet consiste en une étude théorique et expérimentale de refroidissement par laser d’atomes confinés dans une fibre creuse à cristal photonique (HC-PCF). La fibre à coeur creux sera remplie par des atomes. La lumière dont la fréquence est décalée vers le rouge par rapport à la résonance sondée sera couplée dans la fibre de telle façon de créer des franges optiques entrainant une diffusion de photons par résonance. Aussi, un champ magnétique externe sera appliqué. Dans cette forme de micro-piège magnéto-optique des atomes seront refroidis directement à l’intérieur de la structure photonique pour des valeurs de l’ordre du mK. Une telle configuration permettra le refroidissement à des températures encore plus basses et nous permettra de cartographier les interactions atome-surface au sein de cette structure.

Objectifs scientifiques de la thèse
Les compétences attendues à l’issue de la thèse seront:
– Connaissance forte dans la physique atomique
– Connaissance concernant la conception et la fabrication de fibres optiques
– Connaissance dans la caractérisation des procédés linéaires et nonlinéaires dans les fibres optiques
– Forte expérience dans la diffusion de la culture scientifique (communications internationales, articles, séminaires, …)
– Forte autonomie attendue

Compétences à l’issue de la thèse
Les compétences attendues à l’issue de la thèse seront:
– Connaissance forte dans la physique atomique
– Connaissance concernant la conception et la fabrication de fibres optiques
– Connaissance dans la caractérisation des procédés linéaires et nonlinéaires dans les fibres optiques
– Forte expérience dans la diffusion de la culture scientifique (communications internationales, articles, séminaires, …)
– Forte autonomie attendue

Mots clés (séparés par des virgules)
Laser cooling; fibre optique, photonique des structures à bandes interdites, interaction gaz/lumière, confinement atomique.
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Modalité de dépôt des candidatures
Please send an email to f.benabid@xlim.fr

Directeur de thèse
Prof. Benabid F.
Adresse mail du directeur de thèse : f.benabid@xlim.fr
Téléphone Directeur de thèse : 0555457385

Co-directeur de thèse
Dr. GEROME F.
Adresse mail du co-directeur de thèse : gerome@xlim.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 0555457385
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : NON

Action transverse concernée et justification
GPPMM group

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