Spectroscopie d'absorption saturée
Pour stabiliser le laser à la fréquence de résonance du rubidium, nous avons utilisé la spectroscopie d'absorption saturée ; cette technique permet d'étudier à la base les structures hyperfines des atomes en s'affranchissant de l'élargissement Doppler .
figure1: Configuration du principe de la spectroscopie par absorption saturée
Le principe de la spectroscopie d'absorption saturée consiste à superposer deux faisceaux laser p et s contrapropageants et de même fréquence dans une cellule remplie de gaz. Lorsque ces deux faisceaux sont accordés à la résonance, ils vont interagir simultanément avec les atomes de vitesse nulle.Quand le faisceau p est suffisamment intense, il va saturer la transition : le nombre d'atomes dans l'état excité croit au détriment du nombre dans l'état fondamental jusqu'à ce que les populations soient équipeuplées.En mesurant l'intensité du faisceau s en fonction de la fréquence du laser , on peut déterminer la fréquence de transition qui n'est plus limitée par l'élargissement Doppler mais sa largeur naturelle.
Montage
La figure ci-dessous représente le montage réalisé en laboratoire :
figure2: Montage expérimental de spectroscopie d'absorption saturée
(Pour la description détaillée des composants du montage voir rapport)
Après avoir mis en place le montage, on a vérifié l'alignement du laser pour savoir si la photodiode détectait ou non un signal, ensuite on a utilisé un étalon Fabry Pérot pour conserver un seul mode d'émission du laser.Enfin, on a fait varier la température et le courant injecté dans le laser jusqu'à obtenir la résonance.
Résultats
Lorsque le laser est accordé à la fréquence de résonance du rubidium, on voit sur l'oscilloscope le spectre(a) suivant:
figure3 : a)Spectre d'absorption saturée du rubidium, b)Attribution des pics
La fréquence de résonance a été obtenu pour une température de 22,4 °C et un courant d'intensité 2000mA environ. Les 4 pics observés sur la figure3 correspondent à la transition entre le niveaux 
:deux pics pour le 85Rb et deux pour le 87Rb.
Une fois le laser accordé, il va être utilisé pour refroidir les atomes de rubidium.
Piege magnéto-optique
Le piège magnéto-optique qui va être utilisé pour maintenir les atomes refroidis immobiles est représenté sur la figure suivante:
figure4: Montage expérimental du P.M.O. présent dans le laboratoire LPMC.
Le gaz de rubidium va être introduit dans une cellule éclairée par trois paires de faisceaux laser contrapropageants disposés dans les trois directions de l'espace. Le P.M.O contient deux bobines parcourues par des courants de sens opposés qui vont générer un champs magnétique exerçant une force de rappel sur les atomes pour les maintenir au centre de la mélasse optique.