Le laser à atomes, source cohérente pour l'optique atomique

Un laser à atomes est un faisceau atomique extrait d’un condensat de Bose-Einstein, nuage d’atomes piégé et refroidi jusqu’à la dégénérescence quantique. Nous rapportons dans cet ouvrage une étude du mode transverse d’un laser à atomes, et montrons que celui-ci est fortement dégradé par les interactions avec le condensat-source. Par extension du formalisme existant pour les ondes optiques, nous caractérisons le faisceau par un facteur de qualité. Dans un deuxième temps, nous mettons en oeuvre une méthode permettant de s’affranchir de la gravité, qui habituellement accélère les atomes vers le bas. Nous utilisons pour cela un guide optique, formé d’un piège dipolaire très anisotrope, pour guider le laser à atomes horizontalement. Nous obtenons ainsi un laser à atomes dont la longueur d’onde est fixe au cours de la propagation et en partie ajustable. Afin d’injecter de manière efficace le faisceau dans le guide, nous créons le condensat dans le piège hybride obtenu à l’intersection du guide optique et d’un piège magnétique. Nous montrons que cette configuration assure intrinsèquement une bonne adaptation de mode.