Ultra-cold atom source for embedded quantum sensors: design and implementation of a magnetic grating chip
Source d’atomes ultra-froids pour les capteurs quantiques embarqués : conception et mise en œuvre d’une puce magnétique à réseau
Résumé
My thesis focuses on the development of on-board matter-wave quantum sensors. Until recently, these relatively complex instruments were primarily used in laboratory settings. However, advances in atom interferometry techniques have now made it possible to deploy these sensors outside the lab. This shift introduces a new set of challenges. The laser systems, control electronics, ultra-high vacuum chambers, and sources of cold or ultra-cold atoms that form the core of these sensors must meet several critical requirements: they need to be compact, robust, energy-efficient, and easily transportable. In my research, I concentrated on designing a new source of ultra-cold atoms that meets these constraints. While similar devices typically require at least three laser beams, the source I developed can generate a Bose-Einstein condensate using just a single beam. To achieve this, I design a diffraction grating to create a single-beam magneto-optical trap. This was assembled with a! magnetic chip that I also fabricate. I then implemented this source, making it possible for the first time to obtain a magnetic chip with a grating, capable of generating ultra-cold atoms.
Mes travaux de thèse s'inscrivent dans le contexte du développement de capteurs quantiques à onde de matière embarqués. Ces instruments, relativement complexes, étaient jusqu'à récemment principalement utilisés en laboratoire. Aujourd'hui, les techniques d'interférométrie atomique ont suffisamment évolué pour permettre leur utilisation en dehors de ces derniers. Cependant, l'environnement embarqué ajoute un ensemble de contraintes supplémentaires. Ainsi, les systèmes laser, le système de contrôle, la chambre à ultra-vide ainsi que la source d'atomes froids ou ultra-froids constituant ces capteurs doivent répondre à plusieurs exigences : être compacts, robustes, consommer peu d'énergie et être transportables. Ma thèse s'est donc concentrée sur la conception d'une nouvelle source d'atomes ultra-froids répondant à ces contraintes. Là où les dispositifs similaires utilisent au moins trois faisceaux laser, la source que j'ai conçue est capable de! générer un condensat de Bose-Einstein avec un seul faisceau. Pour cela, j'ai dimensionné un réseau de diffraction permettant de réaliser un piège magnéto-optique à un faisceau. Celui-ci a été assemblé avec une puce magnétique que j'ai également conçue. Par la suite, j'ai mis en œuvre cette source, ce qui a permis d'obtenir pour la première fois une puce magnétique à réseau, capable de générer des atomes ultra-froids.
Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
---|