Rovibrational cooling of cesium molecules through optical pumping
Description
The focus of this thesis is the manipulation of the internal degrees of freedom of translationally cold cesium molecules produced by photoassociation of cold atoms. Molecules formed in several vibrational and rotational levels are transferred by an optical pumping mechanism in the absolute rovibronic ground level (ν = J = 0) or, alternatively, into other selected rotational levels of the electronic ground state. The main idea of the process is to make the target level not accessible ('dark') to the optical excitation. The suppression of the optical frequencies necessary to make a chosen state dark is obtained by spectral shaping of the excitation laser used for the optical pumping. Molecules present in this state cannot absorb photons because the laser does not provide the necessary resonant frequencies. While a broadband laser is dedicated to cool the vibrational degrees of freedom, a second narrowband laser is used to cool the rotational one because the small rotational splitting of Cs2 levels requires a narrowband source. This method is very general indeed. Simulations, for the cesium case are in very good agreement with the experiment, show that it can be applied to many other molecules. Furthermore, it could pave the way to the optical manipulation of molecular beams, to direct laser cooling of molecules and beam collimation with possible lithography applications. (author)
Abstract (French)
Cette these traite de la manipulation des deux degres de libertes internes des molecules, que sont la rotation et la vibration. Il s'agit de transferer par un mecanisme de pompage optique les molecules formees dans plusieurs niveaux vibrationnels et rotationnels vers le niveau rovibrationnel absolu (J = ν = 0). La demonstration experimentale est effectuee sur des molecules froides de cesium formees par photoassociation d'atomes froids. Le pompage optique est de plus demontre vers d'autres niveaux rotationnels du niveau vibrationnel fondamental. Le niveau cible est rendu noir par faconnage du spectre laser, c'est-a-dire que les molecules qui l'occupent ne peuvent plus absorber de photons du fait que le laser ne fournit pas les frequences resonnantes necessaires. Dans le cas du cesium, la faible separation en energie entre les niveaux rotationnels necessite une source spectralement fine. En effet, un laser large bande est dedie au refroidissement de la vibration et un second laser, plus fin spectralement, est utilise pour le refroidissement de la rotation. La methode demontree est tres generale. Des simulations, en tres bon accord avec l'experience, montrent qu'elle peut etre appliquee a d'autres molecules. Une application a des jets moleculaires est aussi discutee. Elle pourrait permettre d'ouvrir la voie a un refroidissement laser et une collimation de jet avec d'eventuelles applications de lithographie. (auteur)
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Additional titles
- Original title (French)
- Pompage Rovibrationnel Optique Des Molecules De Cesium
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 188 p.
- Report number
- FRNC-TH--13753
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 54002462
- Subject category
- S74: ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ATOMIC CLUSTERS; CESIUM; EVAPORATIVE COOLING; LASER RADIATION; OPTICAL PUMPING; ROTATIONAL STATES; SELECTION RULES; VIBRATIONAL STATES
- Descriptors DEC
- ALKALI METALS; COOLING; ELECTROMAGNETIC RADIATION; ELEMENTS; ENERGY LEVELS; EXCITED STATES; METALS; PUMPING; RADIATIONS
Optional Information
- Notes
- 174 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses