Un piégegage cohérent de population à trois photons
Un ion unique piégé et refroidi par laser est un objet parfait pour étudier des protocoles d'interaction laser cohérente. À deux photons, le paradigme des processus cohérents d'interaction est le piégeage cohérent de population (CPT), qui se manifeste par une raie noire dans le spectre de fluorescence. Nous avons utilisé la perte de cohérence induite par l'effet Doppler sur un tel piégeage pour quantifier le micro-mouvement en excès d'un ion unique de calcium (ici). L'extension du concept de CPT à une résonance à trois photons permet l'annulation exacte de l'effet Doppler du premier ordre. Dans ces conditions, un protocole dérivé du CPT peut alors être appliqué à un nuage d'ions aussi bien qu'à un ion unique. Ce protocole peut utiliser la résonance noire pour proposer un étalon de fréquence THz ou bien exploiter le CPT pour mener un transfert cohérent de population du genre STIRAP, entre deux états métastables des ions de la famille du calcium.
Les travaux préliminaires ayant permis le compréhension et la mise en évidence des propriétés de la résonance noire à trois photons ont été conduits en collaboration avec Giovanna Morigi and Juergen Eschner, maintenant à Säarbrucken. La première démonstration expérimentale d'une raie noire à trois photons sur un nuage de plusieurs centaines d'ions n'était pas totalement sans effet Doppler. Elle repose sur le transfert de cohérence de phase entre trois lasers par l'intermédiaire d'un peigne de fréquence.