Thèse de Marylise Marchenay

09 December 2020 par Eric Rostang
La soutenance de thèse de Marylise Marchenay, doctorante au laboratoire de l'équipe CIML, aura lieu le 18 décembre 2020 à 9h, heure de Paris, en visioconférence depuis la Salle du conseil, laboratoire PIIM, service 322 à Saint-Jérôme, dans le respect des mesures de distance sociale et selon les règles établies par l'Université d'Aix-Marseille. La liaison vidéo sera assurée avant la soutenance.

Intérêt d’un piège multipolaire pour améliorer la fréquence
la stabilité des horloges à micro-ondes basées sur des ions confinés
Discipline : Physique et sciences de la matière & spécialité : Optique, photonique et traitement des images

Jury :

  • Luca GUIDONI – University of Paris – Referee
  • Roland WESTER – University of Innsbruck – Referee
  • Michael DREWSEN – Aarhus University – Examiner
  • Tanja MEHLSTAUBLER – Leibniz University – Examiner
  • Richard THOMPSON – Imperial College London – Examiner
  • Frédéric ZOLLA – Aix-Marseille University – Examiner
  • Caroline CHAMPENOIS – Aix-Marseille University – Supervisor

Résumé

Les propriétés de stabilité des pièges radiofréquence en font une technologie de choix pour la conception d’horloges micro-ondes à ions confinés embarquées pour les applications de navigation en espace lointain. Le principal effet limitant la stabilité en fréquence de ces horloges est le décalage en fréquence induit par l’effet Doppler du second ordre qui fluctue avec le nombre d’ions piégés. L’utilisation de pièges radiofréquence multipolaires dans la conception d’horloges micro-ondes est motivée par une réduction structurelle de la composante du mouvement des ions entraînée par le champ radiofréquence avec l’augmentation de l’ordre du champ multipolaire. Les réalisations expérimentales (NASA-JPL) d’horloges micro-ondes à ions confinés impliquant des pièges multipolaires d’ordre supérieur ont démontré un gain en stabilité, mais aucune mesure directe n’a encore été entreprise pour distinguer si ce gain est une conséquence directe du nombre d’électrodes dans le piège ou d’une optimisation globale de l’ensemble de l’installation. L’un des objectifs de l’expérience TADOTI est de réaliser une mesure comparative de la distribution de vitesse d’un nuage d’ion Ca+ refroidi par laser et piégé dans un piège quadripolaire et dans un piège octupolaire. Les observations d’échantillons froids ont montré une distribution spatiale non homogène des particules piégées avec un regroupement des ions dans des puits de potentiel locaux. Les simulations attribuent cette organisation à une rupture de symétrie dans le piège, induite par une erreur réaliste du positionnement des électrodes. Une condition préalable de la caractérisation de la distribution de vitesse est de rétablir la symétrie du potentiel dans l’octupole en ajustant la tension RF appliquée à chaque électrode. Cette thèse se concentre sur la description analytique des perturbations du potentiel induites par la déformation structurelle du piège, et propose un protocole de caractérisation et de compensation des perturbations, basé sur la localisation des ions refroidis par laser dans le piège. Ces outils peuvent être utilisés pour contrôler entièrement la position radiale des trois nuages d’ions parallèles dans l’octupole.

Mots-clés: Ions piégés, Métrologie des fréquences, Refroidissement laser, Effet Doppler, Piège radio-fréquence, Octupole.

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