Post-doctoral position (H/F): continuous superradiant lasing from a cold atomic beam

Missions :
La personne recrutée en post-doctorat contribuera à des expériences aboutissant en la réalisation d’un laser superradiant en régime continu. Le système consiste en un jet d’atomes de strontium, excités sur une raie étroite, passant au sein d’une cavité optique. Le phénomène de superradiance doit assurer une émission continue, qui présente un fort intérêt en tant que référence de fréquence – brique de base d’une horloge optique atomique. La personne recrutée nous rejoindra pour les premières expériences sur un dispositif expérimental nouvellement construit : perfection des protocoles de préparation du jet atomique ; première étude fondamentale des régimes de fonctionnement de cette nouvelle source de lumière ; caractérisation des propriétés de la lumière, en lien avec plusieurs équipes de métrologie, permettant d’apprendre les perspectives d’applications de ces systèmes. La réalisation du régime continu serait une première mondiale, avec un fort impact en vue d’applications à la métrologie des fréquences.
Activités :
La personne recrutée en post-doctorat rejoindra le groupe Gaz Quantiques Magnétiques du Laboratoire de Physique des Lasers. Son objectif sera de réaliser les premières études scientifiques du comportement d’un laser superradiant basé sur un jet d’atomes continu, refroidi par laser. Le travail est à l’interface de la physique fondamentale, avec l’étude d’un système quantique ouvert présentant de fortes corrélations quantiques ; et de l’application à la métrologie des fréquences, vu la très faible sensibilité spectrale de cette source vis-à-vis des perturbations de la cavité optique - contrairement à un laser « usuel ».
Les outils techniques de base de cette activité sont les lasers continus, les systèmes ultravides, les systèmes d’asservissements. La personne recrutée ainsi que l’équipe développeront de plus ensemble de nouvelles compétences en détection et en méthodes de métrologie des fréquences : mesures de corrélations de photons, mesures de spectre, et in fine comparaison avec une référence de fréquence externe fournie par le laboratoire de métrologie LNE-SYRTE et disséminé par le réseau Refimeve+.

Contexte de travail :
Le laser superradiant est un système prometteur en tant qu’’horloge active. Plusieurs réalisations spectaculaires ont été obtenues ces dernières années, sans toutefois jamais être compatibles avec un régime permanent. Notre dispositif tire parti d’une raie « modérément » étroite (7 kHz) et d’un phénomène d’affinement spectral pour réaliser à moindre complexité un régime continu à partir d’un jet d’atomes froids, sans jamais totalement piéger les atomes. L’approche suit ainsi une avenue différente de la plupart des projets actuels, qui ciblent une opération sur une raie extrêmement fine, et une méthode plus complexe de manipulation d’atomes ultra-froids.
L’activité se déroulera au sein du Laboratoire de Physique des Lasers. Le groupe Gaz Quantique
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