– CAROL

Dans ce projet, nous proposons d'exploiter les propriétés uniques des atomes refroidis par laser afin de réaliser expérimentalement un laser aléatoire avec les atomes froids et d'étudier des questions fondamentales de la diffusion multiple dans un milieu avec gain. Ce projet de recherche doit être compris dans le contexte de la recherche de la localisation forte (d'Anderson) de la lumière dans des milieux désordonnés. Les atomes froids sont apparus dans ce domaine comme système intéressant et intrigant permettant d'aborder des questions nouvelles en comparaison aux échantillons à semi-conducteurs. Le groupe à Nice a joué un rôle dominant dans ce domaine pendant les dernières années. La possibilité d'ajouter du gain aux vapeurs atomiques froides permet de suivre le chemin ouvert par plusieurs groupes qui utilisent des échantillons à semi-conducteurs. Nous nous proposons d'étudier divers mécanismes de gain dans le régime de grande épaisseur optique par des techniques de spectroscopie pompe-sonde. Une partie importante de ce projet sera ainsi consacrée à l'analyse quantitative du gain maximum qu'il sera possible d'obtenir dans une vapeur d'atomes froids et qui pourra être combiné avec la diffusion multiple. L'implémentation des techniques expérimentales telles que la corrélation de photon sera d'abord employée dans des systèmes passifs (en absence de pompes, c.-à-d. sans gain) pour étudier la « diffusing-wave spectroscopy » avec les atomes froids, où des fluctuations d'intensité augmentées par la diffusion multiple sont provoquées par le mouvement atomique. Les effets collectifs tels que la superradiance pourraient également être étudiés en l'absence des faisceaux de pompe et exploiteront les cohérences optiques des nombreux atomes dans le nuage. La combinaison de la diffusion multiple et du gain devrait alors nous permettre d'atteindre le régime du laser aléatoire incohérent. Dans ce régime, où la densité est trop basse pour atteindre la localisation forte, les propriétés de la lumière émise en termes de spectre et de statistique de photon contribueront à la discussion et à la recherche du laser aléatoire avec la rétroaction cohérente. Ce régime apparaît lorsque les effets d'interférence en diffusion multiple deviennent importants, comme prévu pour la localisation forte de la lumière. Nous combinerons l'expertise du groupe de Nice et ses collaborations existantes avec l'expertise des groupes de Paris et de Grenoble, experts en matière de diffusion multiple et d'effets non linéaires. Les objectifs de ce projet peuvent être énumérés dans les catégories suivantes, tout reliées à l'étude de la localisation de la lumière en vapeurs atomiques froides : * Limite de diffusion faible dans un système passif * Atomes froids et gain * Laser aléatoire incohérent * Optique quantique et diffusion multiple avec les atomes froids * Diffusion multiple dans des milieux froids denses et effets collectifs Les résultats prévus pendant la période de 3 ans incluent l'optimisation du nuage des atomes froids, la « diffusing-wave spectroscopy » avec des atomes froids, l'étude de divers mécanismes de gain en utilisant les atomes froids, un laser aléatoire incohérent avec les atomes froids et l'optique quantique en utilisant les atomes froids en absence et en présence de gain.