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Theses Year : 2004

Contribution to the theory of atom interferometers

Contribution à la théorie des interféromètres atomiques

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Abstract

This dissertation relates to the study of atom interferometers. It consists of theoretical developments and more practical parts (modeling). As regards modeling, this work explains how to obtain a general analytical expression of the fringes signal, which particularly accounts for the simultaneous action of all the inertial and gravitational fields whose representative potential is at most quadratic in position and momentum (rotations, accelerations, gradients of acceleration, gravitational waves...), as well as the dispersive structuring due to atomic beam splitters in the presence of such external fields (velocity selection, anomalous dispersion and Borrmann effect). From a theoretical point of view, this thesis develops new tools of atom optics. They deal with the propagation of matter waves in unspecified inertial and gravitational fields (extension of the ABCD formalism using first integral operators), the study of laser beam splitters in the presence of some of these fields (generalized ttt scheme, strong fields ttt modelings, generalized Borrmann effect...), as well as the highlight of symplectic invariants which are very useful for the interpretation and the simplification of the phase shift expression (“homologous paths” and “four end points theorem”).
Le présent mémoire porte sur l'étude des interféromètres à ondes de matière. Il comporte des développements théoriques et des parties plus pratiques (modélisations). En matière de modélisation, le résultat principal est l'obtention d'une expression analytique très générale du signal de franges, qui rend notamment compte de l'action simultanée de tous les champs inertiels et gravitationnels dont le potentiel représentatif est de degré au plus deux en position et impulsion (rotations, accélérations, gradients d'accélération, ondes gravitationnelles...), ainsi que de la structuration dispersive due aux séparatrices atomiques en présence de tels champs extérieurs (sélectivité en vitesse, dispersion anormale et effet Borrmann). Au plan théorique, ce mémoire développe de nouveaux outils d'optique atomique, concernant aussi bien la propagation d'ondes matérielles dans des champs inertiels et gravitationnels quelconques (généralisation du formalisme ABCD par la théorie des opérateurs intégrales premières), que l'étude des séparatrices laser en présence de certains de ces champs (schéma ttt généralisé, modélisations ttt champs forts , effet Borrmann généralisé...), ou encore la mise en évidence d'invariants symplectiques utiles à l'interprétation et à la simplification de l'expression des déphasages (notion de chemins homologues et théorème des quatre points finaux).
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tel-00007967 , version 2 (13-01-2005)

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  • HAL Id : tel-00007967 , version 2

Cite

Charles Antoine. Contribution à la théorie des interféromètres atomiques. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00007967v2⟩
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