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Di Domenico, Gianni

Nom
Di Domenico, Gianni
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Fonction
Maître-assistant
Identifiants
https://libra.unine.ch/handle/123456789/477

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  • Publication
    Métadonnées seulement
    Pump-probe spectroscopy and velocimetry of cold atoms in a slow beam
    (2001)
    Di Domenico, Gianni 
    ;
    Mileti, Gaetano 
    ;
    Thomann, Pierre 
    In this paper we report on the first purely "pump-probe" nonlinear laser spectroscopy results in a slow atomic beam. We have observed Raman, Rayleigh, and recoil-induced resonances (RIR) in a continuous beam of slow and cold cesium atoms extracted from a two-dimensional (2D) magneto-optical-trap (MOT) with the moving molasses technique. The RIR enabled us to measure the velocity distribution. therefore the average speed (0.6-4 m/s) and temperature (50-500 muK) of the atomic beam. Compared to time of flight, this technique has the advantage of being local, more sensitive in the low-velocity regime (v
  • Publication
    Accès libre
    Experimental Validation of a Simple Approximation to Determine the Linewidth of a Laser from its Frequency Noise Spectrum
    (2012-7-2)
    Bucalovic, Nikola 
    ;
    Dolgovskiy, Vladimir 
    ;
    Schori, Christian 
    ;
    Thomann, Pierre 
    ;
    Di Domenico, Gianni 
    ;
    Schilt, Stephane 
    Laser frequency fluctuations can be characterized either comprehensively by the frequency noise spectrum or in a simple but incomplete manner by the laser linewidth. A formal relation exists to calculate the linewidth from the frequency noise spectrum, but it is laborious to apply in practice. We recently proposed a much simpler geometrical approximation applicable to any arbitrary frequency noise spectrum. Here we present an experimental validation of this approximation using laser sources of different spectral characteristics. For each of them, we measured both the frequency noise spectrum to calculate the approximate linewidth and the actual linewidth directly. We observe a very good agreement between the approximate and directly measured linewidths over a broad range of values (from kilohertz to megahertz) and for significantly different laser line shapes.
  • Publication
    Accès libre
    On the Stability of Optical Lattices
    (2005)
    Di Domenico, Gianni 
    ;
    Castagna, N.
    ;
    Plimmer, M. D.
    ;
    Thomann, Pierre 
    ;
    Taichenachev, A.V.
    ;
    Yudin, V.I.
    In this article, we present an analysis of the stability of optical lattices. Starting with the study of an unstable optical lattice, we establish a necessary and sufficient condition for intrinsic phase stability and discuss two practical solutions to fulfill this condition, namely, minimal and folded optical lattices. We then present a particular example of a two-dimensional folded optical lattice, which has the advantages of being symmetric, possessing power recycling, and having a convenient geometry. We have used this lattice for laser collimation of a continuous cesium beam in a fountain geometry.
  • Publication
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    Collimation d'un jet continu d'atomes de césium par refroidissement laser
    Di Domenico, Gianni 
    ;
    Thomann, Pierre 
    Ce travail de recherche s'inscrit dans le cadre du développement d'une horloge atomique à fontaine, FOCS-1, à l'Observatoire cantonal de Neuchâtel. FOCS-1 est un étalon de fréquence qui utilise un jet continu d'atomes de césium froids, en géométrie de fontaine. Depuis la découverte du refroidissement d'atomes par laser, les jets d'atomes froids et lents (quelques mK et quelques m/s) jouent un rôle encore plus important dans les expériences de haute précision, en particulier dans les horloges atomiques à fontaine. Dans ce contexte, l'approche à jet continu suivie par l'Observatoire cantonal est intéressante parce qu'elle permet de diminuer de façon considérable tous les effets indésirables liés à la densité, ainsi que l'effet Dick qui est inévitable dans les jets pulsés. Toutefois, pour profiter pleinement de l'avantage de cette approche, nous devons augmenter le flux utile, et une façon d'y parvenir est de collimater le jet atomique, ce qui fait l'objet de ce travail de recherche. Pour effectuer la collimation, nous avons fait appel aux techniques les plus récentes de refroidissement d'atomes par laser. Nous utilisons un laser puissant et très désaccordé pour créer un réseau optique de dimension 2 dans lequel nous avons successivement piégé et refroidit les atomes jusqu'au niveau de vibration fondamental. Ce réseau optique utilise une géométrie originale qui a l'avantage de combiner stabilité intrinsèque de phase, symétrie, et recyclage de la lumière. Nous avons expérimenté plusieurs mécanismes de refroidissement: Sisyphe, sideband Raman dégénéré par effet Zeeman, et sideband Raman dégénéré par effet Stark. Avec le refroidissement sideband Raman dégénéré par effet Zeeman, nous avons obtenu une excellente collimation (diminution de la température transverse de 60 mK à 1.6 mK) bien que l'efficacité de capture reste assez faible, environ 10%. D'un autre côté, le refroidissement Sisyphe s'est avéré très efficace, environ 100%, et nous avons montré qu'il peut être utilisé pour une étape de pré-collimation avant le refroidissement sideband. Finalement, nous avons mené une étude préliminaire du refroidissement sideband Raman dégénéré par effet Stark. Bien que nous n'ayons pas observé de collimation, nous avons identifié quelques pistes pour y parvenir. Ce refroidissement présente un grand intérêt pour les horloges atomiques car il prépare les atomes dans un état insensible au champ magnétique.
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    Linewidth of a quantum cascade laser assessed from its frequency noise spectrum and impact of the current driver
    (2012-4-21)
    Tombez, Lionel 
    ;
    Schilt, Stephane 
    ;
    Di Francesco, Joab 
    ;
    Di Domenico, Gianni 
    ;
    Hofstetter, Daniel 
    ;
    Thomann, Pierre 
    We report on the measurement of the frequency noise properties of a 4.6-μm distributed-feedback quantum-cascade laser (QCL) operating in continuous wave near room temperature using a spectroscopic set-up. The flank of the R(14) ro-vibrational absorption line of carbon monoxide at 2196.6 cm^−1 is used to convert the frequency fluctuations of the laser into intensity fluctuations that are spectrally analyzed. We evaluate the influence of the laser driver on the observed QCL frequency noise and show how only a low-noise driver with a current noise density below ≈1 nA/√Hz allows observing the frequency noise of the laser itself, without any degradation induced by the current source. We also show how the laser FWHM linewidth, extracted from the frequency noise spectrum using a simple formula, can be drastically broadened at a rate of ≈1.6 MHz/(nA/√Hz) for higher current noise densities of the driver. The current noise of commercial QCL drivers can reach several nA/√Hz , leading to a broadening of the linewidth of our QCL of up to several megahertz. To remedy this limitation, we present a low-noise QCL driver with only 350 pA/√Hz current noise, which is suitable to observe the ≈550 kHz linewidth of our QCL.
  • Publication
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    Combined quantum state preparation and laser cooling of a continuous beam of cold atoms
    (2010)
    Di Domenico, Gianni 
    ;
    Devenoges, Laurent 
    ;
    Dumas, Claire
    ;
    Thomann, Pierre 
    We use two-laser optical pumping on a continuous atomic fountain in order to prepare cold cesium atoms in the same quantum ground state. A first laser excites the F=4 ground state to pump the atoms toward F=3 while a second π -polarized laser excites the F=3 -> F'=3 transition of the D2 line to produce Zeeman pumping toward m=0. To avoid trap states, we implement the first laser in a 2D optical lattice geometry, thereby creating polarization gradients. This configuration has the advantage of simultaneously producing Sisyphus cooling when the optical lattice laser is tuned between the F=4 -> F'=4 and F=4 -> F'=5 transitions of the D2 line, which is important to remove the heat produced by optical pumping. Detuning the frequency of the second π-polarized laser reveals the action of a new mechanism improving both laser cooling and state preparation efficiency. A physical interpretation of this mechanism is discussed.