MULTIPLE SCATTERING OF LIGHT IN PRESENCE OF GAIN IN A CLOUD OF COLD ATOMS : TOWARDS A RANDOM LASER.

Description

The random laser is a new type of laser, whose feedback mechanism is provided by multiple scattering, in a random medium with gain. Our projet is to produce such a laser, with 85Rb cold atoms trapped in a magneto-optical trap, as gain and scattering medium. In this thesis, we present several process of gain in cold atoms, which we have studied theoretically and experimentally : Mollow gain, Raman Gain, and Four-wave Mixing. Each type of these gain, permit us to produce a classical laser, putting a Fabry-Pérot cavity around the atomic cloud. A study is already led on multiple scattering in presence of gain, in a preliminary part of the realization of a random laser.

Abstract (French)

Le laser aléatoire est un nouveau type de laser, dont les propriétés d'émission sont basées sur la diffusion multiple de lumière dans un milieu désordonné, en présence de gain. Nous avons comme projet de réaliser un tel laser aléatoire, avec comme milieu à gain un nuage d'atomes froids de 85Rb, piégés dans un piège magnéto-optique. Cette thèse présente les premières étapes de recherche, portant sur les processus de gain dans le nuage d'atomes. Nous avons étudié théoriquement et expérimentalement trois types de gain : le gain Mollow, le gain Raman, et le mélange à quatre ondes. L'existence de ces gains nous permet de produire de façon classique un laser, en plaçant le nuage d'atomes dans une cavité Fabry-Pérot ; ce qui représente une étape préliminaire, et essentielle, dans la réalisation d'un laser aléatoire. D'autre part, une étude est menée sur le comportement de la lumière diffusée par le nuage d'atome en présence de gain.

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