Optical pumping in 3He with a laser

Abstract
Optical pumping of ground state 3He has several peculiar features because nuclear polarization is first obtained in the metastable 2 3S state and then transferred to the ground state (indirect optical pumping); this introduces non-linearities in the equation of evolution of the populations. Here we present a numerical calculation of the kinetics of optical pumping in 3 He, which allows a detailed study of the influence of the characteristics of the pumping source (intensity, frequency, polarization). These characteristics can be conveniently varied with a laser, and we describe experiments with a 3He gas at room or low temperatures, and compare the results obtained to the numerical predictions.

Résumé
Le pompage optique de l'hélium 3 dans l'état fondamental présente certaines particularités liées au fait que la polarisation nucléaire est d'abord obtenue dans l'état métastable 2 3S et ensuite transférée à l'état fondamental (pompage optique indirect). Ceci introduit des non-linéarités dans les équations d'évolution des populations. Nous présentons ici un modèle numérique de la cinétique du pompage optique de l'hélium 3, qui permet une étude détaillée de l'influence des caractéristiques de la source de pompage (intensité, fréquence, polarisation). On peut jouer d'une façon commode sur ces paramètres à l'aide d'un laser et nous décrivons des expériences faites sur un gaz d'hélium 3 à température ordinaire et à basse température ; leurs résultats sont comparés aux prédictions numériques.