J. Phys. France 31, 173-194 (1970)
DOI: 10.1051/jphys:01970003102-3017300

Étude d'une nouvelle méthode permettant d'orienter, par pompage optique, des niveaux atomiques excités. Application à la mesure de la structure hyperfine de niveaux 1D de 3He

Milica Pavlovic et Franck Laloë

Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne de l'E. N. S., associé au C. N. R. S., Faculté des Sciences de Paris, France

Abstract
A new method for orienting excited states is reported ; the three following processes are involved : - a nuclear orientation in the ground state of the atoms is achieved by optical pumping ; - a R. F. discharge in the vapour populates the various excited levels of the atoms, without destroying the orientation of the nuclei ; - in each excited state, this nuclear orientation can be transformed by the hyperfine coupling aI. J in an electronic orientation, which can be easily detected by the polarisation of the emitted light. Theoritical study of the electronic orientation obtained by this method is presented as a function of the parameters of the excited state and of the static magnetic field. This method has been used to orient various excited levels of 3He. A detailed study of the effect of the hyperfine decoupling in the 3 1D, 4 1D and 5 1D levels has shown a good agreement between experimental results and theory, and yields a measurement of the hyperfine structure of these levels.

Résumé
On expose dans cet article une nouvelle méthode permettant d'orienter des états atomiques excités ; cette méthode fait intervenir les trois processus suivants : - on crée par pompage optique une orientation nucléaire dans l'état fondamental des atomes d'une vapeur ; - une décharge H. F. porte les atomes dans divers états excités, sans détruire leur orientation nucléaire. - l'orientation nucléaire ainsi obtenue dans chaque niveau excité peut être transformée en orientation électronique, par l'intermédiaire du couplage hyperfin aI. J ; la lumière émise par la décharge est alors polarisée. L'étude théorique de l'orientation électronique obtenue par cette méthode a été effectuée, de façon à mettre en évidence l'influence des diverses caractéristiques du niveau excité, ainsi que celle du champ magnétique. Cette méthode a été utilisée pour orienter divers niveaux excités de 3He. Une étude détaillée a été effectuée pour les niveaux 3 1D, 4 1 D et 5 1D, notamment dans le cas où un champ magnétique statique introduit un découplage hyperfin partiel ; ces expériences ont conduit à une mesure de la structure hyperfine de ces trois niveaux.

PACS
3280B - Level crossing and optical pumping.
3210F - Fine and hyperfine structure.

Key words
Optical pumping -- Nuclear orientation -- Excited state -- Atoms -- Helium 3 -- Hyperfine interactions -- Hyperfine structure -- Helium atoms