J. Phys. France 38, 1185-1200 (1977)
DOI: 10.1051/jphys:0197700380100118500

Pompage optique et absorption saturée d'un faisceau d'ions rapides superposé à un faisceau laser continu

F. Beguin, M.L. Gaillard, H. Winter et G. Meunier

Université de Lyon I, Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire Campus de la Doua, 69621 Villeurbanne, France

Abstract
The use of a superimposed beam geometry strongly increases the interaction time between a laser wave and an accelerated ionic beam, without loosing the well known advantages of fast ion beams (Doppler tuning, time resolution, absence of collisions). As an example of the possibilities of this technique we have experimentally obtained the optical pumping of odd stable isotopes of Ba+, that we have studied in flight with two independant détection channels. Saturation effects observed with a resonant excitation by a single mode-laser are explained using a three level system. Some other possibilities of this technique are discussed with a particular interest for those applicable to atomic or molecular singly charged ion spectroscopy.

Résumé
Nous démontrons que l'utilisation d'une géométrie à faisceaux superposés permet d'accroître considérablement la durée de l'interaction entre une onde laser et les ions d'un faisceau accéléré sans perdre pour autant les avantages traditionnels des faisceaux rapides (accord Doppler, absence de collisions, résolution en temps). Afin d'illustrer les possibilités de cette technique, nous avons réalisé expérimentalement le pompage optique des faisceaux de divers isotopes de Ba+, que nous avons pu étudier en transitoire à l'aide de deux voies de détection totalement indépendantes. Les effets de saturation observés en excitation laser monomode sont interprétés rigoureusement à l'aide d'un modèle simple à trois niveaux. Diverses applications possibles de cette technique sont discutées avec une importance particulière attribuée à celles qui concernent la spectroscopie des ions (atomiques ou moléculaires) monochargés.

PACS
3280B - Level crossing and optical pumping.
39 - Instrumentation and techniques for atomic and molecular physics.

Key words
atomic beams -- atomic spectra -- barium -- optical pumping -- optical saturable absorption