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The Sagnac effect: 20 years of development in matter-wave interferometry - 02/12/14

Doi : 10.1016/j.crhy.2014.10.009 
Brynle Barrett a, Rémy Geiger b, Indranil Dutta b, Matthieu Meunier b, Benjamin Canuel a, Alexandre Gauguet c, Philippe Bouyer a, Arnaud Landragin b,
a LP2N, IOGS, CNRS and Université de Bordeaux, rue François-Mitterrand, 33400 Talence, France 
b LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, CNRS and UPMC, 61, avenue de l'Observatoire, 75014 Paris, France 
c Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité (LCAR), CNRS, Université Paul-Sabatier, 118, route de Narbonne, 31062 Toulouse cedex 09, France 

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Abstract

Since the first atom interferometry experiments in 1991, measurements of rotation through the Sagnac effect in open-area atom interferometers have been investigated. These studies have demonstrated very high sensitivity that can compete with state-of-the-art optical Sagnac interferometers. Since the early 2000s, these developments have been motivated by possible applications in inertial guidance and geophysics. Most matter-wave interferometers that have been investigated since then are based on two-photon Raman transitions for the manipulation of atomic wave packets. Results from the two most studied configurations, a space-domain interferometer with atomic beams and a time-domain interferometer with cold atoms, are presented and compared. Finally, the latest generation of cold atom interferometers and their preliminary results are presented.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Depuis les premières expériences d'interférométrie atomique en 1991, les mesures de rotation basées sur l'effet Sagnac dans des interféromètres possédant une aire physique ont été envisagées. Les études expérimentales ont montré de très bons niveaux de sensibilité rivalisant avec l'état de l'art des interféromètres Sagnac dans le domaine optique. Depuis le début des années 2000, de tels développements ont été motivés par de possibles applications dans les domaines de la navigation inertielle et de la géophysique. La plupart des interféromètres à ondes de matière qui ont été étudiés depuis sont basés sur des transitions Raman à deux photons pour la manipulation des paquets d'ondes atomiques. Nous présentons et comparons ici les résultats portant sur les deux configurations les plus étudiées : un interféromètre dans le domaine spatial utilisant un jet atomique et un interféromètre dans le domaine temporel utilisant des atomes froids. Finalement, la dernière génération d'interféromètres à atomes froids et leurs résultats préliminaires sont présentés, ainsi que les perspectives d'évolution du domaine.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Matter-wave Sagnac interferometer, Light-matter interactions, Stimulated Raman transitions, Cold atoms, Precision measurements, Inertial navigation, Geophysics

Mots-clés : Interféromètre Sagnac à ondes de matière, Interaction lumière-matière, Transitions Raman stimulées, Atomes froids, Mesures de précision, Navigation inertielle, Géophysique


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Vol 15 - N° 10

P. 875-883 - décembre 2014 Retour au numéro
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  • A ring lasers array for fundamental physics
  • Angela Di Virgilio, Maria Allegrini, Alessandro Beghi, Jacopo Belfi, Nicolò Beverini, Filippo Bosi, Bachir Bouhadef, Massimo Calamai, Giorgio Carelli, Davide Cuccato, Enrico Maccioni, Antonello Ortolan, Giuseppe Passeggio, Alberto Porzio, Matteo Luca Ruggiero, Rosa Santagata, Angelo Tartaglia
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  • Large-area Sagnac atom interferometer with robust phase read out
  • Gunnar Tackmann, Peter Berg, Sven Abend, Christian Schubert, Wolfgang Ertmer, Ernst Maria Rasel

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