Pompage optique doublement sélectif en vitesses

The velocity selective optical pumping (V.S.O.P.) method is generalized to the selection of two components of the atomic velocities. Two pump beams with different directions are used and the signal obtained is due to crossed non-linear effects, proportional to both beam intensities. A third coplanar beam is used for detection, all three beams originating from the same laser. Theory predicts that a series of different signals can be obtained by this method, corresponding to various atomic observables (population, orientation, alignment) which are pumped or detected, depending on the beam polarizations. We discuss the shape of the various signals as well as the geometrical conditions leading to Doppler-free curves. Finally experiments with metastable neon atoms are described ; their results agree with the theory.La méthode du pompage optique sélectif en vitesses est étendue à la sélection de deux composantes de la vitesse des atomes, grâce à l'utilisation de deux faisceaux de pompage de directions différentes, et à l'observation d'effets croisés non linéaires, proportionnels à l'intensité de chacun des faisceaux. Un troisième faisceau, coplanaire avec les deux précédents, sert à la détection, les trois faisceaux étant issus du même laser. On obtient par cette méthode toute une série de signaux correspondant aux différentes observables atomiques (population, orientation, alignement) que l'on peut créer ou détecter, suivant le choix de la polarisation de chacun des faisceaux. On discute dans cet article la nature et la forme de ces signaux, ainsi que les conditions géométriques dans lesquelles ils ne sont pas élargis par l'effet Doppler. On décrit enfin une expérience réalisée avec des atomes de néon métastables où un certain nombre de ces signaux ont été observés