LES TRANSITIONS MULTIPHOTONIQUES

Résumé
Dans cet article, on s'intéresse aux transitions atomiques dans lesquelles un atome absorbe simultanément plusieurs photons issus d'un rayonnement laser. On étudie tout particulièrement l'excitation multiphotonique ainsi que l'ionisation multiphotonique des atomes. Les transitions multiphotoniques présentent un double aspect faisant ressortir les propriétés atomiques et les propriétés du rayonnement laser utilisé : fréquence, cohérence et polarisation. Ainsi en faisant varier la fréquence du rayonnement laser, il se produit une résonance avec un état atomique intermédiaire chaque fois que l'énergie d'un nombre entier de photons coïncide avec l'énergie d'un état atomique perturbé par le champ laser. Dans ce cas, la probabilité de la transition multiphotonique peut augmenter de plusieurs ordres de grandeur. En outre, les transitions multiphotoniques se révèlent particulièrement sensibles aux propriétés statistiques de la lumière laser. Enfin, les transitions à deux photons ont donné naissance à la spectroscopie d'absorption à deux photons sans élargissement Doppler, permettant ainsi d'étudier les niveaux atomiques à la précision de la largeur naturelle.

Abstract
This paper is concerned by atomic transitions where an atom simultaneously absorbs several photons from a laser radiation. Multiphoton excitation and multiphoton ionization are especially investigated. Multiphoton transitions emphasize both atomic properties and laser properties, namely : frequency, coherence, and polarization. The multiphoton transition rate, as a function of the laser frequency, exhibits a typical resonant character when the energy of an integer number of photons is close to the energy of an atomic level shifted under the influence of the laser field. A resonant enhancement of several orders of magnitude in the multiphoton transition rate can be observed. Furthermore, multiphoton transitions are very sensitive to the statistical properties of the laser radiation. Lastly, two-photon transitions led to Doppler-free two-photon spectroscopy where atomic levels can be investigated within the natural width accuracy.