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Comptes Rendus Physique
Volume 15, n° 10
pages 875-883 (décembre 2014)
Doi : 10.1016/j.crhy.2014.10.009
The Sagnac effect: 20 years of development in matter-wave interferometry
L'effet Sagnac : 20 ans de développements des interféromètres à ondes de matière
 

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 

Corresponding author.
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.

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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.

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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


1  In 1996, Oberthaler et al. [[17]] also carried out sensitive rotation measurements with atoms using a Moiré deflectometer—a device consisting of an atomic beam and three mechanical gratings that can be considered the classical analog of a matter-wave interferometer. No quantum interference was involved in these measurements.
2  Readers may view, browse, and/or download material for temporary copying purposes only, provided these uses are for noncommercial personal purposes. Except as provided by law, this material may not be further reproduced, distributed, transmitted, modified, adapted, performed, displayed, published, or sold in whole or part, without prior written permission from the American Physical Society.


© 2014  Académie des sciences@@#104156@@© 1991  by the American Physical Society.. Published by Elsevier Masson SAS de la part de Académie des sciences@@#104157@@© 1997  by the American Physical Society.. Published by Elsevier Masson SAS de la part de Académie des sciences@@#104157@@© 2006  by the American Physical Society.. Published by Elsevier Masson SAS de la part de Académie des sciences@@#104157@@
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