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Le pompage optique est un procédé qui utilise la lumière pour exciter les électrons d'un atome ou d' une molécule , en les faisant passer d'un niveau d'énergie inférieur à un niveau supérieur. Il est couramment utilisé dans la construction des lasers pour exciter le milieu actif et ainsi obtenir une inversion de population . Cette technique a été mise au point par Alfred Kastler, lauréat du prix Nobel de physique en 1966 , au début des années 1950.
Le pompage optique est également utilisé pour pomper cycliquement des électrons liés à un atome ou une molécule vers un état quantique bien défini . Dans le cas le plus simple du pompage optique cohérent à deux niveaux d'une espèce atomique contenant un seul électron de valence , cela signifie que l'électron est pompé de manière cohérente vers un seul sous-niveau hyperfin (noté
En pratique, un pompage optique parfaitement cohérent peut ne pas se produire en raison de l'élargissement de la largeur de raie d'une transition par la puissance et d'effets indésirables tels que le piégeage par structure hyperfine et le piégeage par rayonnement . Par conséquent, l'orientation de l'atome dépend plus généralement de la fréquence, de l'intensité, de la polarisation et de la largeur de bande spectrale du laser, ainsi que de la largeur de raie et de la probabilité de transition de la transition absorbante.
On trouve couramment dans les laboratoires de physique de premier cycle une expérience de pompage optique, utilisant des isotopes gazeux de rubidium et démontrant la capacité du rayonnement électromagnétique radiofréquence (MHz) à pomper et dépomper efficacement ces isotopes .