The Sagnac effect: 20 years of development in matter-wave interferometry

• Published in: Comptes rendus. Physique Vol. 15; no. 10; pp. 875 - 883
• Main Authors: Barrett, Brynle, Geiger, Rémy, Dutta, Indranil, Meunier, Matthieu, Canuel, Benjamin, Gauguet, Alexandre, Bouyer, Philippe, Landragin, Arnaud
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Elsevier SAS 01.12.2014; Académie des sciences (Paris)
• Subjects: Astrophysics; Atom interferometry; Atomes froids; Atomic Physics; Cold atoms; Geophysics; Géophysique; Inertial navigation; Interaction lumière-matière; Interferometers; Interféromètre Sagnac à ondes de matière; Light-matter interactions; Matter-wave Sagnac interferometer; Mesures de précision; Navigation; Navigation inertielle; Photons; Physics; Precision measurements; Sagnac effect; State of the art; Stimulated Raman transitions; Transitions Raman stimulées; Light-matter interactions; Navigation inertielle; Matter-wave Sagnac interferometer; Geophysics; Géophysique; Mesures de précision; Precision measurements; Interaction lumière-matière; Inertial navigation; Transitions Raman stimulées; Stimulated Raman transitions; Cold atoms; Interféromètre Sagnac à ondes de matière; Atomes froids
• ISSN: 1631-0705; 1878-1535; 1878-1535
• DOI: 10.1016/j.crhy.2014.10.009

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. 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.