Durante el gobierno de la Unidad Popular fue nombrado gerente general de la industria pesada de la Corporación de Fomento de la Producción. Tras el golpe de Estado del 11 de septiembre de 1973, fue detenido y trasladado a la Academia de Guerra Aérea, donde fue torturado por sus propios subalternos. Posteriormente fue llevado a la Cárcel Pública de Santiago, ocupando una celda conjunta a la del general Alberto Bachelet. Entre los demás detenidos estaba el general Ernesto Galaz. Poblete fue acusado junto a los otros uniformados de "sedición y traición" a la patria, en un juicio caratulado "Aviación contra Bachelet y otros". Mientras estaba detenido fue testigo de la muerte del general Bachelet producto de la tortura recibida. En 1974 fue condenado a 10 años de prisión por un consejo de guerra, pero el rey Balduino I de Bélgica intercedió ante Pinochet para lograr la libertad de Poblete.