27 mars 2018 (Paris) – Soutenance de thèse de François Tricot

François Tricot soutiendra sa thèse le mardi 27 mars 2018 à 13h30 sur le sujet « Analyse et réduction des sources d’instabilité de fréquence dans une horloge CPT compacte », préparée au SYRTE sous la direction de Stéphane Guérandel.

La soutenance aura lieu dans l’amphithéâtre de l’Institut d’Astrophysique de Paris (IAP), devant un jury composé de Agnès Maître, Frédéric Du Burck, Vincent Giordano, Virgile Hermann et Jean-Marc Lesage. L’entrée se fera au 77 avenue Denfer-Rochereau, 75014 Paris.

Résumé : Ce travail de recherche effectué dans le cadre d’un contrat CIFRE-Défense porte sur l’étude des sources d’instabilité de fréquence d’une horloge atomique basée sur le piégeage cohérent de population. L’objectif est de démontrer une stabilité de fréquence d’horloge de l’ordre de 10-13τ-1/2  jusque 10 000 s. Une cellule de vapeur de césium est utilisée avec un schéma d’excitation à fort contraste en utilisant des polarisations linéaires croisées et une interrogation impulsionnelle de type Ramsey. Une première partie d’abord consacrée aux sources de bruit à court terme présente les travaux réalisés pour réduire le bruit de phase et le bruit de puissance laser, limitant tous deux les performances de l’horloge à 1 s d’intégration. L’optimisation de la chaine micro-onde avec un nouvel oscillateur local, et la réalisation d’un asservissement de puissance performant ont permis d’améliorer la stabilité de fréquence à 2,3×10-13 à 1 s. L’analyse des fluctuations des paramètres de fonctionnement (puissance laser, champ magnétique, température, etc.) et la mesure de la fréquence d’horloge montrent que les variations de fréquence à moyen terme sont majoritairement limitées par les variations de puissance laser et celles du champ magnétique à 2×10-14 à 2 000 s. Ces analyses démontrent aussi que les fluctuations de puissance laser, malgré l’asservissement, sont liées aux fluctuations de polarisation via les fluctuations de température de l’expérience. Pour finir, des études d’un laser bifréquence et bipolarisation pour une horloge CPT compacte sont présentées, ouvrant la voie vers l’industrialisation en réduisant le banc optique.

Mots clés : horloge atomique, cellule de vapeur, piégeage cohérent de population, franges de Ramsey, effet Dick, bruit d’intensité, stabilité de fréquence.