Institut France-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique – Sciences et Technologies (FEMTO-ST)

Demande de modification

http://www.femto-st.fr/fr/Departements-de-recherche/TEMPS-FREQUENCE/Presentation/ Catégorie : Institut de recherche ou de métrologie

Activités Temps-Fréquence :

Effectif : 72dont : 29 permanents, 43 non-permanents

BESANCON, France

Le Département Temps-Fréquence (TF), héritier de la tradition horlogère et métrologique franc-comtoise, met au point les gardiens de temps nécessaires aux applications high-tech les plus modernes : navigation spatiale, télécommunications, radar, etc. Il fédère les travaux dans le domaine des résonateurs et oscillateurs, des applications capteurs qui en dérivent, et de la métrologie des sources de fréquence. Le TF est par essence un département pluridisciplinaire où sont associés de nombreuses technologies et domaines scientifiques (électronique, hyperfréquence, acoustique, sciences et mise en forme des matériaux cristallins, MEMS, photonique, traitement du signal, physique atomique,...). Le DTF est composé de 3 équipes :
-l'équipe Acousto-électronique et Piézoélectricité (ACEPI) étudie les matériaux piézoélectriques monocristallins du point de vue propriétés fondamentales mais également mise en forme et usinage en vue d'applications pour le temps fréquence. L'objectif principal est de concevoir, réaliser et caractériser des résonateurs acoustiques à ondes de volume et l'électronique des oscillateurs destinés aux bases de temps ultra-stables et/ou aux applications capteurs.
- l'équipe Composants et Systèmes Micro-Acoustiques (CoSyMA) concernent deux classes d'applications : d'un côté, les sources de fréquence et les filtres, de l'autre, les capteurs. Au sein des deux secteurs applicatifs cités précédemment, les recherches de l'équipe poursuivent trois objectifs de natures différentes : L'amélioration des composants passifs RF exploitant les propriétés des ondes élastiques. L'élaboration de systèmes électroniques intégrant de tels composants pour les applications visées. Les modélisations mathématiques multiphysiques multi-échelles pour améliorer lla compréhension et la maîtrise du comportement de composants ou réseaux de composants passifs.
- l'équipe Ondes, Horloges, Métrologie et Systèmes (OHMS) est impliquée dans la réalisation de standards de fréquences secondaires et dans la caractérisation métrologique de phase d'oscillateurs et des fluctuations de fréquence. Elle est également partenaires du réseau FIRST-TF et de l'Equipex REFIMEVE + et porte l'Equipex OSCILLATOR-IMP.
Les trois grands thèmes développés au sein de l'équipe sont les suivants :
? Références de fréquences micro-ondes : - Oscillateurs Saphirs Cryogéniques - Micro-horloge atomique et horloge compacte
? Références de fréquences optiques : - Lasers stabilisés et génération de signaux micro-ondes bas bruit. Horloge optique à ion piégé. Connexion au réseau REFIMEVE+
? Métrologie et instrumentation TF : - Électronique numérique. Amélioration et suivi des potentialités de calibrage du LNE LTFB

Contribution à :
SCP-TIME
REFIMEVE+
OSCILLATOR-IMP

Collaborations à l'international :
Centre of Excellence for Engineered Quantum Systems (EQuS) de UWA, Australie (équipe de M. Tobar)
University of Carnegie Mellon, Pittsburg (G. Piazza)
INRiM
LTF

Crédit photo : Hubert RAGUET / FEMTO-ST / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

Expertise :

Oscillateurs
- Oscillateurs et synthèse RF et micro-onde
  - Technologies piézoélectriques• Oscillateurs à quartz ultra-stables et matériaux alternatifs
    Mise en forme des matériaux pour résonateurs acoustiques RF
    Caractérisations : identification des constantes résonateurs, comportement en bruit, sensibilité à la pression, à l'accélération
  - Technologies MEMS• Fabrication collective de Résonateurs BAW ultra-stables
  - Technologies micro-ondes• Conception d'oscillateurs sol et/ou embarquésOscillateurs saphir cryogéniques ADEV <1e-15
- Oscillateurs optiques, lasers
  - Lasers asservis sur cavité Fabry-Pérot• Conception, réalisation et caractérisation de lasers asservis en fréquence sur des cavités Fabry-Perot ultra-stables.
  - WGM, modes de galerie• Résonateurs à mode de galerie Micro comb
  - Peignes de fréquence• 2 peignes de fréquence : Contrôle et asservissements de peignes de fréquences optiques pour la caractérisation métrologique d'oscillateurs optique et pour la génération de signaux micro-ondes ultra-stables.
  - Sources laser• Caractérisation de bruit de fréquence et de puissance de sources lasers
Références atomiques
- Horloges micro-ondes et sous-systèmes associés
  - Horloges à piégeage cohérent de population (CPT)• Micro-Horloge atomique
    Horloge compacte Haute performance
  - Masers• 3 Masers à Hydrogène à disposition
- Horloges optiques et sous-systèmes associés
  - Horloges optiques à ions• Horloge compacte à ion Yb+ piégé sur puce
Synchronisation, transfert de fréquence et échelles de temps
- Liens micro-ondes
  - GNSS• Décodeur logiciel GPS, de la porteuse modulée radiofréquence à l'extraction des messages de navigation.
  - Systèmes à deux voies• Station microondes TWSTFT
- Liens optiques fibrés
  - Transfert de données sur réseau fibré• White Rabbit
  - Méthodes purement optiques• Transfert de signaux de référence optiques et RF par fibres optiques télécom. liens non-compensés pour les signaux RF type maser, liens compensés pour signaux optiques et micro-ondes ultra-purs (cavités, sapphirs cryos)
- Échelles de temps• UTC(OP)B {Point d'accés à UTC(OP)}
Méthodes spécifiques de métrologie temps-fréquence
- Étude des bruits
  - Bruit de phase, PLL• Banc de bruit de phase numérique agile pour une mesure directe des fluctuations de phase (sans mélangeur).
    Bancs de mesure du bruit propre de résonateurs acoustiques ultra-stables 50 kHz-5GHz (BAW, SAW, HBAR...)
    Acrédité COFRAC pour la mesure de bruit de phase de sources de fréquence
    Plusieurs prototypes d'instruments et d'instruments commerciaux
  - Bruit d'intensité• Modèles théoriques
    Interprétation de données
    Prototypes d'instruments à sensibilité ultime pour la mesure du bruit
  - Stabilité court à long terme• Banc de vieillissement de résonateurs acoustiques et oscillateurs RF
    Mesures de stabilité pour la caractérisation de références de fréquences, de systèmes, des perturbations (températures, vibrations) …
    Acrédité COFRAC pour la mesure de stabilité relative de fréquence
- Spectroscopie à ultra-haute résolution
  - Spectroscopie atomique• Spectroscopie par fluorescence.
    Spectroscopie par absorption dans une lampe à décharge.
- Chronométrie• Plusieurs instruments commerciaux pour la mesure d'intervalles de temps (resolution de quelques ps)
Techniques pour la métrologie temps-fréquence et applications
- Électronique
  - Électronique analogique• Développement de correcteur électroniques analogiques pour la réalisation d'asservissements.
    Amplificateur faible bruit
    Connaissances théoriques et expérimentales de conception d'éléctronique faible bruit DC/basse fréquence/RF/microondes
  - Électronique numérique• Développement sur microcontrôleurs et systèmes Linux embarqués, systèmes d'acquisition et de contrôle (0-500 MHz), environnement intégré buildroot.
    Plusieurs plateformes numériques (Red Pitaya, Zynq etc.)
    Bruit dans les systèmes numériques et FPGA
  - Acquisition, interfaces, convertisseurs• Bruit dans les convertisseurs ADC et DAC et dans les DDS
- Mécanique, Ultra-vide, Cryogénie• Techniques standards d'ultra-vide, groupes de pompage turbo, pompes ioniques, getters, meilleurs niveaux de pression sub 10-10 mbars.
  Cryogénérateurs à tubes pulsés, régulation à 5-6 K, 17 K, isolation des vibrations dues à la tête fibrée.
  Cryogénérateur à dilution 10 mK
- Optique
  - Optique guidée, fibres optiques spéciales• Génération de second harmonique dans un guide d'onde PPLN. caractérisation du bruit de phase associé.
  - Photodétecteurs haute sensibilité, faible bruit• Détection bas bruit de la fluorescence des ions piégés. tube photo-multiplicateur, caméra CCD bas-bruit.
- Techniques de refroidissement ou piégeage
  - Ions piégés• Piège de Paul surfacique, refroidissement Doppler
- Capteurs
  - Capteurs inertiels piézoélectriques, MEMS
  - Capteurs de pression

Secteurs Connectés :

Positionnement et navigation
- Radars• Oscillateurs à haute pureté spectrale
  Méthodes et équipement de mesure des oscillateurs haute pureté
Environnement et santé
- Physique atmosphérique• Mesure du délai ionosphérique par analyse du temps de vol de signal radiofréquence basse-fréquence.

Réseau FIRST-TF

Contact(s) FIRST-TF :