Activités Temps-Fréquence :
Effectif : 90dont : 40 permanents, 50 non-permanents
PARIS, France
Le SYRTE, plus particulièrement sa composante le LNE-SYRTE, est chargé par le Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE) de la responsabilité des références nationales de temps et de fréquence, de leur raccordement à l'international et de leur mise à disposition des utilisateurs. Il développe des programmes de recherches ambitieux dans le domaine du Temps-Fréquence, tout particulièrement concernant les étalons de fréquence micro-ondes et optiques, les échelles de temps, les moyens de comparaisons entre étalons de fréquences et de temps fonctionnant dans des domaines spectraux différents et/ou à grandes distances (continentales ou intercontinentales) les uns les autres. Pour ces travaux il utilise et met au point de nombreuses techniques expérimentales telles que la mécanique de précision et de l'ultra-vide, l'électronique RF et micro-ondes, l'optique, le refroidissement et manipulation d'atomes par lasers, la spectroscopie, la stabilitaion d'oscillateurs et de lasers, les peignes de fréquences optiques, etc. Il réalise et met à disposition l'unité de temps, la seconde, l'échelle de temps nationale UTC(OP) et le temps légal, et le temps atomique français TA(F) en partenariat avec un réseau de laboratoires français. Il collabore avec le Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) pour contribuer au temps de référence international UTC et ainsi assurer le raccordement de UTC(OP). Il effectue aussi des recherches de pointe dans le domaine des senseurs inertiels à interférométrie atomique, et est chargé par le LNE d'une mission en gravimétrie. Il applique toutes ces compétences dans d'autres domaines de recherche : physique fondamentale, géodésie, ondes gravitationnelles, etc. Il participe à des grands projets et réseaux dans tous ces domaines. Il a de nombreuses collaborations industrielles et s'attache au transfert de technologie vers l'industrie. D'autres composantes du SYRTE travaillent dans des domaines liés tels que le VLBI, les systèmes de référence célestes, la rotation de la Terre et l'histoire de l'astronomie et des sciences.
Contribution à :
UTC
Projets spatiaux : ACES/PHARAO, Galileo, EGNOS, LISA, Space Optical Clock (SOC)
EquipEx : REFIMEVE+, MIGA
Nombreux projets Européens H2020, JRP EURAMET/EMPIR
Collaborations à l'international :
Métrologie : BIPM, PTB, NPL, INRIM, et autres membres d'EURAMET
Recherche : MPQ Garching, Pennstate University, Université de Hannovre, Observatoire Royal de Belgique (ORB), Université de Sussex, Université de Ljubliana
Industrie : Menlo Systems, GMV, Airbus (ADS), TimeTech, Spectratime, Vremya-ch, Radiant Dye Lasers, Seven Solutions
Expertise :
- Oscillateurs
- Oscillateurs et synthèse RF et micro-onde
- Technologies micro-ondes• Oscillateurs et chaines de fréquences RF et micro-onde à bas-bruit de phasesynthèse micro-onde via sources optiques
- Oscillateurs disciplinés• PLL numériques et analogiques sur une large game de performances et de temps caracgtéristiques (de quelque centaines de nanosecondes à quelques jours de constante de temps de rétro-action)
- Oscillateurs optiques, lasers
- Lasers asservis sur cavité Fabry-Pérot• Réalisations et utilisation de multiples système (>10) à longueurs d'ondes visible et proche IR
Longueurs de cavité de 10 cm à 40 cm - Lasers asservis sur ligne à retard fibrée• Activité de R&D passée. Utilisation de systèmes existants dans certaines experiences
- Lasers asservis avec le Spectral Hole Burning (SHB)• Projet en cours. Asservissement digital. Systèmes cryogéniques en circuit fermé à très basses vibrations
- Lasers asservis sur raie atomique ou moléculaire• Plusieurs étalons de fréquences optiques très haute exactitude (2 Strontium Sr, 1 Mercure Hg)
Etalons de fréquences sur raie moléculaire (iode I2) compact à haute performance - Peignes de fréquence• Multiple systèmes fonctionnels (1 Ti:Saphire Titane Saphire, 5 Erbium Er-doped fiber systems).
Activité opérationnelle avec mesures en continu sur plusieurs mois
Transfert de pureté spectrale entre longueurs d'ondes optiques
Génération de signaux micro-ondes à très bas bruit de phase par peignes de fréquences Optiques - Sources laser• Développement de technologies de lasers en cavité étendues
Asservissement lasers sur cavité externes ou raies atomiques ou moléculaires
Asservissement d'amplitide de lasers
- Lasers asservis sur cavité Fabry-Pérot• Réalisations et utilisation de multiples système (>10) à longueurs d'ondes visible et proche IR
- Oscillateurs et synthèse RF et micro-onde
- Références atomiques
- Horloges micro-ondes et sous-systèmes associés
- Atomes froids• Fontaines à atomes froids
Horloge spatiale à atomes froids (ACES/PHARAO)
Horloges à refroidissement isotrope
Césium Cs, Rubidium Rb - Horloges à jet thermique• Activité passée de R&D et opération en continu pendant plusieurs années
- Horloges à pompage optique en cellule• Activité de R&D passée, transfert industriel
- Horloges à piégeage cohérent de population (CPT)• Interrogation continue.
Interrogation pulsée (Ramsey).
Génération des raies par modulation directe, par EOM, par verrouillage de phase (PLL).
Modulation de polarisation - Masers• Utilisation pour les échelles de temps
- Atomes froids• Fontaines à atomes froids
- Horloges optiques et sous-systèmes associés
- Horloges optiques à atomes neutres• 3 horloges de très haute performances (exactitude, sabilité) : 2 Strontium Sr, 1 Mercure Hg
Utilisation de détection non-destructive pour améliorer les performances de stabilité
- Horloges optiques à atomes neutres• 3 horloges de très haute performances (exactitude, sabilité) : 2 Strontium Sr, 1 Mercure Hg
- Horloges micro-ondes et sous-systèmes associés
- Synchronisation, transfert de fréquence et échelles de temps
- Liens micro-ondes
- GNSS• GPS, GLONASS, Galileo, EGNOS
Galileo System Time, EGNOS Network Time
Mono- et bi-fréquence, code et phase: P3, PPP, etc
Etalonnage relative et absolu des récepteurs - Systèmes à deux voies• Two Way Satellite Time and Frequency Transfer
Simulateur de satellite
Etalonnage
Code et phase
Radio logicielle
Modélisation du lien micro-onde de ACES - Liens radio• France Inter
- Liens filaires• Distribution locale de signaux temps fréquence haute performance
- GNSS• GPS, GLONASS, Galileo, EGNOS
- Liens optiques en espace libre
- Liens optiques impulsionnels en espace libre• Collaboration avec l'expérience T2L2 de OCA/Geoazur
- Liens optiques continus en espace libre• Activité de R&D passée
- Liens optiques fibrés
- Transfert de données sur réseau fibré• Transfert de temps et de fréquence sur réseau local et longue distance
Bi-fibre, uni-directionnel
Protocoles NTP, PTP, White Rabbit - Méthodes purement optiques• Transfert de porteuse optique ultra-stable
Canal noir bi-directionnel
Station laser répétitrice
Transfert RF et temps
- Transfert de données sur réseau fibré• Transfert de temps et de fréquence sur réseau local et longue distance
- Échelles de temps• Réalisation d'échelles de temps à très haute stabilité et exactitude, pilotées par étalons primaires et secondaires (fontaines atomiques, horloges optiques)
Réalisation de l'échelle de temps de référence nationale UTC(OP), la base du temps légal
Pilotage d'échelles de temps distantes
Réalisation du temps atomique français, TA(F)
- Liens micro-ondes
- Méthodes spécifiques de métrologie temps-fréquence
- Étude des bruits
- Bruit de phase, PLL• Domaines RF et micro-onde
Domaine optique
Très bas bruit de phase
Agilité en fréquence - Bruit d'intensité• Asservissement en amplitude de lasers continus et pulsés
- Stabilité court à long terme• Variances et déviations (Allan, Adev, Tdev, Mdev)
Stabilité d'oscillateurs et de lasers stabilisés
Stabilité d'horloges atomiques
Stabilité de techniques de transfert de temps-fréquence
- Bruit de phase, PLL• Domaines RF et micro-onde
- Étude des effets systématiques, Exactitude, Étalonnage
- Effets systématiques dans l'interaction atome-rayonnement• Rayonnement du corps noir
effets collisionels
déplacements lumineux
déphasage de cavité inhomogène aberration de front d'onde
effets Stark et Zeeman - Effets systématiques affectant les techniques de transfert• Délai ionosphérique
dispersion chromatique des fibres
étalonnage de délais électroniques (étalonnage)
- Effets systématiques dans l'interaction atome-rayonnement• Rayonnement du corps noir
- Spectroscopie à ultra-haute résolution
- Spectroscopie atomique• Références atomiques de fréquences (Césium Cs, Rubidium Rb, Strontium Sr, Mercure Hg, Europium 3+ Eu3+)
- Spectroscopie moléculaire• Références moléculaires (Iode I2)
- Étude des bruits
- Techniques pour la métrologie temps-fréquence et applications
- Électronique
- Électronique analogique• Conception, réalisation et caractérisation de circuits à très bas bruit de courant et de tension
photodiodes bas bruit DC jusqu'à micro-ondes
circuits RF et micro-ondes à très bas bruit de phase
circuits d'asservissement
multpilication et division de fréquences - Électronique numérique• Utilisation de convertisseur analogique-numérique, numérique analogique, FPGA , microcontrôleurs et pilotage par ordinateur d'expériences complexes
- Acquisition, interfaces, convertisseurs• Utilisation de convertisseur analogique-numérique, numérique analogique, fréquences d'échantillonages du kHz au GHz
- Électronique analogique• Conception, réalisation et caractérisation de circuits à très bas bruit de courant et de tension
- Mécanique, Ultra-vide, Cryogénie• Conception et réalisation mécanique de précisionconception et réalisation de sytèmes ultra-videutilisation et caractérisation de cryostat (4K) bas bruit
- Optique
- Optique guidée, fibres optiques spéciales• Utilisation de fibres SMF, PM, PCF à diverses longueurs d'ondes visible et proche IR
compensation active du bruit sur des fibres de quelques mêtres jusqu'à des distances continentales
séparateurs de faisceaux PM et SM à haute stabilité
cristaux non-linéaires fibrés en guides d'ondes - Photodétecteurs haute sensibilité, faible bruit• InGaAs Indium gallium arsenide et Si Silicium
photoconducteurs GaAs Arséniure de gallium
photodiode pin MUTC à haute linéarité - Contrôle des caractéristiques du faisceau optique• Profilometrie
Shack-Hartmann
mesure de stavilité de puissance et asservissement
mesure et asservissement d'instabilité de pointé
- Optique guidée, fibres optiques spéciales• Utilisation de fibres SMF, PM, PCF à diverses longueurs d'ondes visible et proche IR
- Techniques de refroidissement ou piégeage
- Refroidissement, piégeage d'atomes• Techniques de refroidissement laser : mélasse optique, pièges magnéto optiques (MOT) 2D et 3D, lumière isotrope, refroidissement évaporatif (optique, magnétique), réseaux optiques, pièges dipolaires, refroidissement et piégeage sur puce
Atomes ultra-froids
Réalisation de sources d'atomes froids (piège magnéto-optique 2D) sur commande
- Refroidissement, piégeage d'atomes• Techniques de refroidissement laser : mélasse optique, pièges magnéto optiques (MOT) 2D et 3D, lumière isotrope, refroidissement évaporatif (optique, magnétique), réseaux optiques, pièges dipolaires, refroidissement et piégeage sur puce
- Techniques d'interférométrie
- Techniques d'interférométrie atomique• Séparatrices optiques (Raman, Bragg)
Atomes en chute libre
Atomes piégés ou guidés
- Techniques d'interférométrie atomique• Séparatrices optiques (Raman, Bragg)
- Capteurs
- Capteurs inertiels atomiques• Gravimètres absolus, gradiomètres, gyromètres à atomes froids
Atomes froids en chute libre.
Atomes froids en réseau optique.
Atomes piégés et guidés sur puce atomique.
Accéléromètre de l'interféromètre géant MIGA
- Capteurs inertiels atomiques• Gravimètres absolus, gradiomètres, gyromètres à atomes froids
- Électronique
Secteurs Connectés :
- Science fondamentale
- Métrologie fondamentale• Définition et réalisation de la seconde SI
Etalonnage du TAI
Contribution à UTC
Temps légal français
Gravimétrie pour la balance du Watt - Tests des lois fondamentales de la physique• Test du principe d'équivalence, invariance de Lorentz
Recherche de dérives des constantes fondamentales
Effets de la matière noire sur la fréquence des horloges
Etude de l'effet Casimir-Polder
Test de la loi de la gravitation à courte distance - Astronomie, astrophysique (radioastronomie, VLBI, détecteurs d'ondes gravitationnelles)• MIGA
LISA
rotation de la terre
systèmes de références celestes
expertise et support aux échelles de temps et synchronisation pour l'astronomie
- Métrologie fondamentale• Définition et réalisation de la seconde SI
- Positionnement et navigation
- Positionnement par satellite, GNSS• Contributions aux échelles de temps EGNOS et Galileo, notamment raccordement à UTC
- Navigation inertielle• Développement de nouvelles technologies d'horloges et de capteurs atomiques et transfert à l'industrie
- Radars• Développement de source micro-ondes à très bas bruit
- Synchronisation de réseaux
- Télécommunications• Expertise et support pour la fourniture de références de temps et de fréquence (syntonisation et synchronisation) à l'industrie et aux autres utilisateurs
Raccordement d'opérateur télécom - Cybersécurité• Expertise et support pour la fourniture de références de temps et de fréquence (syntonisation et synchronisation) à l'industrie et aux autres utilisateurs
- Réseaux d'énergie• Expertise et support pour la fourniture de références de temps et de fréquence (syntonisation et synchronisation) à l'industrie et aux autres utilisateurs
- Transactions bancaires• Expertise et support pour la fourniture de références de temps et de fréquence (syntonisation et synchronisation) à l'industrie et aux autres utilisateurs
- Réseaux de transports
- Télécommunications• Expertise et support pour la fourniture de références de temps et de fréquence (syntonisation et synchronisation) à l'industrie et aux autres utilisateurs
- Environnement et santé
- Géosciences (géodésie, géophysique)• Géodésie chronométrique relativiste
Gravimètre absolu et haute sensibilité
- Géosciences (géodésie, géophysique)• Géodésie chronométrique relativiste
- Arts, Lettres, Langues, Sciences Humaines et Sociales (ALLSHS)
- Notions de précision• Définition et caractérisation métrologique des incertitudes
- Histoire des sciences et philosophie• Instruments anciens
Précision des mesures (17ème – 18ème siècles) - Arts• Support technique à la conception de cadran solaire
Réseau FIRST-TF
Contact(s) FIRST-TF :