Systèmes de Référence Temps-Espace (SYRTE)

https://syrte.obspm.fr/spip/ Catégorie : Institut de recherche ou de métrologie

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

Crédit photo : Cyril FRESILLON / SYRTE / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

Crédit photo : Cyril FRESILLON / SYRTE / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

Crédit photo : Cyril FRESILLON / SYRTE / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

Crédit photo : Cyril FRESILLON / SYRTE / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

Crédit photo : Cyril FRESILLON / SYRTE / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

Crédit photo : Cyril FRESILLON / SYRTE / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

Crédit photo : Cyril FRESILLON / SYRTE / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

Crédit photo : Cyril FRESILLON / SYRTE / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

Crédit photo : Cyril FRESILLON / SYRTE / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

Crédit photo : Cyril FRESILLON / SYRTE / FIRST-TF / CNRS Photothèque.

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
  • 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
    • 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
  • 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
    • 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
    • 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)
  • 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
    • 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)
    • 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)
  • 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
    • 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
    • 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
    • Techniques d'interférométrie
      • Techniques d'interférométrie atomique• Séparatrices optiques (Raman, Bragg)
        Atomes en chute libre
        Atomes piégés ou guidés
    • 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

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
  • 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
  • Environnement et santé
    • Géosciences (géodésie, géophysique)• Géodésie chronométrique relativiste
      Gravimètre absolu et haute sensibilité
  • 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