Système femtoseconde de mesure et d’intercomparaison de fréquences optiques

Système femtoseconde de mesure et d’intercomparaison de fréquences optiques. Cette installation, qui mesure les rapports de fréquence des différentes horloges atomiques du SYRTE, a été progressivement informatisée, automatisée et s’approche aujourd’hui de l’autonomie totale. Les ordinateurs comptent les fréquences et entrent les résultats dans des fichiers de données tout en estimant leur validité. Ce même dispositif sert, via un lien optique fibré de plusieurs milliers de kilomètres distribuant une référence infrarouge (1542 nanomètres) à travers toute l’Europe, à mesurer les rapports de fréquence entre les horloges du SYRTE et celles de ses partenaires européens.

Réglages du banc optique d’un gyromètre à atomes froids pour la mesure de vitesse de rotation

Réglages du banc optique d’un gyromètre à atomes froids pour la mesure de vitesse de rotation. Ce banc génère différents lasers destinés à refroidir un nuage d’atomes, à le projeter à la verticale dans le gyromètre, en un vol balistique, au cours duquel ces atomes vont être interrogés pour réaliser de l’interférométrie atomique. Des boucliers magnétiques protègent l’installation des champs magnétiques extérieurs et une plateforme flottante l’isole autant que possible des vibrations du sol. Des sismomètres enregistrent les vibrations ayant eu lieu pendant la mesure. Une fois miniaturisé et stabilisé, ce gyromètre pourra être utilisé en navigation inertielle, dans toute situation où les GPS ne peuvent être utilisés.

Gyromètre à atomes froids pour la mesure de vitesses de rotation

Gyromètre à atomes froids pour la mesure de vitesses de rotation. Un banc optique génère différents lasers destinés à refroidir un nuage d’atomes, à le projeter à la verticale dans un vol balistique, au cours duquel ces atomes vont être interrogés pour réaliser de l’interférométrie atomique. Des boucliers magnétiques protègent l’installation des champs magnétiques extérieurs et une plateforme flottante l’isole autant que possible des vibrations du sol. Enfin, des sismomètres enregistrent les vibrations ayant eu lieu pendant la mesure. Une fois miniaturisé et stabilisé, ce gyromètre pourra être utilisé en navigation inertielle, dans toute situation où les GPS ne peuvent être utilisés.

Chambre à vide, microcircuit et connexions électriques du prototype d’horloge à atomes froids sur microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip)

Chambre à vide, microcircuit et connexions électriques du prototype d’horloge à atomes froids sur microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip). Dans cette horloge, les atomes sont refroidis et piégés dans les trois directions de l’espace par des lasers, avant d’être placés dans un piège magnétique pour y être interrogés. Cette interrogation permet d’obtenir la fréquence d’horloge à déterminer. Dans la première version de cette horloge, les atomes étaient refroidis en deux directions, et ensuite envoyés dans une autre chambre à vide pour interrogation. L’utilisation de microcircuits ouvre la voie à la miniaturisation des horloges atomiques.

Prototype d’horloge à atomes froids sur microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip)

Prototype d’horloge à atomes froids sur microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip), dans laquelle les atomes sont refroidis et piégés par des lasers dans les trois directions de l’espace, avant d’être placés dans un piège magnétique pour y être interrogés. Cette interrogation permet d’obtenir la fréquence d’horloge à déterminer. Dans la première version de cette horloge, les atomes étaient refroidis en deux directions, et envoyés dans une autre chambre à vide pour interrogation. L’utilisation de microcircuits ouvre la voie à la miniaturisation des horloges atomiques.

Banc optique d’un prototype d’horloge atomique à microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip)

Banc optique d’un prototype d’horloge atomique à microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip), dans laquelle les atomes sont refroidis et piégés par des lasers dans les trois directions de l’espace, avant d’être placés dans un piège magnétique pour y être interrogés. Cette interrogation permet d’obtenir la fréquence d’horloge à déterminer. Dans la première version de cette horloge, les atomes étaient refroidis en deux directions, et envoyés dans une autre chambre à vide pour interrogation. L’utilisation de microcircuits ouvre la voie à la miniaturisation des horloges atomiques.

Banc laser du gyromètre sur microcircuit à atomes froids GyrAChip (de l’anglais Gyrometer on an Atom Chip)

Banc laser du gyromètre sur microcircuit à atomes froids GyrAChip (de l’anglais Gyrometer on an Atom Chip), élaboré dans l’objectif de créer un système de navigation inertielle sans GPS de quelques centimètres cubes. Ce banc conditionne et fonctionnalise les faisceaux lasers nécessaires pour scinder en deux un nuage d’atomes et superposer les deux nuages obtenus. Ces nuages vont se propager à une vitesse très précise sur deux chemins opposés, dans une architecture en cercle. Si le véhicule équipé de ce gyromètre tourne autour de l’axe perpendiculaire au plan de ce cercle, cela créera des figures d’interférences quand les deux nuages seront recombinés, ce qui permettra de mesurer sa vitesse de rotation.

Gyromètre sur microcircuit à atomes froids GyrAChip (de l’anglais Gyrometer on an Atom Chip)

Gyromètre sur microcircuit à atomes froids GyrAChip (de l’anglais Gyrometer on an Atom Chip), élaboré dans l’objectif de créer un système de navigation inertielle sans GPS de quelques centimètres cubes. A partir d’un nuage d’atomes scindé en deux, un interféromètre superpose les deux nuages obtenus, qui vont se propager à une vitesse très précise sur deux chemins opposés, selon une architecture en cercle. Si le véhicule équipé de ce gyromètre tourne autour de l’axe perpendiculaire au plan de ce cercle, cela créera des figures d’interférences quand les deux nuages seront recombinés, ce qui permettra de mesurer sa vitesse de rotation.

Prototype de gradiomètre mesurant la variation de l’accélération de la pesanteur sur des atomes de rubidium

Prototype de gradiomètre mesurant la variation de l’accélération de la pesanteur sur des atomes de rubidium en fonction de l’altitude. Deux accéléromètres atomiques, permettant de mesurer l’accélération d’atomes en chute libre, sont placés au sommet et à la base de l’installation. La variation d’accélération, ou gradiant, est obtenue en calculant la différence entre ces deux mesures. Une plateforme d’isolation sous le dispositif réduit les bruits de vibration qui limitent la sensibilité de la mesure. Ce prototype est utilisé au mieux de ses performances, ce qui permettra d’adapter les futurs appareils aux environnements directs ou au volume des locaux où ils seront utilisés.

Prototype de gradiomètre mesurant la variation de l’accélération de la pesanteur sur des atomes de rubidium