Éléments du banc optique de la fontaine atomique mobile FOM du SYRTE

Éléments du banc optique de la fontaine atomique mobile FOM du SYRTE. Ce banc comprend une centaine de composants optiques dont quatre diodes lasers et six modulateurs acousto-optiques pour le contrôle en fréquence et en puissance des faisceaux lasers aux différentes phases de refroidissement, de lancement, de sélection et de détection des atomes froids au cours du cycle de l’horloge. Les faisceaux lasers sont transmis à l’enceinte à vide où sont manipulés et interrogés les atomes par l’intermédiaire de huit fibres optiques.

Banc optique de la fontaine atomique mobile FOM du SYRTE

Banc optique de la fontaine atomique mobile FOM du SYRTE. Il comprend une centaine de composants optiques dont quatre diodes lasers et six modulateurs acousto-optiques pour le contrôle en fréquence et en puissance des faisceaux lasers aux différentes phases de refroidissement, de lancement, de sélection et de détection des atomes froids au cours du cycle de l’horloge. Les faisceaux lasers sont transmis à l’enceinte à vide où sont manipulés et interrogés les atomes par l’intermédiaire de huit fibres optiques.

Alimentation en hélium liquide du cryostat d’un oscillateur cryogénique

Alimentation en hélium liquide du cryostat d’un oscillateur cryogénique, qui comprend un résonateur en saphir maintenu à une température de 4 kelvins, réduisant la limite du bruit thermique. Ce résonateur est confiné dans un cryostat rempli de 250 litres d’hélium, permettant une autonomie de fonctionnement de l’ordre de 26 jours. Cet oscillateur a été développé en collaboration avec l’université de Western Australia, l’un des leaders mondiaux dans ce domaine. Il produit un signal micro-onde à très faible bruit de phase, qui permet aux fontaines atomiques du laboratoire de fonctionner à leur limite ultime de bruit. Le signal est également délivré par un réseau local de fibres optiques stabilisées aux horloges optiques du laboratoire, ce qui facilite leur comparaison aux fontaines atomiques.

Synthèse micro-onde et électronique de contrôle du signal d’un oscillateur cryogénique

Synthèse micro-onde et électronique de contrôle du signal d’un oscillateur cryogénique fournissant, par liens fibrés locaux, un signal à très faible bruit de phase aux fontaines atomiques et aux horloges optiques du SYRTE. Le signal produit est asservi sur celui d’un maser à hydrogène et bénéficie ainsi de l’excellente pureté spectrale de l’oscillateur et la faible dérive de fréquence du maser. Le signal d’interrogation des fontaines atomiques est généré à partir de celui de l’oscillateur cryogénique, dans l’objectif d’atteindre leur limite ultime de bruit. Les horloges optiques exploitent également ce signal, ce qui facilite leur comparaison aux fontaines atomiques.

Fontaine atomique double FO2 qui participe à la définition du temps atomique international et du temps légal français

Fontaine atomique double FO2 qui participe à la définition du temps atomique international et du temps légal français. En rouge, l’un des deux bancs optiques générant les faisceaux lasers nécessaires à la manipulation d’atomes de césium et de rubidium. Ces faisceaux sont transmis par fibres optiques à la fontaine (à droite). Une fois refroidis, les atomes effectuent un vol balistique dans un tube à vide, où ils sont interrogés par un signal micro-onde en passant, à la montée puis à la descente, dans une cavité résonnante. La comparaison des fréquences de transition d’horloge du césium et du rubidium permet de tester la stabilité des constantes fondamentales du modèle standard de la physique dont dépendent ces fréquences. Les blindages magnétiques autour de la fontaine et le banc en marbre à sa base la protègent des perturbations externes.

Prototype de banc optique réalisant une opération de triplage de fréquence en mode continu d’un laser Telecom

Prototype de banc optique réalisant une opération de triplage de fréquence en mode continu d’un laser Telecom, générant des radiations dans le domaine vert du spectre électromagnétique. De ce démonstrateur opérant partiellement en espace libre, le premier au monde à réaliser un triplage de fréquence laser, sont nés successivement deux dispositifs développés dans le même laboratoire. Le plus récent, entièrement fibré, est retenu pour servir de laser de référence ultrastable pour réaliser des tests au sol de la charge utile embarquée (ou payload) de la mission spatiale européenne LISA, dédiée à la détection d’ondes gravitationnelles.

Prototype d’un laser télécom triplé en fréquence totalement fibré

Prototype d’un laser télécom triplé en fréquence totalement fibré, générant une radiation dans le vert, en mode continu. L’efficacité de conversion de l’infrarouge vers le vert de ce dispositif, supérieure à 36%, reste inégalée à ce jour. Ce développement pionnier fait l’objet de brevets déposés par CNRS-Innovation.

Banc de spectroscopie semi-fibré, associant un laser télécom triplé en fréquence et un banc d’interrogation de vapeur d’iode en espace libre

Banc de spectroscopie semi-fibré, associant un laser télécom triplé en fréquence et un banc d’interrogation de vapeur d’iode en espace libre. Ce dispositif est à la base des développements successifs de dispositifs laser télécom stabilisés en fréquence totalement fibrés.

Cellule en quartz scellée, contenant une vapeur d’iode, actuellement en phase de test pour réaliser la stabilisation en fréquence d’un laser télécom triplé en fréquence

Cellule en quartz scellée, contenant une vapeur d’iode, actuellement en phase de test pour réaliser la stabilisation en fréquence d’un laser télécom triplé en fréquence. Le banc optique entièrement fibré générant ce laser vert est le dernier né d’une série de prototypes développés dans ce même laboratoire, qui a réalisé le premier processus de triplage de fréquence totalement fibré au monde. Ce banc optique est retenu pour le développement d’un dispositif laser de référence pour les tests au sol de la charge utile embarquée (ou payload) de la mission LISA dédiée à la détection des ondes gravitationnelles dans l’espace.

Prototype de banc optique entièrement fibré de triplage de fréquence laser

Prototype de banc optique entièrement fibré de triplage de fréquence laser, générant une radiation dans le domaine vert du spectre électromagnétique, en mode continu. Ce dispositif de laser télécom stabilisé en fréquence sur une vapeur atomique est le dernier né d’une série de prototypes développés dans ce même laboratoire, qui a réalisé le premier processus de triplage de fréquence totalement fibré au monde. Ce banc optique a été retenu pour le développement d’un dispositif laser de référence pour les tests au sol de la charge utile embarquée (ou payload) de la mission LISA dédiée à la détection des ondes gravitationnelles dans l’espace.