Intégration d’un microrésonateur en quartz sur une embase métallique

Intégration d’un microrésonateur en quartz sur une embase métallique. Ce type de microrésonateur peut notamment être utilisé pour fabriquer des microaccéléromètres. Cette photographie a été réalisée au sein de l’ONERA, membre du réseau d’excellence FIRST-TF porté par le CNRS.

Microgyromètre fondé sur l’utilisation d’un microrésonateur en quartz avec des électrodes en or

Microgyromètre fondé sur l’utilisation d’un microrésonateur en quartz avec des électrodes en or, réalisé par usinage chimique de wafers de quartz. La variation d’amplitude du résonateur est proportionnelle à la vitesse de rotation mesurée. Les bonnes performances des résonateurs en flexion utilisés sont : facteur de qualité de 100 000 pour une fréquence de 20 kHz. Ils permettent de réaliser des gyromètres de résolution 10 °/h. Ces capteurs sont utilisés dans les centrales inertielles de grande précision des missiles et des aéronefs. Cette photographie a été réalisée au sein de l’ONERA, membre du réseau d’excellence FIRST-TF porté par le CNRS.

Micromagnétomètre fondé sur l’utilisation d’un microrésonateur en quartz avec des électrodes en or

Micromagnétomètre fondé sur l’utilisation d’un microrésonateur en quartz avec des électrodes en or, réalisé par usinage chimique de wafers de quartz. La variation de fréquence du résonateur est proportionnelle au champ magnétique mesuré. Les bonnes performances des résonateurs en flexion utilisés sont : facteur de qualité de 12 000 pour une fréquence de 60 kHz. Ils permettent de réaliser des magnétomètres de résolution 10 nanoteslas (nT). Ces capteurs sont utilisés dans les centrales inertielles de grande précision. Cette photographie a été réalisée au sein de l’ONERA, membre du réseau d’excellence FIRST-TF porté par le CNRS.

Microaccéléromètre fondé sur l’utilisation d’un microrésonateur en quartz avec des électrodes en or

Microaccéléromètre fondé sur l’utilisation d’un microrésonateur en quartz avec des électrodes en or, réalisé par usinage chimique de wafers de quartz. La variation de fréquence du résonateur est proportionnelle à l’accélération subie par la masse d’épreuve. Les bonnes performances des résonateurs en flexion utilisés sont : facteur de qualité de 12 000 pour une fréquence de 60 kHz. Ils permettent de réaliser des accéléromètres d’une résolution de 1 µg. Ces capteurs sont utilisés dans les centrales inertielles de grande précision des missiles et des aéronefs. Cette photographie a été réalisée au sein de l’ONERA, membre du réseau d’excellence FIRST-TF porté par le CNRS.

Observation, à l’aide d’une caméra CCD refroidie, d’un cristal de Coulomb composé d’ions béryllium piégés et refroidis par laser

Observation, à l’aide d’une caméra CCD refroidie, d’un cristal de Coulomb composé d’ions béryllium piégés et refroidis par laser à environ 1 milli-Kelvin. Chaque point correspond à la fluorescence d’un ion unique. Ce nuage sera utilisé pour le refroidissement sympathique d’ions dihydrogène (H2+) pour en faire la spectroscopie à haute résolution. Le refroidissement sympathique confine dans un même piège deux espèces d’ions dont une refroidie par laser. La force électrique de Coulomb qui existe entre les charges se traduit par des échanges d’énergie entre les espèces, ce qui conduit à la thermalisation des ions qui n’interagissent pas directement avec le laser avec ceux refroidis par laser.

Observation, à l’aide d’une caméra CCD refroidie, d’un cristal de Coulomb composé d’ions béryllium piégés et refroidis par laser

Laser à colorant impulsionnel, utilisé pour produire des impulsions jaunes de très courte durée

Laser à colorant impulsionnel, utilisé pour produire des impulsions jaunes à 606 nanomètres de très courte durée (7 nanosecondes) à partir d’un laser impulsionnel à 532 nanomètres (lueur verte) focalisé dans un mélange de rhodamines 610 et 640. Ces impulsions, dont l’énergie peut atteindre une vingtaine de millijoules, traversent un cristal non linéaire, de Bêta-borate de baryum (BBO), transformant le laser jaune en laser ultraviolet à 303 nanomètres. Les photons à 303 nanomètres permettent de photoioniser des molécules d’hydrogène H2 pour les transformer en ions H2+. Pour cela, l’absorption simultanée de trois photons porte une molécule d’hydrogène dans un état électronique excité à partir duquel un quatrième photon ionise la molécule excitée. Cette ionisation à 3+1 photons étant relativement difficile à réaliser, un laser en impulsion est utilisé, afin d’avoir assez d’intensité lumineuse pour que ce processus puisse aboutir.

Réglage de la cavité Fabry-Perot réalisant le doublage de fréquence pour assurer le refroidissement des ions béryllium

Réglage de la cavité Fabry-Perot réalisant le doublage de fréquence d’un laser rouge à 626 nanomètres vers un laser ultraviolet à 313 nanomètres pour refroidir et observer les ions béryllium présents dans un piège à ions. Un laser à 1549 nanomètres (dans la gamme des télécoms) et un laser à 1051 nanomètres (infrarouge proche) sont superposés dans un cristal non linéaire PPLN (niobate de lithium polarisé périodiquement). En sortie, la somme de leurs fréquences permet d’obtenir de la lumière à 626 nanomètres, qui peut atteindre la puissance extrêmement élevée de 2 Watts. Cette lumière est ensuite transformée en ultraviolet par la cavité Fabry-Perot. Au premier plan en bas se trouve l’enceinte à vide contenant le piège à ions béryllium et en haut la bobine de compensation du champ magnétique.

Cavité Fabry-Perot réalisant le doublage de fréquence pour assurer le refroidissement des ions béryllium

Cavité Fabry-Perot réalisant le doublage de fréquence d’un laser rouge à 626 nanomètres vers un laser ultraviolet à 313 nanomètres. La lumière ultraviolette générée est utilisée pour assurer le refroidissement par laser des ions béryllium présents dans le piège à ions. A l’avant-plan à gauche se trouve une caméra CCD d’observation des ions béryllium, et à droite un modulateur acousto-optique pour contrôler la puissance du laser ultraviolet.