Détail d’un système laser intégré permettant le fonctionnement automatisé et ultra-stable d’une fontaine atomique

Détail d’un système laser intégré permettant le fonctionnement automatisé et ultra-stable d’une fontaine atomique. Plus généralement, ce type de systèmes laser commercialisés par la société Muquans permet le fonctionnement clé en main et automatisé des dispositifs utilisant des atomes de Rubidium refroidis par laser.

Détail d’un système laser intégré permettant le fonctionnement automatisé et ultra-stable d’une fontaine atomique

Système laser intégré permettant le fonctionnement automatisé et ultra-stable d’une fontaine atomique

Système laser intégré permettant le fonctionnement automatisé et ultra-stable d’une fontaine atomique. Plus généralement, ce type de systèmes laser commercialisés par la société Muquans permet le fonctionnement clé en main et automatisé des dispositifs utilisant des atomes de Rubidium refroidis par laser.

Discussion auprès d’un analyseur de réseaux relié à des résonateurs à quartz placés dans un cryogénérateur

Discussion auprès d’un analyseur de réseaux relié à des résonateurs à quartz, placés dans un cryogénérateur permettant de les refroidir à -269 °C. L’objectif est de transposer à température cryogénique une expérience optomécanique dans laquelle un résonateur à quartz est utilisé comme cavité optique à miroirs métalliques. Cette cavité optique permet de piéger la lumière entre les miroirs sur lesquels elle rebondit en faisant des allers-retours. À chaque rebond, les photons transfèrent une partie de leur énergie aux miroirs. Ainsi, l’énergie optique est transformée en énergie mécanique permettant de mettre en vibration le résonateur acoustique. À température cryogénique, les performances mécaniques des dispositifs sont améliorées et il est possible d’obtenir un oscillateur ultrastable cryogénique permettant d’atteindre de bonnes stabilités à court terme.

Expérimentation optomécanique visant à exciter un résonateur acoustique en quartz

Expérimentation optomécanique visant à exciter un résonateur acoustique en quartz. Ce résonateur est utilisé comme cavité optique où les électrodes métalliques, habituellement utilisées pour l’excitation piézoélectrique, font office de miroirs. Une telle cavité permet de piéger la lumière entre les miroirs sur lesquels elle rebondit en faisant des allers-retours. À chaque rebond, les photons transfèrent une partie de leur énergie aux miroirs. Ainsi, l’énergie optique est transformée en énergie mécanique permettant de mettre en vibration le résonateur acoustique. Cette expérience est développée à température ambiante, puis sera transposée à température cryogénique dans le but de réaliser un oscillateur ultrastable cryogénique avec lequel il serait possible d’atteindre de bonnes stabilités à court terme.

Module physique d’une micro-horloge atomique

Module physique d’une micro-horloge atomique. Une micro-horloge atomique combine un module physique et une carte électronique comportant un oscillateur local asservi sur les atomes. Le module est hautement miniaturisé, il comprend une microcellule thermalisée contenant des atomes de césium, une diode laser thermalisée de type VCSEL pour exciter les atomes, une photodiode pour mesurer les variations de l’absorption optique, des éléments d’optique pour mettre en forme le faisceau laser et un solénoïde pour créer un champ magnétique uniforme sur l’axe optique. L’objectif de cette horloge atomique miniature est de consommer 150 microwatts à une température de -40 °C pour un volume de 10 centimètres cube et d’avoir une instabilité inférieure à 1 microseconde par jour. Ces micro-horloges constituent donc une rupture technologique potentielle, très attractive pour de nombreuses applications nécessitant un garde-temps de précision telles que les systèmes de navigation et de guidages autonomes, le transfert de données et les communications sécurisées.

Module physique d’une micro-horloge atomique brasé sur son interface de connexion

Module physique d’une micro-horloge atomique brasé sur son interface de connexion. Une micro-horloge atomique combine un module physique et une carte électronique comportant un oscillateur local asservi sur les atomes. Le module est hautement miniaturisé, il comprend une microcellule thermalisée contenant des atomes de césium, une diode laser thermalisée de type VCSEL pour exciter les atomes, une photodiode pour mesurer les variations de l’absorption optique, des éléments d’optique pour mettre en forme le faisceau laser et un solénoïde pour créer un champ magnétique uniforme sur l’axe optique. L’objectif de cette horloge atomique miniature est de consommer 150 microwatts à une température de -40 °C pour un volume de 10 centimètres cube et d’avoir une instabilité inférieure à 1 microseconde par jour. Ces micro-horloges constituent donc une rupture technologique potentielle, très attractive pour de nombreuses applications nécessitant un garde-temps de précision telles que les systèmes de navigation et de guidages autonomes, le transfert de données et les communications sécurisées.

Enceinte à vide dans laquelle est placé le module physique d’une micro-horloge atomique

Enceinte à vide dans laquelle est placé le module physique d’une micro-horloge atomique. Cette micro-horloge combine un module physique et une carte électronique comportant un oscillateur local asservi sur les atomes. Le module est hautement miniaturisé, il comprend une microcellule thermalisée contenant des atomes de césium, une diode laser thermalisée de type VCSEL pour exciter les atomes, une photodiode pour mesurer les variations de l’absorption optique, des éléments d’optique pour mettre en forme le faisceau laser et un solénoïde pour créer un champ magnétique uniforme sur l’axe optique. L’objectif de cette horloge atomique miniature est de consommer 150 microwatts à une température de -40 °C pour un volume de 10 centimètres cube et d’avoir une instabilité inférieure à 1 microseconde par jour. Ces micro-horloges constituent donc une rupture technologique potentielle, très attractive pour de nombreuses applications nécessitant un garde-temps de précision telles que les systèmes de navigation et de guidages autonomes, le transfert de données et les communications sécurisées.

Prisme séparateur de faisceaux lasers au sein d’une expérience d’horloge atomique optique

Prisme séparateur de faisceaux lasers au sein d’une expérience d’horloge atomique optique. Un réservoir d’ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d’ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d’absorption-émission permettent de refroidir et détecter les ions. À terme, l’objectif est d’avoir une horloge optique compacte basée sur l’ion ytterbium, qui aura des applications notamment en géodésie (étude de la forme de la Terre).

Cellule à ultravide d’une expérience d’horloge atomique optique

Cellule à ultravide d’une expérience d’horloge atomique optique. Un réservoir d’ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d’ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d’absorption-émission permettent de refroidir et détecter les ions. À terme, l’objectif est d’avoir une horloge optique compacte basée sur l’ion ytterbium, qui aura des applications notamment en géodésie (étude de la forme de la Terre).