Etude dun gravimètre à atomes froids embarquable Directeur de ThèsePhilip Tuckey (SYRTE -...

Etude d’un gravimètre à atomes Etude d’un gravimètre à atomes froids embarquablefroids embarquable

Etude d’un gravimètre à atomes Etude d’un gravimètre à atomes froids embarquablefroids embarquable

Directeur de ThèseDirecteur de Thèse Philip Tuckey (SYRTE - Observatoire de Paris)Philip Tuckey (SYRTE - Observatoire de Paris)

Encadrant ONERAEncadrant ONERA Alexandre Bresson (DMPH-DOP)Alexandre Bresson (DMPH-DOP)

17 Janvier 200717 Janvier 2007

Thèse soutenue par Fabien LienhartThèse soutenue par Fabien Lienhart

http://images.google.be/imgres?imgurl=http://acivs.org/caip2005/images/dga-logo.jpg&imgrefurl=http://acivs.org/caip2005/&h=300&w=290&sz=8&hl=fr&start=3&tbnid=LhtRp9Lg2Pl2pM:&tbnh=116&tbnw=112&prev=/images%3Fq%3DDGA%2Blogo%26svnum%3D10%26hl%3Dfr%26lr%3D%26rls%3DGGLG,GGLG:2006-17,GGLG:fr%26sa%3DN

Le champ de pesanteur terrestreLe champ de pesanteur terrestre

Masse terrestre

Champ de gravité à sa surface : ggrav ~ 9,8 m.s-2

Système en rotation

Force centrifuge

Image Google Earth Anomalie du champ de pesanteur(CHAMP)

Variation spatiale moyenne~10-4.g

Distribution de masse inhomogène

Anomalie du champ de pesanteur

g��

Gravité+ Centrifuge

Force de pesanteur.m g��

Champ de pesanteur :

http://www.gfz-potsdam.de/pb1/op/grace/results/grav/g003_eigen-cg01c.html

A quoi sert un gravimètre? A quoi sert un gravimètre?

Un gravimètre mesure la pesanteur

Distribution de masse

GéophysiqueGéologie

Détection sub-surface

ArchéologieProspectionpétrolière

Vieux port, Montréal

Grandeur dépendant de la position

Guidage-Navigation

Anomalie de gravité (Satellite CHAMP)

Branca, Geoph. Res. Lett. 30, 2077 (2003)

Var

iatio

n d

e p

esa

nte

ur

[10

-9.g

]

Temps [h]0-4

Etat de l’art des gravimètresEtat de l’art des gravimètres

Embarquable

Sensibilité 10-8.g Hz-1/2

Forte dérive 5.10-6.g mois-1

Gravimètre à ressort

Lacoste & Romberg

Statique, mais

Sensibilité extrême

10-12.g Hz-1/2

Et faible dérive

< 10-10.g mois-1 Gravimètre supraconducteur

Nécessité métrologique de développer d’autres types de gravimètres absolus

Besoin de gravimètres absolus embarquables

Gravimètre à interféromètre optique

Sensibilité

10-8.g Hz-1/2

Un seul gravimètre absolu commercial

FG-5 - Miroir d’interféromètre en chute libre

- La vitesse de défilement des franges donne l’accélération

- Laser asservi Mesure absoluede distance

Gravimètre absolu Gravimètres relatifs

Intérêt des capteurs inertiels à atomes froidsIntérêt des capteurs inertiels à atomes froids

Sensibilité

Mesure absolueMesure référencée sur une transition atomique

Gravimètres

Absolus

Solution

Commerciale

(FG-5)

Gravimètre à

atomes froids

S. Chu – Stanford

Gravimètre à atomes froids

F. Pereira

LNE-SYRTE

Performances ~ 10-8g.Hz-1/2 2,3.10-8g.Hz-1/2 2.10-8g.Hz-1/2

Gravimètre du LNE-SYRTE

2 gravimètres à atomes froids dans le monde

Gravimètre de Stanford

Intérêts

t0

1

Temps

Pro

babi

lité

a bImpulsion

Principe n°1Transition Raman StimuléePrincipe n°1Transition Raman Stimulée

Transfert cohérent de population : passage contrôlé de a à b

a

b

i

En

erg

ie d

e l’

ato

me

Deux lasersLa différence de fréquence correspond à une transition atomique

Asservis en phase

Trois avantages

( )b t

Oscillation de Rabi

1. Contrôler le passage de l’état a à l’état b

a Impulsion /2Superposition cohérente

2

a b

2. Communiquer une impulsion de recul importante

Lasers contrapropageants

Pour Rb, 2.vrec ~ 12 mm.s-1

3. Travailler avec des niveaux stablesPas de désexcitation

Principe n°2Interférence atomiquePrincipe n°2Interférence atomique

Nature ondulatoire de la matière

Louis de BrogliePrix Nobel 1929

Postulat de Louis de Broglie (1924)

Phénomènes ondulatoires observables pour des atomes :

Diffraction

Interférence

Interférences : faire prendre à l’atome simultanément deux chemins distincts

Transition Raman

Déroulement de l’expérience d’interférométrie atomique

Miroir

Les atomes sont piégés et refroidis

Piège Magnéto-Optique

Les atomes sont lâchés

Séquence interférométrique

Impulsion /2

Impulsion Impulsion /2

Détection des atomes

Un interféromètre atomique qui mesure la pesanteurUn interféromètre atomique qui mesure la pesanteur

2 contributions à la phase de l’atome

Energie de l’atome

Phase des lasers s’imprime sur la phase des atomes lors d’une transition Raman : onde stationnaire accrochée au miroir

g

z

t0 T 2T

A

B

DC

keff

Phase en sortie de l’interféromètreEnergie de l’atome : contribution nulle

Phase des lasers :

2 2 2 2

2

.[( ) ( )]

1. . .[( ) ( )]2

. .

A B D C

A B D C

k z z z z

k g t t t t

k g T

Interféromètre de Chu-BordéInterféromètre de Chu-Bordé

Lasers

Problème : les dispositifs à atomes froids ne sont pas embarquablesProblème : les dispositifs à atomes froids ne sont pas embarquables

Banc optique

Contraintes spectrales fortes

Utilisation de diodes lasers à cavités étendues.

Cavité sensible aux vibrations

Fiabilisation nécessaire du système

Banc optique d’une expérience de condensation de Bose-Einstein (Berkeley)

Banc optique complexe

- Volumineux

- à l’air libre Désalignements

Pour rendre une expérience d’atomes froids embarquable,

proposer et réaliser des solutions technologiques pertinentes

Points techniques clés à résoudrePoints techniques clés à résoudre

Lasers

Banc optique

Respecte les spécifications pour le refroidissement atomique

Résiste aux vibrations

Résiste aux variations de température

Autonome (fonctionnement continu sur de longues périodes)

Dispositif plus compact

Dispositif qui ne se désaligne pas

Etapes du développement d’un gravimètre à atomes froids embarquableEtapes du développement d’un gravimètre à atomes froids embarquable

RéférenceInertielle

+PlateformeInertielle

Gravimètre à atomes froidsembarquable

Réalisé A réaliser

Interférences atomiques

Enceinte Ultra-Vide

Piège MagnétoOptique

Source laser embarquable

Evaluation des performances embarquéesDimensionnement d’un prototype g

Banc optique FaisceauxRaman

Plan de l’exposéPlan de l’exposé

Développement d’une source laser robuste Principe Performances : spectre, puissance

Synthèse des faisceaux Raman

Principe Tests préliminaires

Piégeage Magnéto-Optique

Dispositif expérimental Performances

Contrôle des fréquences lasers

Asservissement absolu par absorption saturée Asservissement relatif par battement

Contraintes imposées par le refroidissement par laserContraintes imposées par le refroidissement par laser

Piège Magnéto-Optique

Technique exploitant astucieusement la pression de radiation pour piéger et ralentir les atomes

Contraintes sur la source laser

Fréquence :Sur la transition atomique (alcalin)

• Potassium 767 nm• Rubidium 780 nm• Césium 852 nm

Largeur de raie < ~ 6 MHz

Contrôle de la fréquence à bien mieux que

PuissanceIfaisceau > Isaturation ~ 1,7 mW.cm-2

Ptotale ~ 50 mW

Plus…Configuration expérimental d’unPiège Magnéto-Optique (PMO)

Contraintes liées à l’embarquabilitéContraintes liées à l’embarquabilité

Résistance aux perturbations mécaniques (vibrations, accélérations)

Résistance aux variations thermiques

Quelle solution adopter?Quelle solution adopter?

Diodes laser à cavités étenduesAdapté au refroidissement laser

Cavité sensible aux vibrations

Diode laser à cavité étendue (ECDL)

Fiabiliser les cavités étenduesProjet PHARAO(Horloge atomique spatiale)

Diodes lasers DFB/DBR Adapté au refroidissement laser

Monolithiques

Sortie fibrée Banc optique fibré

Mais Pénurie de composants fibrés aux longueurs d’ondes adéquates

Problème de fiabilité

Projet GALILEO

Diode laser DFB/DBR

( Futur système de positionnement Européen)

L’alternative…L’alternative…

LasersSystèmes fibrés

Largeurs spectrales ~ MHz pour les diodes DFB ou DBR

~ kHz pour les lasers à fibre dopée Er

Diode laser Télécom fibrée

Cristaux non linéaires : conversion de longueur d’onde…

Partir de solutions lasers robustesLes lasers Télécoms répondent à de nombreuses normes d’immunité à l’environnement

Longueur d’onde accessible

1530 – 1570 nm

Banc optiqueEntièrement fibré

Très nombreux composants efficaces :Isolateur

Coupleur

Modulateur électro-optique (18 GHz)

Switch

Amplificateur : 500 mW – 5W

Composants à maintien de polarisation (PM)

Source laser à 780 nm utilisant lestechnologies TélécomsSource laser à 780 nm utilisant lestechnologies Télécoms

Par un heureux hasard, la transition D2 du Rb (780 nm) correspond au doublage de fréquence d’une source Télécom en bande CUtilisation d’une source Télécom à 1560 nm

Cristal pour la génération de seconde harmonique (SHG)

Validation de la source laserLargeur de raie < Source accordable sur toute la raie D2 du Rb (> 7 GHz) ?

Puissance suffisante ?

IntérêtTechnologie Télécom pérenne

Nombreux composants fibrés pour le banc optique

Propriétés spectralesPropriétés spectrales

La largeur de la source à 780 nm est le double de la source à 1560 nmLa source Télécom détermine la largeur de la source à 780 nm

-2 -1 0 1 2-15

-12

-9

-6

-3

0

3

Pui

ssan

ce d

e ba

ttem

ent

[dB

c]

Fréquence de battement [MHz]

Fibre:Er vs Fibre:Er Fibre:Er vs Diode DBR

Battements entre deux lasers à fibre dopée Er identiques

Battement entre DL DFB et laser à fibre

Fibre:Er DL DFB

< 5 kHz 1,1-5,3 MHz

Laser 1

Laser 2

50/50

Expérience de battements

PD

Raie D2 du Rubidium balayée sans saut de modeSpectre d’absorption saturée

-4 -2 0 2 4 60,0

0,5

1,0

1,5

2,0

87RbF=1 F'

85RbF=2 F'

85RbF=3 F'

87RbF=2 F'

Abs

orpt

ion

[u.a

.]

Fréquence [GHz]

Spectre experimental Positions théoriques

Utiliser un cristal ayant un fort coefficient non linéaireNiobate de Lithium : d33 ~ 30 pm.V-1

Mais pas d’accord de phase possible à 1560 nm

Optimiser la puissance à 780 nmOptimiser la puissance à 780 nmP

uis

san

ce d

e d

ou

bla

ge

Cristal de Niobate de Lithium périodiquement retourné (PPLN)Quasi-accord de phase possible : compensation périodique du désaccord de phase

deff ~ 18 pm.V-1

Cristal de PPLN de 20 mm

Rendement : 0,8 %.W-1

8 mW à 780 nm pour 1W de pompe Puissance générée insuffisante

Test du PPLN

Longueur du cristal

~ 10 m

1 10 100 1000

0,01

0,1

1

10

100

Pui

ssan

ce g

énér

ée à

780

nm

[m

W]

Puissance de pompe à 1560 nm [mW]

PPLN-WG 30 mm 6 mois plus tard PPLN-WG 13 mm 13 mois plus tard

1 10 100 1000

0,01

0,1

1

10

100

Pui

ssan

ce g

énér

ée à

780

nm

[m

W]

Puissance de pompe à 1560 nm [mW]

PPLN-WG 30 mm

PPLN-WG 13 mm

Intérêt du cristal en guide d’onde

Puissance de pompe confinée dans un mode de 9x9 m2, tout le long du cristal

Cristal fibré en entrée et en sortie

Puissance à 780 nm : PPLN en guide d’onde (PPLN-WG)Puissance à 780 nm : PPLN en guide d’onde (PPLN-WG)

Cristal de PPLN-WG de 30 mm

Schéma de principe

Deux cristaux (HCP) testés

Rendement énorme à faible puissancePPLN-WG13 : 10%.W-1

PPLN-WG30 : 120%.W-1

Mais vieillissement du système

Puissance générée : cavité à 1560 nmPuissance générée : cavité à 1560 nm

Conception de la cavité

Pas de retour Cavité papillon

Cristal en configuration confocale

Coupleur d’entrée adapté au taux de conversion du cristal

Cavité monolithique (plus stable)

C a lep ié zo é le c triq ue Entré e d e

la p o m p e

1,56 m

0,78 m

R1

R3R2

R4

PPLN - 109 °C

h

Rendement maximal : 65 % Pour 1,7 W de pompe, 1050 mW à 780 nm

Cavité asservie en puissance

Cavité monolithique

Sensible aux vibrations

Alternative à forte puissance

Amplificateur 5W + 2 cristaux massifs 600 mW à 780 nm

10 100 10000,1

1

10

100

1000 PPLN - = 0.8 %/W PPLN-WG13 - = 10 %/W PPLN-WG30 - = 120 %/W Cavité

max = 65 %

PS

HG [

mW

]

Ppump

[mW]

Les différents scénarii pour le doublage de fréquence

Performances spectrales validées Quelques kHz à quelques MHz de largeur de raie

Accordable sur le Rb

Puissance à 780 nm Pour de faibles puissances (asservissement) : PPLN-WG

Puissances plus élevées : cavité (solution de repli)

Conclusion sur la source Télécom doubléeConclusion sur la source Télécom doublée

Plan de la présentationPlan de la présentation







Asservissement absolu par absorption saturée Asservissement relatif par battements

Les contraintes

Quelles fréquences seront nécessaires? Quelles fréquences seront nécessaires?

Un laser sur une transition cyclante

Laser de piégeage

Un laser repompeur780.24nm

F=2

F=3

F’=1

F’=2

F’=3

F’=4

52S1/2

52P3/2

3 036 MHz

29 MHz

63 MHz

121 MHz

Transition D2 du Rb85

Fréquence variable

Solution préconisée

Un laser asservi sur le Rubidium

Laser de référence2 asservissements relatifs

Asservissement par battements

Source laser asservie sur le RubidiumSource laser asservie sur le Rubidium

Laser asservi pendant plusieurs mois

Laser asservi sur le Rubidium :Référence de fréquence de l’expérience

Laser à fibre = 1.56 mf < 5 kHz

90/10 1,56 m

AbsorptionSaturée

ElectroniqueD’asservissement

50/50

780nm

EDFA500mWPM

PPLN-WG

Sortie @ 1.56 mPM

Sortie @780 nm

T Vpiezo

Microcontrôleur|V|> Vthres

Une sortie PM à 1560 nm : référence de fréquence

Source laser entièrement fibrée (cristal fibré)

Absorption Saturée

Asservissement par battementsAsservissement par battements

Laser de référence(asservi sur Rb)

Diode laserà 1560 nm

Ampli1W

Cristal PPLN-WG 30 mm

Vers la division

par 3

Carte 0-64 MHzDiviseur de fréquence

par 64Convertisseur

Fréquence->Tension

PID Tensionde consigne

fibre optiqueélectrique

Principe de l’asservissement

4 cartes montées en rack3 montages de battements fibrés

Performances @ 1,56 m

Accordabilité 70 MHz

Balayage 60 MHz en 1 ms

Fonctionne également pour le repompeur à 3 GHzEtape de battement électronique intermédiaire

Déverrouillage plus fréquent 2-3 semaines

Performances @ 1,56 m

Accordabilité 70 MHz

Balayage 60 MHz en 1 ms

Fonctionne également pour le repompeur à 3 GHzEtape de battement électronique intermédiaire

Déverrouillage plus fréquent 2-3 semaines

Solution alternative pour le laser repompeurSolution alternative pour le laser repompeur

Utilisation d’un modulateur électro-optique (EOM) à 1560 nm

cos( )m mV t 0V

Matériaunon linéaire

Schéma de principe

Principe de l’EOMInterféromètre optique : différence de marche contrôlée par une tension

Tension continue : contrôle transmission

Modulation : synthèse bandes latérales

Synthèse de bandes latérales parasites Evaluation sur les atomes froidsDiode laser

Pour le piégeage

Source à 3 GHz

EOM

Simplicité du montage

Contrôle de la puissance de repompeur

Montage

Conclusion sur les asservissements en fréquenceConclusion sur les asservissements en fréquence

Etape d’asservissement réalisée

Système entièrement fibré très robuste Laser de référence : plusieurs mois

Asservissement par battements : 2/3 semaines

0 1 210

15

20

25

Te

mp

éra

ture

de

la p

ièce

[°C

]

Temps [heure]

Ouverture portedonnant sur l'extérieur

Jet d'air comprimésur l'expérience

Fermeture de la porte+ Chauffage

Résiste aux perturbations Vibrations

Fluctuations thermiques

Cycle thermique imposé au système

Un banc optique en trois étapesUn banc optique en trois étapes

LaserMaître

Diode laser 1Piégeage

Diode laser 2Repompeur

Asservissementpar battements

Asservissementpar battements

AmplificateurSéparateur de faisceaux 1/3

Fibre monomode à 1560 nm Composant à 1560 nmFibre monomode à 780 nm Composant à 780 nmConnection électrique Système électronique

Contrôle des fréquences Doublage Distribution des faisceaux

Détection

Conception et réalisation de l’enceinte Ultra-VideConception et réalisation de l’enceinte Ultra-Vide

Ultra-vide : P=7.10-10 hPa

Parties centrales en Titane

Hublot /30 rms : utile pour les faisceaux Raman

Test de composants compacts : pompe ionique, dispenser

Fixation des optiques

Bobines de gradient

Zone de détection (Titane)

Enceinte pour PMO (Titane)

Hublot avec bride en Titane

Trou pour fixation au bâtis

Pompe ionique 3L/s blindée (Méca 2000)

Getter

Vanne métal-métal

Zone d’interaction(Titane)

Dispositif intégré GIRAFONDispositif intégré GIRAFON

Electronique d’asservissement en fréquence & écran de contrôle

Laser de piégeageLaser repompeur

CaméraEcran de contrôle

Séquenceur programmé par ordinateur

Alimentation des bobinesAlimentation des dispensers de Rb

Doublage de fréquence (780 nm)Répartition des faisceaux

Laser Maître de référenceAsservissement sur une cellule de Rb

Gravimètre Interférométrique de Recherche à Atomes Froids de l’ONERAGravimètre Interférométrique de Recherche à Atomes Froids de l’ONERA

Obtention d’un Piège Magnéto-Optique (PMO)Obtention d’un Piège Magnéto-Optique (PMO)

PMO obtenu périodiquement en allumant périodiquement les bobines

N ~ 6.106 atomesNuage atomique instableAttribué aux fluctuations de polarisation

Premier PMO entièrement fibré

Repompeur : EOMSHG : PPLN-WG (P < 50 mW)Séparation : système de coupleurs fibrés non PM

Obtention d’un piège magnéto-optique

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,50,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Fit: = 60 ms

Allumage du gradient de champ magnétique

Coupure du gradient de champ magnétique

Fit: = 200 ms

Nom

bre

d'at

omes

.10

8

Temps [s] 0 50 100 150 200 250 3000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Nom

bres

d'a

tom

es.1

08

Intensité laser totale [mW/cm2]

Caractérisation du PMOCaractérisation du PMO

Taux de chargement Nombre d’atomes

Configuration expérimentale

Itotale = 144 mW.cm-2

Temps de chargement : 200 msTaux de chargement : 1,4.108 atomes.s-1 Jusqu’à 2,5.108 atomes

+ +

Modulateur électro-optiqueCavité Système air libre

Refroidissement Sub-DopplerRefroidissement Sub-Doppler

Phase de mélasse optique

Ouvert

Fermé

PMOMélasse Optique

On

Off

Nécessite un contrôle de l’intensité à la ms

Diode laser 1Piégeage

EOM Amplificateur saturé

Diode de saturation= 10 nm

Diode de saturationAtténuation 20 dB

t < 50 s

Mesure de températureLargeur du nuage atomique après

300 ms de chute libre

240 250 260 270 280 290 30015

20

25

30

35

40

45

50

T = 6,0 K

Flu

ores

cenc

e (U

.A.)

Temps [ms]

Température atteinteT = 6 K

Conclusion sur le PMOConclusion sur le PMO

Caractéristiques du PMOJusqu’à 2,5.108 atomes

Taux de chargement initial : 1,4.108 atomes.s-1

Temps caractéristique de chargement : 200 ms

T = 6 K

Synthèse du repompeur par modulateur électro-optique validée Variation de température et du nombre d’atomes < 5%

Banc optique résistant à des variations thermiques importantes

Système prêt pour tenter d’obtenir des franges d’interférences…

But : synthétiser les faisceaux Raman et observer des oscillations de RabiBut : synthétiser les faisceaux Raman et observer des oscillations de Rabi

Faisceaux RamanDeux faisceaux lasers :

asservis en phase

dont la différence de fréquence correspond à la transition hyperfine de l’état fondamental

F=2

F=3

F’

FaisceauxRaman

G

Signature : Oscillations de Rabi

0

1

R

2

R

3

R

t

3( )F t1 2.

R

I I

I1 I2

Contraintes sur les faisceaux

Asservissement en phase

Obtenir la puissance suffisante

(~200 mW pendant 10 s)

avec un seul cristal de PPLN massif

Modulateur électro-optique

Amplificateur en régime pulsé

Solution technique

Optimiser la puissance de sortie du cristal massifOptimiser la puissance de sortie du cristal massif

Utilisation de l’amplificateur en régime pulsé

Diode laser 3Raman

EOM

Chaîne HF

Interrupteur Amplificateur

PPLN Massif

Pour un amplificateur 1WPuissance crête : 5W

Durée de l’impulsion : 2 s

Puissance crête à 780 nm : 250 mW

0 2 4 6 8 10 12

0

5

10

15

Inte

nsité

[u.

a.]

Temps [ms]

Avant amplificateur Après amplificateur

Pic d’intensité de quelques s au moment de l’injection

Mécanisme

Avant l’injection : Emission Spontanée Amplifiée (ASE)

Au moment de l’injection :Déplétion brutale du niveau excité

Puis retour à un état stationnaire

Modulateur électro-optiqueModulateur électro-optique

Diode laser 3Raman

EOM

Chaîne HF

Simplicité ( robustesse) du montageNécessite un seul laser

Possibilité de l’annuler en jouant sur le rapport des intensités lasers

Existence de temps de chute minimisant l’effet de l’interféromètre parasite

F=2

F=3

F’

FaisceauxRaman

Tests préliminaires sur les atomes froidsTests préliminaires sur les atomes froids

Faisceaux Raman copropageants

Insensible à l’effet Doppler

Pas de champ magnétique directeur

Transition Raman…

3032 3034 3036 3038 3040

5%

10%

15%

20%

25%

Pop

ulat

ion

rela

tive

dans

F=

3

Fréquence de modulation [MHz]

Valeur théorique

… Mais pas d’oscillation de Rabi

Transition Raman

0 100 200 300 4000%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

Pop

ulat

ion

rela

tive

dans

F=

3

IRaman [u.a]

Désaccord = 500 MHz Désaccord = 1642 MHz

Largeur 800 kHz : compatible avec

la durée de l’impulsion Raman

-200 0 200 400 600 800 1000

15

20

25

30

35

40

Po

pu

latio

n d

an

s F

=3

(u

.a.)

Fréquence - 3 035 732.439 (kHz)

F=3 : mF=0

F=3 : mF=1

Résultats (très) récentsTransition RamanRésultats (très) récentsTransition Raman

Amélioration du dispositif :Cristal PPLN en guide d’onde tout neuf

Champ magnétique directeur

Résonance Raman…

… mais toujours pas d’oscillation de Rabi

Résultats (très) récentsTransitions micro-ondesRésultats (très) récentsTransitions micro-ondes

Oscillations de Rabi observées

Le dysfonctionnement vient des faisceaux Raman

0 20 40 60 80 1000

10

20

30

40

50

Pop

ula

tion

dans

F=

3 m

esu

rée

(u.

a.)

Durée de l'emission micro-onde (ms)1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800

50

60

70

80

90

Sequence micro-onde/2(4,85ms) -> (20 ms) -> /2(4,85 ms)

Po

pu

latio

n m

esu

rée

da

ns

F=

3 (

u.a

.)

Fréquence - 3 035 732 439 (Hz)

Franges de Ramsey observées

Conclusion sur les faisceaux RamanConclusion sur les faisceaux Raman

Résonance Raman observée

Pas d’oscillations RabiCertaines hypothèses écartées :

• Champ magnétique

• Source hyperfréquence

Voies à explorer :• Comportement pulsé de l’amplificateur

• Raie parasite

Que retenir de ces travaux?Que retenir de ces travaux?

Ces travaux ont démontré pour la première fois l’intérêt de réaliser un piège magnéto-optique de Rubidium à partir de sources Télécoms doublées

Technologie pérenne

Endurance : 6 lasers en fonctionnement pendant 3 ans

Robustesse Asservissements entièrement fibrés

Asservissements fonctionnant pendant des mois

Variations de température, vibrations

Versatilité : modification du dispositif sans désalignementPassage 85Rb au 87Rb

Adapter la largeur spectrale du laser à l’application

Quelles perspectives pour ces travaux?Quelles perspectives pour ces travaux?

Développement futur vers l’embarquabilitéDéveloppement d’un prototype embarquable

Projet spatial I.C.E.

Interférométrie Cohérente pour l’Espace

Vol parabolique « Zéro g » en mars 2007

Technique généralisable pour les expériences d’atomes froidsExpériences de laboratoire

Permet de travailler avec le Potassium (767 nm)

De nombreuses voies encore inexploréesFibre à cristaux photoniques

• transport à maintien de polarisation des deux fréquences

Utilisation de la puissance à 1560 nm• Piège dipolaire• Réseau optique

Perspectives

A300 du CNES pour vol Zéro g

Réseau optique (physicsweb.org)

Fibre à cristaux photoniques

http://www.cnes.fr/imagezoom.php?file=p617_193de39329bc414319cadda8ca67626cairbus.jpg&label=%A9+Airbus+Industrie

http://images.google.be/imgres?imgurl=http://acivs.org/caip2005/images/dga-logo.jpg&imgrefurl=http://acivs.org/caip2005/&h=300&w=290&sz=8&hl=fr&start=3&tbnid=LhtRp9Lg2Pl2pM:&tbnh=116&tbnw=112&prev=/images%3Fq%3DDGA%2Blogo%26svnum%3D10%26hl%3Dfr%26lr%3D%26rls%3DGGLG,GGLG:2006-17,GGLG:fr%26sa%3DN

Merci !Merci !

Etude dun gravimètre à atomes froids embarquable Directeur de ThèsePhilip Tuckey (SYRTE -...

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