9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 11

LisaPathfinderLisaPathfinder

Nos travaux à l’APCNos travaux à l’APC

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 22

IntroductionIntroduction

Lisa Pathfinder : mission technologiqueLisa Pathfinder : mission technologiquePhase CPhase C

Participation avec l’ESA du choix de Participation avec l’ESA du choix de l’industriel : Contravesl’industriel : Contraves

Suivi de réalisation du Laser ModulatorSuivi de réalisation du Laser Modulator Mise au point de testsMise au point de tests

– Interférométrie à 1 laserInterférométrie à 1 laser– Mesure des bruits (phase, fréquence) de Mesure des bruits (phase, fréquence) de

l’interférencel’interférence

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 33

Synoptique fonctionnel Synoptique fonctionnel du LMdu LM

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 44

Interférométrie Interférométrie hétérodyne à 1 laserhétérodyne à 1 laser

AOMLaserNd-YAG

LaserHe-Ne

Isolateur Optique

632 nm (visible)pour alignement

1064 nm(infrarouge)

AOM

Réglage du chemin optique

PhotodiodeSignal à 80 MHz

80 MHz + fhet80 MHz

PhotodiodeSignal à fhet

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 55

Mesure du bruit de phase Mesure du bruit de phase et de la pureté spectraleet de la pureté spectrale

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 66

Tests à effectuerTests à effectuerTestsTests RequirementRequirement

ssReflection of optical signal from the Modulator Unit back into the laser head :

< -18db

Spectral purity in each optical beam.Side bands :

Single side band noise floor :< -100dBc< -120dBc/Hz

Single side band phase noise in each optical beam < 10-6 rad/vHz

Output power of the frequency-shifted optical signal at each output :(Assuming 25 mW input power)

> 5 mW

Difference of the optical output power between both channels : < 5 %.

Variation range of the optical output power due to the AOM amplitude modulation method

Control bandwidth.:< ± 20%> 50 kHz.

Relative power stability of the laser radiation for each frequency (and) at the output :

Ellipticity of the output optical signals :Polarization axis of the output optical signals :

< 1:50< ± 5 degrees

Variation range of the optical pathlength difference by the OPDA : Control bandwidth :

< ± 30 µm> 10 Hz

Influence of OPDA stabilization on:-optical power variation -polarization: variation at the end of fiber (after a linear polarizer) for the full dynamic range of OPDA stabilization

< 5 %< 5 %

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 77

Mesure du bruit de phaseMesure du bruit de phase

Exigences : Exigences : – 1010-6-6 radian/ radian/Hz entre 500 Hz et 5000 HzHz entre 500 Hz et 5000 Hz

(-120 dBc/Hz)(-120 dBc/Hz) Méthode de mesure:Méthode de mesure:

– Détection de l’interférence entre le faisceau Détection de l’interférence entre le faisceau laser à flaser à f00 (non shifté) et le faisceau de sortie (non shifté) et le faisceau de sortie d’un AOMd’un AOM

Détection d’un signal à 80 MHz Détection d’un signal à 80 MHz Diode large Diode large bande (> 80 MHz)bande (> 80 MHz)

Appareil de mesure de bruit de phase dédié (aucun Appareil de mesure de bruit de phase dédié (aucun analyseur de spectre n’est assez précis)analyseur de spectre n’est assez précis)

Source RF avec un bruit de phase au moins Source RF avec un bruit de phase au moins équivalent:équivalent:

– Utilisation d’un oscillateur et de multiplicateurs ultra-Utilisation d’un oscillateur et de multiplicateurs ultra-faible bruit de phasefaible bruit de phase

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 99

Mesure de la pureté Mesure de la pureté spectralespectrale

Exigences:Exigences:– Les bandes latérales doivent être atténuées de -Les bandes latérales doivent être atténuées de -

100 dBc100 dBc Bandes centrées autour de 80 MHz et 160 MHz Bandes centrées autour de 80 MHz et 160 MHz

(ordres de diffraction)(ordres de diffraction) Bandes BF à n x fBandes BF à n x fhh

« Sidebands « Sidebands mixing »mixing »

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 1010

Mesure de la pureté Mesure de la pureté spectralespectrale

Exigences:Exigences:– Les bandes latérales doivent être atténuées de -Les bandes latérales doivent être atténuées de -

100 dBc100 dBc Bandes centrées autour de 80 MHz et 160 MHz Bandes centrées autour de 80 MHz et 160 MHz

(ordres de diffraction)(ordres de diffraction) Bandes BF à n x fBandes BF à n x fhh

– Le plancher de bruit doit être inférieur à -120 dB/HzLe plancher de bruit doit être inférieur à -120 dB/Hz

« Sidebands « Sidebands noise floor »noise floor »

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 1111

Mesure de la pureté Mesure de la pureté spectralespectrale

Exigences:Exigences:– Les bandes latérales doivent être atténuées de -Les bandes latérales doivent être atténuées de -

100 dBc100 dBc Bandes centrées autour de 80 MHz et 160 MHz Bandes centrées autour de 80 MHz et 160 MHz

(ordres de diffraction)(ordres de diffraction) Bandes BF à n x fBandes BF à n x fhh

– Le plancher de bruit doit être inférieur à -120 dB/HzLe plancher de bruit doit être inférieur à -120 dB/Hz Principe de la mesure:Principe de la mesure:

– Détection d’un faisceau sur une photodiode large Détection d’un faisceau sur une photodiode large bande (> 160 MHz)bande (> 160 MHz)

– Mesure de la RF : analyseur de spectreMesure de la RF : analyseur de spectre– Mesure de la BF : analyseur FFTMesure de la BF : analyseur FFT

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 1313

Etude des AOM : bruits et Etude des AOM : bruits et temps de propagationtemps de propagation

Comparaison d’AOM Comparaison d’AOM ::– AA vs Gooch & AA vs Gooch &

HousegoHousego– transverses vs transverses vs

longitudinauxlongitudinaux

Mesure des temps de propagation et temps Mesure des temps de propagation et temps de montéede montée– Nécessaire pour asservissement en puissance Nécessaire pour asservissement en puissance

(BP>50kHz)(BP>50kHz)– Variation suivant type d’AOM, distance du Variation suivant type d’AOM, distance du

transducteur et diamètre du faisceautransducteur et diamètre du faisceau

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 1414

Temps de propagationTemps de propagation

Gooch & Housego, mode Gooch & Housego, mode transverse :transverse :6,43 6,43 μμs (BP=20 kHz)s (BP=20 kHz)

AA, mode transverse :AA, mode transverse :Environ 4 Environ 4 μμss

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 1515

Comparaison d’AOMComparaison d’AOM

Mode Mode transversetransverse

Mode Mode longitudinallongitudinal

Bande Bande passantepassante -- ++

Puissance Puissance électriqueélectrique ++ --

Pureté Pureté spectralespectrale ++ --

EfficacitéEfficacité ++ --

9 mai 20069 mai 2006 Olivier JeanninOlivier Jeannin 1616

FinFin

Travaux futurs :Travaux futurs :– Mesure de phaseMesure de phase– InterférométrieInterférométrie

multi-lasersmulti-lasers

Bientôt : meilleure installationBientôt : meilleure installation