Senseurs quantiques intégrés

Senseurs quantiques intégrés Bruno Desruelle, ALPhANOV / µQuanS

Colloque R&D INSU Grenoble, le 12 mai 2011

Colloque R&D INSU, 12/05/2011 2

Présentation générale

•  Développer, industrialiser et commercialiser une nouvelle génération d’instruments de mesure : –  Gravimètre –  Horloge atomique

•  Une technologie ultra-innovante basée sur l’utilisation d’atomes piégés et refroidis par laser

de très haute précision


Présentation générale

•  Transfert de technologie depuis 2 laboratoires : –  Systèmes de Références Temps Espace (SYRTE) –  Institut d’Optique (LP2N)

•  Exploitation d’un brevet CNRS-Observatoire de Paris

•  Société en incubation à l’Incubateur Régional d’Aquitaine, sur le pôle de compétitivité Route des lasers (Bordeaux)


L’équipe

•  Philippe Bouyer (Institut d’Optique) et Arnaud Landragin (SYRTE), chercheurs CNRS. A l’origine de nombreuses premières mondiales dans le domaine des senseurs inertiels à atomes froids.

•  Bruno Desruelle, futur dirigeant de la société. Plusieurs années d’expérience en entreprise, puis à la DGA. Spécialiste du transfert industriel de solutions optiques de très haute technologie.

Colloque R&D INSU, 12/05/2011

Le gravimètre µQuanS

•  Premier gravimètre à atomes froids commercial

•  Instrument dédié à différentes applications : – surveillance de la géosphère (vulcanologie,

sismologie, hydrologie) ; – exploitation des richesses du sous-sol ; – détection des ondes gravitationnelles, archéologie,

Défense…

Club géosciences Pau, 27/04/2011 6

Le principe de fonctionnement

Piégeage et refroidissement Coupure des faisceaux

108 atomes @ qqes µK

Chute & interférométrie Détection par fluorescence


Le gravimètre µQuanS •  Interféromètre de Mach-Zender atomique vertical

z

z(0) = 0

z(T) = 1/2 gT2

z(2T) = 2 gT2

0 T 2T t

a >

b >

a >



•  Repose sur l’utilisation d’un réflecteur pyramidal (brevet CNRS)

Piège Interféromètre


Le gravimètre µQuanS •  Le brevet conduit à une simplification radicale de l’architecture du

senseur : un seul faisceau => un seul collimateur et un seul alignement

•  Conduit à une tête de senseur ultra-compacte

•  Réduction des coûts considérable et fiabilité améliorée

50 cm


Le gravimètre µQuanS •  Utilisation de l’approche télécom doublée pour la génération du 780 nm



•  Intégration Optique-Electronique, développement software à réaliser •  Qualification en environnement

Mi 2013


Les performances •  Mesure gravimétrique absolue :

– Sensibilité : 40 µGal/√Hz (1 µGal = 10-9 g) – Palier de sensibilité : 2-3 µGal – Exactitude : 2-3 µGal (TBC)

(don

nées

SY

RTE

)


L’horloge µQuanS •  S’appuie sur la technologie HORACE développée

au SYRTE : Piégeage, refroidissement, interrogation et détection au sein de la cavité micro-onde


L’horloge µQuanS •  Performances obtenues :

Stabilité court terme = 2,2.10-13 τ-1/2

Stabilité long terme = 3,2.10-15 après 20000 s

d'intégration


L’horloge µQuanS •  Transposition de HORACE au Rb :

– Simplification du système laser grâce à l’utilisation de l’approche « télécom doublé »

– Déplacement collisionnel du Rb très inférieur à celui du Cs, intéressant pour l’amélioration de la stabilité long terme

⇒ Performances améliorées, réduction de l’encombrement, simplification de l’intégration


Avancement et prochaines étapes

•  Société créée depuis avril 2011 •  Développement de 2 prototypes en cours (horloge et

gravi) au SYRTE et à l’Institut d’Optique •  Installation à Bordeaux et premiers recrutements prévus

à partir du troisième trimestre 2011

Gravimètre

Horloge

2011 2012 2013

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