Résumé de la thèse
Cette thèse présente le développement et la caractérisation d'une référence de fréquence optique à 895 nm fondée sur l'interrogation d'atomes de césium confinés dans une cellule microfabriquée par spectroscopie sub-Doppler bifréquence. Cette référence comprend une diode laser accordée sur la raie D1 du césium (895 nm), un modulateur électro-optique, un modulateur acousto-optique, une microcellule de césium et une électronique de contrôle.
Deux systèmes laser quasi-identiques ont d’abord été développés, l'un avec une diode laser DFB (Distributed FeedBack), l'autre avec une diode laser à cavité étendue (ECDL). Le battement entre ces deux lasers a démontré une stabilité relative de fréquence de 1,1×10-12 à 1 s, limitée par le bruit de fréquence de l’ECDL, alors modulé à une fréquence trop faible.
Une référence de fréquence ultra-stable à 895 nm a ensuite été développée pour caractériser sans ambiguïté les performances du laser ECDL. Cette dernière repose sur un laser ECDL annexe, asservi en phase sur un peigne de fréquence spectralement étendu, lui-même référencé sur un laser à 1 542 nm stabilisé sur une cavité Fabry-Perot ultra-stable. Un lien fibré compensé, avec un bruit de phase résiduel de –55 dB‧rad²/Hz à 1 Hz, a été aussi mis en place pour le transfert du signal ultra-stable.
Par battement hétérodyne avec la référence, le laser ECDL à microcellule a démontré une stabilité relative de fréquence au niveau de 2,9×10-13 à 1 s, en bon accord avec son bruit de phase (+40 dB‧rad²/Hz à f = 1 Hz), et meilleure que 5×10-14 à 100 s.
En dernier lieu, des travaux préliminaires ont été initiés pour mesurer la sensibilité de la fréquence laser aux variations des paramètres expérimentaux. Parmi les effets évalués, les défauts de superposition entre les faisceaux contra-propageants, la puissance micro-onde et la champ magnétique, semblent constituer des contributions importantes à la stabilité à moyen terme du laser.
Mots clés
référence de fréquence, microcellule à vapeur de césium, spectroscopie sub-Doppler, stabilité de fréquence, laser
Texte intégral
Consultez la thèse (FR) : HAL-04412404