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Deux doctorants de FEMTO-ST primés à la conférence internationale IFCS-EFTF 2025

Leurs travaux innovants ouvrent la voie à de nouveaux dispositifs de surveillance environnementale et à une nouvelle génération de micro-horloges atomiques.

La conférence internationale Temps-Fréquence IFCS-EFTF 2025 (International Frequency Control Symposium – European Frequency Time Forum), conférence internationale majeure dans le domaine de la métrologie Temps-Fréquence, s’est déroulée du 12 au 16 Mai 2025 à Querétaro, Mexique (https://2025.ieee-ifcs-eftf.org/).

Au cours de cette conférence, deux doctorants du département Temps-Fréquence de FEMTO-ST, Ghida Fawaz (équipe COSYMA) et Carlos Rivera-Aguilar (équipe OHMS), ont obtenu les prix étudiants dans leurs groupes respectifs.

Les travaux de Ghida Fawaz portent sur la conception d’un dispositif innovant à ondes élastiques de surface, destiné à la surveillance en temps réel de la qualité de l’air, et plus précisément à la quantification des particules fines présentes dans l’environnement. Ce système associe un impacteur en cascade à des capteurs SAW disposés sur la surface d’impaction, permettant ainsi une séparation précise des particules selon leur taille, tout en assurant une mesure instantanée de leur masse déposée. Pour garantir la fiabilité des relevés, une étude approfondie a été menée sur la sensibilité et la répétabilité des capteurs face aux particules dans diverses conditions. Les résultats ont révélé la nécessité de nettoyer régulièrement les capteurs après leur exposition à des atmosphères polluées. Pour relever ce défi, un mécanisme d’auto-nettoyage a été intégré à l’impacteur, exploitant les propriétés des ondes élastiques de surface pour déplacer une gouttelette d’eau et ainsi restaurer la propreté des capteurs. Ces caractéristiques confèrent à ce dispositif un caractère novateur, répondant aux atteintes face aux solutions actuellement disponibles sur le marché.

Les travaux de Carlos Rivera-Aguilar concernent le développement d’une micro-horloge atomique basée sur le phénomène de piégeage cohérent de population. Cette dernière, utilisant une microcellule à vapeur de césium développée à FEMTO-ST (MN2S/MOSAIC, contact : N. Passilly), exploite des techniques d’interrogation impulsionnelles avancées (séquences de Ramsey), permettant de réduire drastiquement la sensibilité de la fréquence d’horloge aux variations des paramètres du champ lumineux d’interrogation (puissance laser, fréquence laser, etc.). La force du travail de C. Rivera est d’avoir implémenté ces techniques, sans modulateur optique externe, par modulation directe du courant laser, conservant ainsi une architecture d’horloge compacte, compatible avec une intégration réelle. Le pilotage de l’horloge est assuré par une carte électronique FPGA. Avec cette approche, C. Rivera-Aguilar a démontré une horloge atomique à microcellule présentant une stabilité relative de fréquence journalière dans la gamme basse des 10-12, soit 1 ordre de grandeur meilleure que les micro-horloges atomiques commerciales actuelles. Ces travaux pourraient ouvrir la porte à une nouvelle génération de micro-horloges atomiques aux performances de stabilité long-terme augmentées, répondant ainsi aux spécifications de nouvelles applications.

Publications récentes liées :
Carlos Rivera : https://doi.org/10.1063/5.0196975 , https://arxiv.org/abs/2503.01681

Contacts :
Ghida FAWAR
Carlos RIVERA