Anthony GUSCHING : "Référence de fréquence optique à microcellule à vapeur de césium stabilisée par spectroscopie sub-Doppler bi-fréquence"

Résumé : Cette thèse présente le développement et la caractérisation d'une référence de fréquence optique à 895 nm basée sur l'interrogation d'atomes de césium confinés dans une cellule micro-fabriquée par spectroscopie sub-Doppler bi-fréquence. 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 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 à 1 s de 1.1×10-12, 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 asservi sur un laser à 1542 nm stabilisé sur une cavité Fabry-Perot ultra-stable. Un lien fibré compensé, avec un bruit de phase résiduel de - 55 dBrad²/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 dBrad²/Hz à f = 1 Hz), et meilleure que 5×10-14 à 100 s. [...]

Composition du jury :

Rodolphe BOUDOT, Chargé de recherche, Université Bourgogne Franche-Comté, Directeur de thèse

François-Xavier ESNAULT, Ingénieur, CNES, Examinateur

Olivier LLOPIS, Directeur de recherche, LAAS-CNRS, Examinateur

Yann LE COQ, Ingénieur de recherche, SYRTE, Rapporteur

Frédéric GÉROME, Directeur de recherche, XLIM, Rapporteur

Yann KERSALE, Professeur des universités, Université Bourgogne Franche-Comté, Examinateur

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