Nouveau concept d'horloge atomique : horace, horloge a refroidissement d'atome en cellule

• Auteur / Autrice : EMMANUEL GUILLOT
• Direction : Michel Desaintfuscien
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Le but du projet horace est de reduire les dimensions des horloges atomiques en utilisant des atomes refroidis, tout en conservant les stabilites et exactitudes des etalons commerciaux actuels. L'etude menee contribue a l'etablissement des meilleures configurations pour un futur prototype. La reduction de l'horloge est realisee en refroidissant et en interrogeant des atomes de cesium dans une cavite hyperfrequence. Cette cavite doit egalement etre une cellule optique dans laquelle la lumiere laser, injectee par des fibres optiques, refroidit des atomes de cesium. Deux types de cellule ont ete etudies : des cellules diffusantes en spectralon et des cellules reflechissantes en cuivre. Des temperatures inferieures a 10 k ont ete mesurees a grand desaccord, ce qui correspond a un regime de refroidissement sub-doppler. Nous avons mesure a desaccord optimal 9. 10 8 atomes froids avec les cellules diffusantes et 3. 10 7 atomes froids en cellule reflechissante. Une etude de l'effet d'echantillonnage (effet dick) pour une horloge de type horace nous indique que la stabilite de l'horloge pourra descendre dans la gamme des quelques 10 1 3 1 / 2 avec un oscillateur a quartz local faible bruit, en supposant que le rapport signal a bruit n'est pas un facteur limitant. Deux effets potentiellement limitants pour l'exactitude de l'horloge sont le deplacement de frequence du au gradient de phase et le deplacement de frequence radiatif. Le premier a ete evalue au pire a quelques 10 1 4 sur terre. Afin que le second reste inferieur a quelques 10 1 5, nous avons determine qu'il fallait obturer les faisceaux laser avec un taux de coupure de 1:10 8. Horace possede un fort potentiel grace a la grande adaptabilite des fonctions appliquees aux atomes. Sa taille reduite et sa souplesse d'emploi la destinent tout particulierement a devenir une horloge embarquee pour les systemes de navigation et de communication de demain.