Etude d'un gyromètre à ondes de matière de très grande aire

Study of a matter-wave gyroscope very large area

• Auteur / Autrice : Matthieu Meunier
• Direction : Arnaud Landragin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gyroscopes optiques

Atomes froids

Interférométrie atomique

Résumé

Nous présentons la caractérisation d’un nouveau gyromètre à ondes de matière de très grande sensibilité. L’utilisation d’une seule source d’atomes de Césium refroidis par laser dans une configuration de type fontaine permet d’atteindre des temps d’interaction proches de 1 s. La manipulation cohérente des atomes est réalisée par des transitions Raman stimulées : une nouvelle séquence d’interrogation à 4 impulsions, insensible à l’accélération continue, nous a permis d’atteindre une aire macroscopique de 2,4 cm² sensible à l’effet Sagnac. La taille de l’instrument le rend particulièrement sensible aux vibrations : une isolation passive acoustique et sismique a été développée pour découpler le capteur de son environnement. La mesure de l’accélération résiduelle des miroirs permet de corriger a posteriori la phase atomique, et améliore ainsi la sensibilité de l’instrument. Une nouvelle technique de mesure sans temps mort a été démontrée : celle-ci permet d’améliorer la sensibilité d’un interféromètre de type horloge d’un ordre de grandeur, et présente de potentielles applications pour d’autres classes de capteurs inertiels atomiques ainsi que pour la navigation inertielle.

We present the study of new ultra high sensitive matter waves gyroscope. The use of one single laser-cooled Cesium atom source in a fountain configuration enables us to reach interaction times as high as 1 s. Coherent manipulation of the atoms is achieved by the use of stimulated Raman transitions: a new 4 pulse sequence, insensitive to continuous acceleration, enabled us to reach a 2,4 cm2 macroscopic area sensitive to the Sagnac phase shift. The enormous size of the apparatus makes it principally vulnerable to parasitic vibrations: therefore, we developed a specific passive acoustic and seismic isolation system to uncouple the sensor from its environment. The measurement of the residual acceleration of the mirrors enables us to correct the atomic phase, a posteriori, in order to enhance the sensitivity of the gyroscope. A new zero dead time sequence has been implemented improving the sensitivity of a clock-like atom interferometer by one order of magnitude. This crucial fact exhibits a lot of potential applications for other kinds of atomic inertial sensors and also for the purpose of inertial navigation.