Résumé de la thèse
Ce travail de thèse explore le potentiel de l’approche CPT (piégeage cohérent de population) pour réaliser des horloges atomiques micro-ondes à cellule césium de haute stabilité.
Une caractérisation métrologique poussée sur une première horloge a tout d’abord été réalisée. Cette horloge exploite un schéma de pompage optimisé nommé Push-Pull Optical Pumping (PPOP) et une technique d’interrogation impulsionnelle (Ramsey-CPT ou SABR-CPT : Symmetric Auto-Balanced Ramsey). Une stabilité de fréquence à 1 s de 1×10−13 en mode Ramsey-CPT et de 2×10−13 en mode SABR-CPT a été démontrée. Pour évaluer les limitations de cette horloge, nous avons mesuré la dépendance de la fréquence d’horloge à un très grand nombre de paramètres expérimentaux et montré que le régime SABR-CPT permet une réduction drastique d’un grand nombre de coefficients de sensibilité. Un budget de stabilité à 1 jour de 3,5×10−14 est établi et nous identifions la température de composants optiques passifs, la fréquence laser, la puissance microonde et le champ magnétique comme contributions principales. Une dégradation des performances pour 𝜏 ≥ 100 s a également été observée. De nombreuses investigations ont été menées pour en comprendre l’origine.
Une seconde horloge, d’architecture comparable mais plus compacte (banc optique < 10 L), a ensuite été étudiée. Suite à sa conception et son montage, de premières caractérisations ont été rapportées, incluant la spectroscopie de la résonance CPT en régime continu et Ramsey- CPT. Quelques mesures de déplacements de la fréquence d’horloge sont aussi rapportées. Une mesure préliminaire de stabilité relative de fréquence de cette horloge, au niveau de 1,5×10−11 à 1 s, et 2,5×10−12 à 105 s en Ramsey-CPT, est démontrée.
Mots clés
stabilité de fréquence, horloge atomique, déplacement de fréquence, cellule à vapeur.
Texte intégral
Consulter la thèse (FR) : TEL-05411125