Laser stabilisé en fréquence sur une cavité Fabry-Pérot à très basse température

Cette thèse consiste au développement d’un laser stabilisé en fréquence sur une cavité Fabry-Perot à très basse température. La cavité optique utilisée, conçue à partir d’un bloc de silicium, est portée à une température de 18,1 K. Un cryogénérateur à faibles vibrations à tube pulsé est pour refroidir la cavité autour de la température optimale souhaitée. Le fait de travailler à cette température où le coefficient de dilatation thermique est faible, et où les contraintes mécaniques agissant sur la cavité sont réduites, offre la possibilité d’atteindre des performances du laser stabilisé en dessous de 1×10⁻¹⁶ sur des temps courts pour répondre aux besoins des horloges optiques. Le système est constitué d’un laser fibré à 1,5 µm dont la fréquence est asservie sur la fréquence d’un mode de résonance de la cavité via la technique Pound-Drever-Hall. Cette cavité a une longueur de 14 cm et un revêtement diélectrique a été déposé sur le substrat des miroirs. Ces travaux ont consisté également à mettre en place un système de contrôle de la modulation d’amplitude résiduelle, qui fait partie des principales limitations des performances du laser ultra-stable. Pour cette cavité, la limite théorique, déterminée par le bruit thermique de la cavité et évaluée en terme de stabilité relative de fréquence, est d’environ 3×10⁻¹⁷ à 1 s.

laser ultra-stable, cavité optique Fabry-Perot, asservissement de fréquence, température cryogénique

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