Références stables pour un laser superradiant à ytterbium

Cette thèse établit une base solide au développement d’un laser super-radiant à FEMTO-ST. Elle se concentre sur les références bas bruit, essentielles au fonctionnement d’un tel laser, avec deux contributions principales : la stabilisation en fréquence d’un laser à 556 nm pour réaliser un piège magnéto optique, pour atteindre la transition d’intercombinaison de l’atome ¹⁷¹Yb, et une cavité Fabry-Perot accordable et compacte.

L’asservissement en fréquence d’une bande latérale du laser à 556 nm a été réalisé en utilisant un unique modulateur électro-optique couvrant l’écart de fréquence entre la vapeur diode de référence et ¹⁷¹Yb, et la modulation d’asservissement a pu être ensuite réalisée. Un banc de caractérisation a été mis en place avec un peigne de fréquence, nous permettant de mesurer une stabilité relative de fréquence de 1,2×10^-11 à 1 s. Une caractérisation des effets systématiques a permis d’atteindre une exactitude de l’ordre de quelques kilohertz.

Pour finir, une cavité Fabry-Perot bas bruit, a été conçue pour être accordable, compacte et compatible avec l’émission super-radiante. Un assemblage contrôlé, ainsi que son système à ultravide ont été réalisés et présentés dans le document. La finesse et la stabilité relative de fréquence ont été évaluées à l’aide d’un laser à 578 nm asservi en fréquence sur le résonateur. Une finesse ℱ de 6920 a été estimée. La stabilité relative de fréquence a été évaluée à 2,2×10^-12/√𝜏, ce qui fournit un résultat préliminaire prometteur pour construire le laser super-radiant.

métrologie temps et fréquence, horloge optique active, superradiance, cavité Fabry-Perot, spectroscopie sub-Doppler.

Consulter la thèse (EN) : TEL-05483152