Résumé de la thèse

Cette thèse a pour objet de repousser les performances d’un interféromètre à atomes froids principalement sensible aux rotations selon un axe particulier. Des atomes de césium sont refroidis par laser, piégés et lancés verticalement selon une configuration en fontaine. La sensibilité du gyromètre repose sur l’effet Sagnac et est proportionnelle à l’aire physique qu’entourent les deux bras de l’interféromètre. L’auteur utilise des transitions Raman stimulées pour séparer les ondes atomiques et former une géométrie d’interféromètre de type Mach-Zehnder replié. Avec un temps d’interrogation de 800 ms, il est parvenu à une aire physique de 11 cm2. Des améliorations ont été apportées au dispositif expérimental pour faire fonctionner le gyromètre avec une telle aire Sagnac. Une procédure d’alignement relatif des faisceaux Raman, à 1 μrad près, a été élaborée et est particulièrement importante pour permettre aux ondes de matière d’interférer. Durant la thèse, la caractérisation des bruits de vibration impactant la sensibilité du gyromètre, ainsi que sa réjection, a été effectuée. Les travaux ont permis de démontrer une sensibilité de 160 nrad·s–1 à 1 s, et une stabilité à long terme de 1,8 nrad·s–1 après 10 000 s d’intégration. Ce niveau de stabilité représente une amélioration d’un facteur 5 par rapport à la précédente expérience de gyromètre du LNE-SYRTE de 2009, et d’un facteur 15 par rapport aux autres résultats publiés. Cette thèse a également permis de développer une nouvelle méthode d’interrogation des atomes pour opérer le gyromètre sans temps morts, un aspect important pour diverses applications des capteurs à atomes froids en navigation inertielle, en géophysique et en physique fondamentale.

Texte intégral

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