Caractérisation d'un capteur inertiel à atomes froids

par Florence Yver Leduc

Thèse de doctorat en Physique atomique

Sous la direction de Noël Dimarcq.


  • Résumé

    Depuis les developpements des techniques de refroidissement d'atomes, les applications des ondes de matiere sont nombreuses. On presente la premiere realisation d'un gyrometre fonctionnant sur des ondes associees a des atomes froids, dans le but d'atteindre une sensibilite et une stabilite inegalees. L'appareil, base sur l'effet sagnac, est un interferometre atomique dont les separatrices et miroirs sont realises a l'aide d'impulsions lasers induisant des transitions raman stimulees aux nuages d'atomes froids de cesium. En sortie de l'interferometre, le dephasage depend de la vitesse de rotation et de l'acceleration de l'appareil. On utilise alors deux sources atomiques contrapropageantes afin de discriminer l'acceleration de la rotation. Une geometrie novatrice permet de reduire les dephasages parasites dus aux aberrations des optiques, en retroreflechissant les faisceaux lasers realisant les separatrices. L'obtention d'un premier signal et sa caracterisation sont presentees dans cette these. Grace a la mise en place d'un systeme d'isolation des vibrations, les sensibilites obtenues sur une seconde sont de 2,2. 10-6 rad. S-1 pour la rotation et 6,2. 10-6 m. S-2 pour l'acceleration. Cette premiere caracterisation a mis en evidence la principale limite actuelle de l'appareil, qui est le nombre d'atomes utiles. Diverses modifications sur l'experience permettront d'ameliorer ce point. Par ailleurs, un nouvel interferometre a ete teste, fournissant une mesure de l'axe de rotation horizontal perpendiculaire aux faisceaux lasers, habituellement inaccessible. Cette geometrie ouvre la voie a de nouveaux types de gyrometres, de tres hautes sensibilite et stabilite.


  • Résumé

    Since recent developments in atom cooling techniques, matter wave applications are numerous. We present the first realization of a rate-gyroscope based on matter-waves associated to cold atoms, in order to reach high sensitivity and stability. The setup, based on the sagnac effect, is an atom interferometer where beam splitters and mirrors are realized with lasers pulses inducing stimulated raman transitions. At the interferometer output, the phase shift between the two arms depends both on accelerations and rotations. We then use two counterpropagating atomic sources in order to discriminate between rotation and acceleration. We test a new geometry for the laser beams, based on the lasers retroreflection, in order to reduce spurious phase shifts due to wavefront distorsions. The characterization of the first interferometric signal obtained with this setup is presented in this document. Thanks to the implementation of a vibration isolation system, sensitivities obtained after one second are 2,2. 10-6 rad. S-1 for rotation et 6,2. 10-6 m. S-2 for acceleration. This first characterization revealed the main limitation of the setup, which is presently the number of useful atoms. Further modifications on the experiment will improve this point. Moreover, a new interferometer was tested, which presents a sensitivity to the rotation axis parallel to the atomic mean direction. This geometry opens possibilities for a new type of rate-gyroscopes, with very high sensitivity and stability.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 170 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.165-170

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2004)175
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.