Contributions au développement d'une microhorloge CPT : étude des microcellules à vapeur de césium

par Adel Douahi

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Vincent Giordano.

Soutenue en 2009

à l'Université de Franche-Comté .


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  • Titre traduit

    Contribution to the development of a CPT chip scale atomic clock : cesium vapor microcell study


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  • Résumé

    Ce mémoire présente les contributions au développement d’une micro-horloge CPT (coherent Population Traping ), les travaux ont portés sur l’étude, la réalisation et la caractérisation des microcellules à vapeur de césium. La micro-horloge aura une taille de quelques centimètres cube et consommera quelques dizaines de milliwatts permettant ainsi son alimentation avec une pile (type AAA par exemple). La stabilité visée de la micro-horloge est de l’ordre des 10-11, soit une déviation d`une seconde tous les 300 ans. Le cœur de cette horloge sera constitué d’un système intégré (MEMS) comportant une diode laser modulée (à la fréquence moitié de la transition hyper-fine), une cellule contenant la vapeur de Césium et un photo-détecteur. Le principe mis en jeu est le piégeage cohérent de population qui permet d’obtenir une courbe de résonance sans effet Doppler et sans avoir recours à une cavité résonnante micro-onde. Ce type de dispositif est fabriqué à base de wafers à semi-conducteurs. Utilisant des techniques de micro-fabrications, les systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS). Ces systèmes offrent le potentiel de réaliser en masse et à faible coût une horloge atomique avec une taille d’une puce permettant une intégration facile dans des appareils électroniques miniatures. Nous présentons ici la réalisation de microcellule d’absorption qui est un problème en soi car elle implique l'étude des phénomènes de dégazage dans des petits volumes, des problèmes de collisions des atomes avec les parois. Une technologie complètement originale permettant de générer la vapeur de césium une fois la cellule scellée est présentée. Nous pensons que cette technologie permettra de résoudre les problèmes de fiabilité et de dérive à long terme inhérents aux technologies proposées par ailleurs. Un brevet a été déposé afin de protéger cette nouvelle technologie. Une étude théorique des absorptions linéaires et non linéaires a été menée dans le but de prouver la faisabilité d'une micro-horloge avec une microcellule à césium en présence d`un gaz tampon. Enfin, des composants optoélectroniques ainsi que des mesures de spectroscopies sont également présentés.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (205 p.)
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliogr. p. 185-192

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  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Sciences - Sport (Besançon).
  • PEB soumis à condition
  • Cote : SCI.BESA.2009.46
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