Système ultra précis de distribution du temps dans le domaine de la picoseconde

par Christian Louis Lopes Quintas

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Christian Rumelhard.

Soutenue en 2001

à Paris, CNAM .

mots clés

• Méthode mesure
• Synchronisation
• Domaine temps ps
• Métrologie
• Précision mesure
• Mesure ultraprécise
• Temps -- Systèmes et normes
• Temps -- Mesure
• Calcul infinitésimal
• Synchronisation

Résumé

Afin de permettre le fonctionnement et l'instrumentation de grands dispositifs de physique (lasers de fusion thermonucleaire, accélerateurs de particules, télescopes à neutrions) un système de synchronisation qui permet a des équipements délocalisés et éloignés les uns des autres de plusieurs centaines de mètres de distribuer des impulsions synchrones entre elles avec une précision de 1 PS RMS PRES a été étudié et réalisé. L'analyse des dispositifs existants a montré que leurs performances étaient insuffisantes vis-a-vis des performances à atteindre. Il a donc été nécessaire d'étudier et de réaliser un système spécifique. Une pré-étude a débouché sur la définition d'une architecture basée sur la distribution d'un signal d'horloge d'un équipement maître vers des équipements esclaves à l'aide de fibres optiques. Il s'est avéré nécessaire de réaliser une liaison bidirectionnelle monofibre afin de mesurer les temps de transit entre maître et esclaves. Cette liaison bidirectionnelle a ensuite été améliorée afin que les temps de transit entre maître et esclaves puissent être mesures avec une précision de quelques picosecondes. Une compensation des différents temps de transit a ensuite été effectuée par les équipements esclaves qui intègrent un générateur de retard constitue de deux sections : un générateur de retard numérique et un générateur analogique. La combinaison des deux permet d'obtenir a la fois une grande dynamique (de 100 ns a 100s) et excellente résolution (0,4 PS). Différentes corrections sont appliquées pour, d'une part, compenser les non-linéarités du générateur de retard analogique et, d'autre part, garantir les performances du système sur une plage de température de 15\c / 35\c. La précision atteinte par le système

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