Gyromètre à atomes froids : étude de la stabilité limite et des effets systématiques liés aux séparatrices lasers

par Alexandre Gauguet

Thèse de doctorat en Lasers et matière

Sous la direction de Philip Tuckey.

Soutenue en 2008

à Paris 6 .

mots clés

• Interférométrie atomique
• Atomes froids
• Transitions Raman
• Capteurs inertiels
• Métrologie
• Effet Sagnac

Résumé

Cette thèse présente l’étude d’un gyromètre à atomes froids fondé sur l’interférence de paquets d’onde atomiques. Les paquets d’onde sont manipulés à l’aide d’impulsions lasers induisant des transitions Raman stimulées. Ces transitions sont utilisées pour réaliser un interféromètre atomique d’aire non nulle, dont le déphasage en sortie, est proportionnel à la vitesse de rotation et à l’accélération de l’instrument. La particularité de notre gyromètre à atomes, par rapport aux dispositifs précédents, réside dans l’utilisation d’atomes refroidis par laser, ce qui permet la réalisation d’un instrument compact et stable sur le long terme. L’amélioration du dispositif expérimental a permis d’atteindre des sensibilités sur 1 seconde de 2,4 10-7 rad. S-1 et de 6 10-7 m. S-2 pour des mesures de rotation et d’accélération. Ce travail montre que pour les mesures de rotation la résolution est limitée par le bruit de projection quantique et pour les mesures d’accélération par les vibrations parasites. Au cours de cette thèse, j'ai également étudié en détail l'influence des déphasages induits lors des interactions Raman (déplacement lumineux, défauts de front d’onde des lasers). En particulier, nous avons montré que ces effets limitent la stabilité long terme des mesures. Une étude de l’exactitude des mesures sera également présentée, en utilisant la rotation de la Terre.

Titre traduit

Cold atoms gyroscope : limit of stability and systematic effects associated to the laser atomic splitters

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