Études sur la stabilité moyen-long terme de l'horloge double-modulation à piégeage cohérent de population

Studies on the mid-long term stability of the double modulation coherent population atomic clock

• Auteur / Autrice : Alexandre Bouvier
• Direction : Stéphane Guérandel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 31/05/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes de référence temps-espace (Paris ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Agnès Maître
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claudio Calosso, François-Xavier Esnault
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Caroline Champenois, Stéphan Briaudeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal

Localisation par satellites, Systèmes de

Cavités résonnantes (microondes)

Stabilité de fréquence

Analyse temps-fréquence

Temps -- Mesure

Horloges atomiques

Mots clés libres

Horloge atomique

Métrologie

Physique atomique

Optique

GNSS

Galileo

Cesium

Atomik clock

Metrology

GNSS

Résumé

Nous avons mené une étude sur l’horloge double modulation à piégeage cohérent de modulation et ses limitations de stabilité sur les temps longs. Un tour d’horizon de l’état de l’art des horloges compactes dans le monde a été dressé. Par la suite, nous posons le cadre théorique de la DM-CPT puis décrivons le montage expérimental avec la source laser, la synthèse micro-onde et le résonateur atomique. Nous dressons ensuite un bilan détaillé des limitations de l’horloge à 1 et 1000 s en dressant une liste des différentes contributions. Enfin nous proposerons une nouvelle séquence temporelle visant à corriger les effets lumineux dus aux déséquilibres entre les deux longueurs d'ondes utiles au CPT en agissant sur la puissance micro-onde, on améliore ainsi la stabilité sur les temps longs. En conclusion, nous verrons comment se positionne l’horloge DM-CPT par rapport aux autres technologies disponibles et la suite des améliorations à apporter.

We conducted a study on the double modulation coherent population trapping atomic clock and its stability limitations over long times. An overview of the state of the art of compact clocks in the world has been given. The theoretical framework of the DM-CPT is then presented, followed by a description of the experimental set-up with the laser source, the microwave synthesis and the atomic resonator. We then give a detailed account of the limitations of the clock at 1 and 1000 s by listing the different contributions. Finally, we propose a new time sequence to correct the light effects due to the imbalances between the two wavelengths used for the CPT by acting on the microwave power, thus improving the stability on long times. In conclusion, we will see how the DM-CPT clock is positioned in relation to other available technologies and the further improvements to be made.