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Caractérisation de diodes laser pour horloges atomiques

Membres clés:

Les applications temps-fréquence et de synchronisation nécessitent des horloges atomiques fiables, de grandes précision et stabilité, doivent se montrer compactes et présenter un coût de fabrication modeste. Les horloges atomiques au Césium remplissent parfaitement ces exigences et sont considérées comme un excellent candidat pour ces applications. Une nouvelle génération de ce type d’horloge est prévue, dans lequel une source lumineuse, un laser plus précisément, prépare et place tous les atomes dans un état adéquat pour être interrogés ensuite.

L’objectif du projet LAMA (LAser diode Modules for high performance Atomic clock) est de développer une source laser hautement fiable et à faible coût de production pour une horloge au Césium, qui permettra de compléter la chaîne européenne d’approvisionnement des composants nécessaire à la conception de telles horloges. Il s’inscrit dans le cadre du cluster européen EUREKA EURIPIDES, qui cherche à renforcer la compétitivité européenne par des coopérations internationales entre entreprises et instituts de recherche. Outre le LTF, participent à ce projet quatre autres partenaires : III-V lab (F), Oscilloquartz (CH), 3S Photonics (F) et Thales Electron Devices (F).

Le LTF, grâce à ses compétences dans le domaine de la métrologie optique, se charge de tester et de caractériser spectralement les diodes laser développées. Il s’agit, notamment, de déterminer la puissance optique et la longueur d’onde (couleur) du faisceau émis par une diode laser, comment celles-ci varient en fonction de la température de la diode laser et du courant électrique que l’on injecte dans celle-ci, leurs niveaux de bruit, comment elles fluctuent sous l’influence de contraintes externes et du temps. Pour ce faire, le LTF développe un banc optique automatisé.
 

Photo du banc de caractérisation de diodes laser

Banc de caractérisation de diodes laser

Publication clés:

  1.  C. Affolderbach, G. Mileti, “Tuneable, stabilised diode lasers for compact atomic frequency standards and precision wavelength references”, Optics and Lasers in Engineering, Volume 43, 291–302, (2005)
  2. C. Affolderbach, G. Mileti, “A compact laser head with high-frequency stability for Rb atomic clocks and optical instrumentation”, Review of Scientific Instruments, Volume 76, 073108, (2005)
  3. C. Affolderbach, F. Gruet, R. Matthey, G. Mileti, “A compact laser-pumped Rb clock with 5x10-13 T-½ frequency stability”, Proceedings of the Joint Meeting of the European Frequency and Time Forum (EFTF) and the IEEE International Frequency Control Symposium (FCS), San Francisco, May 2-5, (2011)
  4. T. Bandi, C. Affolderbach, C. E. Calosso, and G. Mileti, “High-Performance Laser-Pumped Rubidium Fre-quency Standard for Satellite Navigation”, Electronics Letters, Vol. 47, No. 12, p. 698–699 (2011)
  5. G. Di Domenico, L. Devenoges, C. Dumas, P. Thomann, “Combined quantum-state preparation and laser cooling of a continuous beam of cold atoms”, Phys. Rev. A 82, 053417 (2010)
  6. F. Gruet, D. Miletic, C. Affolderbach, G. Mileti, V. Vilokkinen, P. Melanen, “Spectral characterization of aged and non-aged 894 nm DFB for their application in Cs atomic clocks”, Proceedings of the Internation-al Symposium on Reliability of Optoelectronics for Space (ISROS), Cagliari (I), May 11-14, (2009)
  7. R. Matthey, C. Affolderbach, G. Mileti, "Methods and evaluation of frequency aging in DFB laser diodes for Rubidium atomic clocks”, Optics Letters, Vol. 36, No. 17, p. 3311-3313 (2011)