Characterization of T2L2 (Time Transfer by Laser Link) on the Jason 2 ocean altimetry satellite and Micrometric laser ranging
Résumé
The T2L2 (Time Transfer by Laser Link) scheme, based on the technology of satellite laser ranging (SLR), is a new means for remote clock synchronization. The T2L2 experiment was accepted in 2005 by CNES to be embarked on the ocean altimetry satellite Jason 2 as a passenger instrument.
The first part of the present work treats the thorough characterization of the T2L2 flight instrument, comprising its calibration and the evaluation of its performance in terms of time/frequency metrology. These calibration and performance tests have been performed with a complex test bed, that has been developed at the Observatoire de la Côte d'Azur.
Further, the work describes a complete performance budget of the time transfer scheme, including the space instrument as well as the ground segment and other contributors; it demonstrates the final performance of the whole laser-based time transfer: With a time stability of some picoseconds when integrating over a satellite pass, T2L2 will be able to compare today's most advanced clocks such as atomic fountains over continental distances. The absolute accuracy has been determined to be less than 50 ps in common view configuration.
The second part of the present document is oriented to the extension of the technology used for SLR and T2L2 to the high-resolution measurement of absolute distances in space. This goal shall be reached by the use of frequency combs, thus combining time-of-flight measurements and interferometry.
The presented work shows an important step towards the feasibility of this approach, the distance measurement by high rate event timing and phase measurement in order to reach on the wavelength threshold.
The first part of the present work treats the thorough characterization of the T2L2 flight instrument, comprising its calibration and the evaluation of its performance in terms of time/frequency metrology. These calibration and performance tests have been performed with a complex test bed, that has been developed at the Observatoire de la Côte d'Azur.
Further, the work describes a complete performance budget of the time transfer scheme, including the space instrument as well as the ground segment and other contributors; it demonstrates the final performance of the whole laser-based time transfer: With a time stability of some picoseconds when integrating over a satellite pass, T2L2 will be able to compare today's most advanced clocks such as atomic fountains over continental distances. The absolute accuracy has been determined to be less than 50 ps in common view configuration.
The second part of the present document is oriented to the extension of the technology used for SLR and T2L2 to the high-resolution measurement of absolute distances in space. This goal shall be reached by the use of frequency combs, thus combining time-of-flight measurements and interferometry.
The presented work shows an important step towards the feasibility of this approach, the distance measurement by high rate event timing and phase measurement in order to reach on the wavelength threshold.
Le schéma de T2L2 (Transfert de Temps par Lien Laser), basé sur la technologie de la télémétrie laser (SLR), représente un nouveau moyen pour la synchronisation d'horloges distantes. L'expérience T2L2 fut acceptée par le CNES en 2005 d'être embarqué sur le satellite d'altimétrie des mers Jason 2.
La première partie de ce travail traite la caractérisation intégrale de l'instrument spatial T2L2, incluant la calibration et l'évaluation de sa performance en métrologie de temps/fréquence. Ces tests furent menée à l'aide d'un banc de test de haute complexité, développé à l'Observatoire de la Côte d'Azur.
Par ailleurs, le document décrit un bilan des performances du schéma intégrale T2L2, incluant l'instrument spatial ainsi que le segment sol et autres contributeurs ; par conséquent on démontre la performance finale de tout le transfert de temps: Avec une stabilité de quelques picosecondes en intégrant pendant un passage du satellite, T2L2 permettra de comparer les horloges les plus avancés, incluant les fontaines atomiques. L'exactitude absolue d'un transfert de temps fut déterminé à moins que 50 ps en configuration vue commune.
La deuxième partie du document présent est orientée autour l'extension de la technologie de télémétrie laser et T2L2 à la mesure absolue et de très haute résolution de distances en espace.
Cet objectif devra être atteint en utilisant un laser de peigne de fréquences en combinant la mesure de temps de vol avec une mesure interférométrique.
Le document décrit un pas important vers la faisabilité de cet approche, la mesure de distances en datation à très haute cadence et en mesure de phase, ce qui devrait permettre de franchir le seuil de la longueur d'onde.
La première partie de ce travail traite la caractérisation intégrale de l'instrument spatial T2L2, incluant la calibration et l'évaluation de sa performance en métrologie de temps/fréquence. Ces tests furent menée à l'aide d'un banc de test de haute complexité, développé à l'Observatoire de la Côte d'Azur.
Par ailleurs, le document décrit un bilan des performances du schéma intégrale T2L2, incluant l'instrument spatial ainsi que le segment sol et autres contributeurs ; par conséquent on démontre la performance finale de tout le transfert de temps: Avec une stabilité de quelques picosecondes en intégrant pendant un passage du satellite, T2L2 permettra de comparer les horloges les plus avancés, incluant les fontaines atomiques. L'exactitude absolue d'un transfert de temps fut déterminé à moins que 50 ps en configuration vue commune.
La deuxième partie du document présent est orientée autour l'extension de la technologie de télémétrie laser et T2L2 à la mesure absolue et de très haute résolution de distances en espace.
Cet objectif devra être atteint en utilisant un laser de peigne de fréquences en combinant la mesure de temps de vol avec une mesure interférométrique.
Le document décrit un pas important vers la faisabilité de cet approche, la mesure de distances en datation à très haute cadence et en mesure de phase, ce qui devrait permettre de franchir le seuil de la longueur d'onde.
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