Toward a 10-16 accuracy for atomic clocks: -the black body radiation -the optical detection
Vers une stabilité et une exactitude de 10-16 pour les horloges atomiques : - le rayonnement du corps noir - la détection optique
Résumé
A relative accuracy and frequency stability of 2x10-15 has been obtained with the atomic fountain FO1 : an atomic frequency standard based on a fountain of cold cesium atoms. A ten fold improvement over those performances is problematic. The accuracy is presently limited by the 1x10-15 uncertainty on the evaluation of the frequency shift induced by the black body radiation. A theoretical and experimental study of the Stark effect for the clock transition enables to improve the evaluation of the black body radiation shift. A cold atom clock operating in microgravity could be a solution for improving the stability. This is the concept of PHARAO project. The operation of a cold atom clock in a satellite requires stable and compact narrow linewidth lasers. We have developed a weak optical feedback on a DBR laser diode and we have explained the influence of the laser frequency noise on the stability of atomic clocks. This study specifies the detection lasers of cold atom cesium clocks.
La fontaine atomique FO1, étalon primaire de fréquence qui utilise des atomes de césium refroidis par laser, a permis d'atteindre un niveau d'exactitude et de stabilité de 2x10 15. Gagner encore un facteur dix sur ces performances pose plusieurs problèmes. L'amélioration de l'exactitude se heurte à une difficulté majeure: le rayonnement du corps noir. Celui-ci provoque un déplacement de fréquence qui n'était modélisé qu'à un niveau d'exactitude de 1x10-15. Grâce à une étude théorique et expérimentale de l'effet Stark pour la transition horloge de l'atome de césium, nous avons amélioré l'évaluation du déplacement de fréquence induit par le rayonnement du corps noir. Pour gagner sur la stabilité, une solution séduisante consiste à développer une horloge à atomes froids qui opère en microgravité. Cette idée a donné naissance au projet PHARAO. Dans une horloge embarquée sur un satellite, les sources laser de laboratoire ne sont plus utilisables. Nous avons développé une solution technologique qui met en oeuvre une diode laser de type DBR avec une contre réaction optique faible. Nous avons mené une analyse de la dégradation de la stabilité des horloges par le bruit de fréquence des sources laser. Cette étude définit les spécifications requises pour les sources laser de détection des horloges à atomes froids.
Loading...