Development of an optical clock based on trapped strontium atoms: realization of an ultra-stable laser and frequency stability
Developpement d'une horloge à atomes de strontium piégés : Réalisation d'un laser ultra-stable et stabilité de fréquence
Résumé
This thesis presents the development of a new generation of optical frequency standards using trapped atoms. The clock stability will be first limited by the local oscillator noise. In the first part, different parameters such as the duty cycle are discussed to reduce these noise effects: the clock cycle time has to be optimized. With our ultra-stable laser used as a local oscillator, the clock stability could be 10^-16 tau^-1/2 which is two order of magnitude better than the best current atomic clocks. The second part describes an efficient cold strontium atoms source, which is a determinant step to shorten the atoms preparation time during the clock cycle. We also reported the frequency measurement of the clock transition 1S0-3P0 of the ^87 Sr within 15 kHz accuracy.
Ce mémoire présente le développement d'une nouvelle génération d'étalons de fréquence optique utilisant des atomes piégés. La stabilité de fréquence d'une telle horloge sera limitée dans un premier temps par le bruit de l'oscillateur local. Nous discutons dans la première partie du mémoire de différents paramètres, comme le rapport cyclique ou la méthode d'interrogation, pouvant réduire les effets de ce bruit: la séquence temporelle du cycle d'horloge doit être optimisée. Avec l'oscillateur local que nous avons réalisé, un laser ultra-stable, la stabilité attendue est de quelques 10^-16 tau^-1/2 soit près de deux ordres de grandeurs mieux que les fontaines atomiques actuelles. La deuxième partie du mémoire décrit une source d'atomes froids de strontium performante, étape essentielle pour réduire le temps de préparation des atomes dans le cycle. Enfin, nous rapportons la mesure de la transition d'horloge 1S0-3P0 du ^87 Sr avec une résolution de 15 kHz.