Hubert RAGUET

Poste de contrôle Refimeve+ (REseau FIbré MEtrologique à Vocation Européenne+). Ce projet s'appuie sur une première scientifique mondiale, le transfert longue distance d’une fréquence optique ultrastable sur un réseau Internet sans perturbation du trafic. FEMTO-ST est partenaire de ce projet qui va permettre aux agences et laboratoires nationaux impliqués dans le domaine du Temps-fréquence de disposer d'une référence de fréquence provenant du SYRTE, à l'Observatoire de Paris.

Expérimentation optomécanique visant à exciter un résonateur acoustique en quartz. Ce résonateur est utilisé comme cavité optique où les électrodes métalliques, habituellement utilisées pour l'excitation piézoélectrique, font office de miroirs. Une telle cavité permet de piéger la lumière entre les miroirs sur lesquels elle rebondit en faisant des allers-retours. À chaque rebond, les photons transfèrent une partie de leur énergie aux miroirs. Ainsi, l'énergie optique est transformée en énergie…

Étude d'images de fluorescence issues d’une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d'absorption…

Horloge à piégeage cohérent de population (CPT : Coherent population trapping) basée sur une cellule à vapeur chaude de césium. Elle comprend un laser à 895 nm (infrarouge) modulé par un modulateur électro-optique afin d'obtenir une microonde à 9,2 GHz. Cette horloge permet d’obtenir une référence de fréquence très stable, basée sur la transition microonde atomique. Elle a pour vocation d'être industrialisée afin de servir de référence de fréquence transportable.

Cavité Fabry-Perot compacte utilisée pour la stabilisation en fréquence d'une source laser. La cavité est placée dans une enceinte à vide compacte et isolée des fluctuations extérieures de température par des écrans thermiques. Les parties optiques et électroniques, situées autour de l'enceinte à vide, permettent la stabilisation de la fréquence du laser sur une fréquence de résonance de la cavité. Le faible encombrement induit par cette cavité a pour avantage de la rendre transportable.

Prisme séparateur de faisceaux lasers au sein d'une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d…

Réglage du champ électrique radiofréquence sur une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d…

Cavité Fabry-Perot compacte utilisée pour la stabilisation en fréquence d'une source laser. La cavité est placée dans une enceinte à vide compacte et isolée des fluctuations extérieures de température par des écrans thermiques. Les parties optiques et électroniques, situées autour de l'enceinte à vide, permettent la stabilisation de la fréquence du laser sur une fréquence de résonance de la cavité. Le faible encombrement induit par cette cavité a pour avantage de la rendre transportable. L…

Résonateur à quartz utilisé comme cavité optique à miroirs métalliques. Il est inséré au sein d'une expérience optomécanique dont le but est d'exciter les modes mécaniques du résonateur à quartz, par le biais de la pression de radiation d'un laser. Pour ce faire, la lumière est piégée entre les miroirs sur lesquels elle rebondit en faisant des allers-retours. À chaque rebond, les photons transfèrent une partie de leur énergie aux miroirs. Ainsi, l'énergie optique est transformée en énergie…

Étude d'images de fluorescence issues d’une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d'absorption…

Horloge à piégeage cohérent de population (CPT : Coherent population trapping) basée sur une cellule à vapeur chaude de césium. Elle comprend un laser à 895 nm (infrarouge) modulé par un modulateur électro-optique afin d'obtenir une microonde à 9,2 GHz. Cette horloge permet d’obtenir une référence de fréquence très stable, basée sur la transition microonde atomique. Elle a pour vocation d'être industrialisée afin de servir de référence de fréquence transportable.

Cavité Fabry-Perot compacte utilisée pour la stabilisation en fréquence d'une source laser. La cavité est placée dans une enceinte à vide compacte et isolée des fluctuations extérieures de température par des écrans thermiques. Les parties optiques et électroniques, situées autour de l'enceinte à vide, permettent la stabilisation de la fréquence du laser sur une fréquence de résonance de la cavité. Sa stabilité en fréquence est ensuite évaluée par comparaison avec une seconde cavité plus stable…

Enceinte à vide dans laquelle est placé le module physique d'une micro-horloge atomique. Cette micro-horloge combine un module physique et une carte électronique comportant un oscillateur local asservi sur les atomes. Le module est hautement miniaturisé, il comprend une microcellule thermalisée contenant des atomes de césium, une diode laser thermalisée de type VCSEL pour exciter les atomes, une photodiode pour mesurer les variations de l'absorption optique, des éléments d'optique pour mettre…

Intervention sur une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d'absorption-émission permettent de…

Salle du département Temps fréquence du laboratoire FEMTO-ST. A gauche, sur la table d'optique, l'enceinte à vide contenant une cavité Fabry-Perot compacte, et au fond à droite le poste de contrôle Refimeve+ (REseau FIbré MEtrologique à Vocation Européenne+). Le projet Refimeve+ s'appuie sur une première scientifique mondiale, le transfert longue distance d’une fréquence optique ultrastable sur un réseau Internet sans perturbation du trafic.

Discussion auprès d'un analyseur de réseaux relié à des résonateurs à quartz, placés dans un cryogénérateur permettant de les refroidir à -269 °C. L'objectif est de transposer à température cryogénique une expérience optomécanique dans laquelle un résonateur à quartz est utilisé comme cavité optique à miroirs métalliques. Cette cavité optique permet de piéger la lumière entre les miroirs sur lesquels elle rebondit en faisant des allers-retours. À chaque rebond, les photons transfèrent une…

Détail d’un des lasers d'une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d'absorption-émission…

Détail du système laser d'une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d'absorption-émission…

Cavité Fabry-Perot compacte utilisée pour la stabilisation en fréquence d'une source laser. La cavité est placée dans une enceinte à vide compacte et isolée des fluctuations extérieures de température par des écrans thermiques. Les parties optiques et électroniques, situées autour de l'enceinte à vide, permettent la stabilisation de la fréquence du laser sur une fréquence de résonance de la cavité. Le faible encombrement induit par cette cavité a pour avantage de la rendre transportable.

Module physique d'une micro-horloge atomique "brasé" sur son interface de connexion. Une micro-horloge atomique combine un module physique et une carte électronique comportant un oscillateur local asservi sur les atomes. Le module est hautement miniaturisé, il comprend une microcellule thermalisée contenant des atomes de césium, une diode laser thermalisée de type VCSEL pour exciter les atomes, une photodiode pour mesurer les variations de l'absorption optique, des éléments d'optique pour…

Injection d’une fibre optique sur une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d'absorption-émission…

Laser stabilisé en fréquence sur une cavité Fabry-Perot en silicium monocristallin à très basse température. Au premier plan, la table du cryogénérateur avec, à gauche, la tête du tube pulsé du cryogénérateur qui atteint 4 kelvins à son point le plus froid et au centre, la partie expérimentale où se situe la cavité Fabry Pérot, réchauffée à 18 kelvins. Au second plan, à gauche, l'ensemble de l'électronique de contrôle de la fréquence et de la puissance du laser, de la température et de la…

Détail du système laser d'une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d'absorption-émission…

Réglages d’optiques d'une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d'absorption-émission permettent…

Cavité Fabry-Perot compacte utilisée pour la stabilisation en fréquence d'une source laser. La cavité est placée dans une enceinte à vide compacte et isolée des fluctuations extérieures de température par des écrans thermiques. Les parties optiques et électroniques, situées autour de l'enceinte à vide, permettent la stabilisation de la fréquence du laser sur une fréquence de résonance de la cavité. Le faible encombrement induit par cette cavité a pour avantage de la rendre transportable.

Module physique d'une micro-horloge atomique. Une micro-horloge atomique combine un module physique et une carte électronique comportant un oscillateur local asservi sur les atomes. Le module est hautement miniaturisé, il comprend une microcellule thermalisée contenant des atomes de césium, une diode laser thermalisée de type VCSEL pour exciter les atomes, une photodiode pour mesurer les variations de l'absorption optique, des éléments d'optique pour mettre en forme le faisceau laser et un…

Alignement de lasers sur le banc optique d’une expérience d'horloge atomique optique. Un réservoir d'ytterbium placé sous ultravide est chauffé afin de libérer des atomes d'ytterbium qui sont ionisés par laser. Les ions ytterbium vont être piégés par un champ électrique généré par une puce. Des photons sont ensuite envoyés sur ces ions piégés qui vont les absorber et les réémettre si la fréquence des photons correspond à la fréquence de transition des ions ytterbium. Ces processus d'absorption…

Laser stabilisé en fréquence sur une cavité Fabry-Perot en silicium monocristallin à très basse température. Au premier plan, sur la table du cryogénérateur la partie expérimentale où se situe la cavité Fabry Pérot, réchauffée à 18 kelvins avec à gauche, et au fond la tête du tube pulsé du cryogénérateur qui atteint 4 kelvins à son point le plus froid. Au second plan à droite, l'ensemble de l'électronique de contrôle de la fréquence et de la puissance du laser, de la température et de la…

Scientifique tenant un capteur conçu comme cible coopérative de radar micro-onde devant un réseau d'antennes représentant l'étage de réception d'un radar bistatique (émetteur et récepteur distincts). Ce radar dit passif va se servir des ondes électromagnétiques ambiantes (ici les émissions WiFi) pour exciter les capteurs qui n'ont pas non plus de source d'énergie. Le but du réseau d'antennes est de séparer spatialement la contribution de plusieurs capteurs situés simultanément devant le système…

Câbles de distribution des signaux des horloges atomiques à jet de césium de l’institut UTINAM. Les signaux transmis depuis une autre salle par les horloges atomiques sont reçus et distribués à travers des amplificateurs dans la salle de distribution. À partir d’un signal 1 pps (une impulsion par seconde), ou d’une fréquence de 10 MHz, il est possible d’en faire des copies pour le distribuer et alimenter les appareils de mesure de l’institut UTINAM. Ce signal est aussi envoyé au laboratoire…

Lignes à retard à onde élastique de surface (Surface Acoustic Wave – SAW) ultra-large bande réalisées sur niobate de lithium et encapsulées en boitiers céramiques. Ces dispositifs sont exploités comme capteurs passifs de température interrogeables via liaison radiofréquence par mesure de leur section radar.

Observation d'une fonction de transfert lors de la caractérisation spectrale d'un capteur passif réalisé avec un substrat piézoélectrique, formé de deux résonateurs conçus pour fonctionner dans la bande ISM (industriel, scientifique et médical) autour de 434 MHz. Ce substrat, utilisé pour fabriquer des capteurs passifs nés d'une collaboration entre SENSeOR et FEMTO-ST, permet de transmettre des informations comme une température, une contrainte, une pression à quelques dizaines de mètres. Il n…

Observation au microscope d’un disque en fluorure de magnésium, matériau cristallin non-linéaire, dans lequel de la lumière est injectée de chaque côté (sens horaire et anti-horaire) au moyen de deux lentilles. Cette lumière tourne à l’intérieur du disque pendant une microseconde, soit environ 220 m à la vitesse de la lumière. En appliquant une rotation à l’ensemble du dispositif expérimental, les deux faisceaux en sortie se sont désynchronisés (effet Sagnac). La maîtrise et la quantification…

Montre mécanique placée sous l’objectif d’une caméra afin de tester le nouveau système de l’institut UTINAM permettant de certifier des chronomètres. À l’écran sont affichés une montre et le programme de gestion des tests. Cette activité de certification réalisée depuis la fin du XIXe siècle a été interrompue pendant une trentaine d’années, elle a repris en 2007 à la demande de fabricants de montres mécaniques. Les montres ayant passé les tests et répondu à tous les critères de précision…

Substrat piézoélectrique de tantalate de lithium orné d'électrodes d'or pour concevoir des lignes à retard à ondes élastiques (Surface Acoustic Wave – SAW). La célérité d'une onde élastique est excessivement sensible aux conditions limites de propagation, qui varient par exemple lors du dépôt d'une couche mince organique. Ces dispositifs exploités comme biocapteurs pour la mesure de propriétés mécaniques de films, fonctionnent autour de 125~MHz. Détectant aisément une fraction de couche de…

Surveillance visuelle quotidienne d'horloges atomiques à jet de césium utilisées comme référence pour toutes les activités d’étalonnage réalisées à l’institut UTINAM. Elles sont placées dans une enceinte régulée en température et en hygrométrie. Elles contribuent aussi à la réalisation des échelles de temps national et international par l’intermédiaire du SYRTE à l’observatoire de Paris. Des comparaisons sont effectuées entre ces horloges et celles du SYRTE. Ce dernier utilise ensuite ces…

Salle de distribution des signaux de l’institut UTINAM. Les signaux transmis depuis une autre salle par les horloges atomiques à jet de césium sont reçus et distribués à travers les amplificateurs de cette salle. A partir d’un signal 1 pps (une impulsion par seconde), ou d’une fréquence de 10 MHz, il est possible d’en faire des copies pour le distribuer et alimenter les appareils de mesure de l’institut UTINAM. Des liens optiques permettent aussi de partager ce signal à 10 MHz avec le…

Surveillance visuelle quotidienne d'horloges atomiques à jet de césium utilisées comme référence pour toutes les activités d’étalonnage réalisées à l’institut UTINAM. Elles sont placées dans une enceinte régulée en température et en hygrométrie. Elles contribuent aussi à la réalisation des échelles de temps national et international par l’intermédiaire du SYRTE à l’observatoire de Paris. Des comparaisons sont effectuées entre ces horloges et celles du SYRTE. Ce dernier utilise ensuite ces…

Observation au microscope d'un substrat piézoélectrique de quartz, orné d'électrodes qui ont été déposées en salle blanche, dans le but de définir des capteurs de contrainte passifs interrogeables sans fil. La caractérisation de ce capteur auto-encapsulé (all-quartz package) est réalisée au sein d'un testeur sous pointes. Ce substrat, utilisé pour fabriquer des capteurs passifs nés d'une collaboration entre SENSeOR et FEMTO-ST, permet de transmettre des informations comme une température, une…