Institut Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique – Sciences et Technologies (FEMTO-ST)

Que se passe t-il lorsque l’on injecte un laser multicolore dans un film de savon de quelques centaines de nanomètres d’épaisseur ? En s’écoulant, la lumière du laser, confinée dans l’épaisseur irrégulière de la bulle, se ramifie au contact du film de savon ! Ce sont justement les infimes variations d’épaisseur de la bulle qui vont venir la guider. Ainsi, lors de la propagation des ondes lumineuses, les différentes composantes colorées se séparent pour former un bouquet bariolé. Au-delà des…

Nadia Yousfi Steiner, médaille de bronze du CNRS 2019. Enseignante-chercheuse en génie électrique à l’Institut FEMTO-ST, spécialiste des activités autour de la résilience des systèmes piles à combustible et hydrogène au sein de l’équipe SHARPAC/Énergie.

Aude Bolopion, médaille de bronze du CNRS 2019. Chercheuse en microrobotique au sein du département Automatique et systèmes micromécatroniques à l’Institut FEMTO-ST, spécialisée dans le contrôle d’objets micrométriques par actionnement sans contact.

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…

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.

Cellule à ultravide 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…

Alignement de lasers 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…

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…

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…

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…

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.

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…

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…