Study of microwave cavities for high performance pulse pumped double resonance atomic clocks
| Responsable du projet |
Anja Skrivervik
Gaetano Mileti |
| Collaborateur |
Mohammadreza Gharavipour
Anton Ivanov Christoph Affolderbach |
| Résumé |
Ce projet de recherche concerne l’étude d’un nouveau type de
cavités micro-ondes pour application dans des étalons
de fréquence à cellule de Rubidium compacts de de
hautes performances, fonctionnant notamment en régime
pulsé. Ces horloges atomiques dont le volume est
inférieur à 5 litres sont des instruments essentiels
pour des applications-clef nécessitant des
références mobiles garantissant de stabilités
de l’ordre de 1 ns par jour, ce qui correspond à une
stabilité relative de fréquence d’environ 10^-14 par
jour. Dans un étalon de fréquence au Rubidium fonctionnant selon le principe de la Double Résonance (DR), la vapeur atomique est soumise à un champ micro-onde précisément accordé en fréquence sur une transition hyperfine. Que ce champ soit appliqué de manière continue ou pulsée, il est essentiel de contrôler précisément la distribution spatiale de ce champ à travers la cellule qui contient la vapeur afin d’optimiser le signal de résonance et obtenir une stabilité au niveau de l’état de l’art. Ceci peut être obtenu grâce à une cavité micro-onde. Toute imperfection au niveau de la directivité et/ou de l’homogénéité du champ micro-onde peut se traduire en un effet systématique qui dégrade les performances à court, moyen ou long terme de l’étalon de fréquence. L’approche du Pompage Optique Pulsé (POP) présente certains avantages par rapport au pompage optique continu mais renforce ultérieurement les exigences en terme d’homogénéité spatiale du champ micro-onde car elle exige que chaque atome dans la vapeur subisse exactement un «pulse pi/2» (rotation du spin fictif associé de 90°, selon la terminologie de la Résonance Magnétique Nucléaire). Or les cavités actuelles ne permettent pas d’obtenir une telle homogénéité à travers toute la cellule de Rubidium, tout en maintenant un volume total réduit. Dans ce nouveau projet, l’objectif est de réaliser des cavités micro-ondes dont le champ approche une distribution idéale tout en maintenant une taille compacte. Il s’agit d’un projet en collaboration entre le LEMA-EPFL, responsable de la conception, réalisation et caractérisation des cavités micro-onde et le LTF-UniNe, responsable de la spectroscopie atomique, et de la métrologie « Temps-Fréquence ». Un modèle théorique sera d’abord développé afin de prédire les performances de la future horloge. Une première validation expérimentale du modèle est prévue avec les cavités micro-ondes existantes. Durant une seconde étape, le modèle servira de base au développement d’une nouvelle cavité micro-onde. |
| Mots-clés |
frequency standards, microwave cavities, vapor cells, atomic clocks, field homogeneity |
| Page internet | http://p3.snf.ch/project-162346 |
| Type de projet | Recherche fondamentale |
| Domaine de recherche | Génie électrique, métrologie temps-fréquence |
| Source de financement | Fonds national suisse de la recherche scientifique |
| Etat | Terminé |
| Début de projet | 1-11-2015 |
| Fin du projet | 31-1-2018 |
| Budget alloué | 316'140.00 |
| Autre information |
U.02628 |
| Contact | Christoph Affolderbach |