Dans ce projet le LTF et ses partenaires de l’EPFL, du CSEM et de l’industrie Suisse ont pour but de développer un prototype industriel d’horloge atomique miniature, adapté au marché des télécommunications, résistant à de grands écarts de températures (de -40 à +85°C) et à un coût de production faible.

Basé sur les résultats du projet précédant MAC-TFC, la technique de Coherent Population Trapping pour les interrogations atomique est utilisée pour la miniaturisation et la faible consommation en énergie. Pour la réalisation de cette horloge, une série de cellules au vapeur de Cs micro-fabriquées ont été testées en spectroscopie optique et CPT et le processus de vieillissement à long terme de ces cellules a également été étudié. Des modules laser VCSEL sur-mesure émettant à la ligne D1 du Cs (895 nm) ont été étudiés, montrant une très bonne modulation de réponse à une modulation de fréquence de 4.6 GHz requise pour l’interrogation CPT.

Un synthétiseur microonde sur mesure réalisé comme une simple puce ASIC et produisant une radiation ajustée de 4.6 GHz requise pour la marche de l’horloge a été développé à l’EPFL-ESPLAB. Une horloge microcellule a pu fonctionner en utilisant ce synthétiseur ASIC et a prouvé que cette puce a un bruit de phase suffisamment bas (en dessous de -85 dBc/Hz de 2 à 200 kHz de fréquence offset) permettant de ne pas limiter les performances de stabilité de l’horloge. Basée sur une évaluation des dérives systématiques pertinentes, un prototype d’horloge a été fabriqué par le partenaire industriel. Ce prototype a un volume de seulement 39 cm^3 (incluant le laser VCSEL, le paquet physique de microcellule et tout l’électronique de l’horloge) et a montré une stabilité de fréquence inférieure à 2x10^-10 à 1 s et en dessous de 1.8x10^-11 à 104s.

Cette recherche est financée par la commission pour la technologie et l'innovation CTI, projet 13818: QUANTIME - A miniature Cesium Atomic Clock using CPT technique for telecom applications.