Gyromètre à atomes froids pour la mesure de vitesses de rotation

Gyromètre à atomes froids pour la mesure de vitesses de rotation. Un banc optique génère différents lasers destinés à refroidir un nuage d’atomes, à le projeter à la verticale dans un vol balistique, au cours duquel ces atomes vont être interrogés pour réaliser de l’interférométrie atomique. Des boucliers magnétiques protègent l’installation des champs magnétiques extérieurs et une plateforme flottante l’isole autant que possible des vibrations du sol. Enfin, des sismomètres enregistrent les vibrations ayant eu lieu pendant la mesure. Une fois miniaturisé et stabilisé, ce gyromètre pourra être utilisé en navigation inertielle, dans toute situation où les GPS ne peuvent être utilisés.

Chambre à vide, microcircuit et connexions électriques du prototype d’horloge à atomes froids sur microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip)

Chambre à vide, microcircuit et connexions électriques du prototype d’horloge à atomes froids sur microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip). Dans cette horloge, les atomes sont refroidis et piégés dans les trois directions de l’espace par des lasers, avant d’être placés dans un piège magnétique pour y être interrogés. Cette interrogation permet d’obtenir la fréquence d’horloge à déterminer. Dans la première version de cette horloge, les atomes étaient refroidis en deux directions, et ensuite envoyés dans une autre chambre à vide pour interrogation. L’utilisation de microcircuits ouvre la voie à la miniaturisation des horloges atomiques.

Prototype d’horloge à atomes froids sur microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip)

Prototype d’horloge à atomes froids sur microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip), dans laquelle les atomes sont refroidis et piégés par des lasers dans les trois directions de l’espace, avant d’être placés dans un piège magnétique pour y être interrogés. Cette interrogation permet d’obtenir la fréquence d’horloge à déterminer. Dans la première version de cette horloge, les atomes étaient refroidis en deux directions, et envoyés dans une autre chambre à vide pour interrogation. L’utilisation de microcircuits ouvre la voie à la miniaturisation des horloges atomiques.

Banc optique d’un prototype d’horloge atomique à microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip)

Banc optique d’un prototype d’horloge atomique à microcircuit TACC (de l’anglais Trapped Atom Clock on a Chip), dans laquelle les atomes sont refroidis et piégés par des lasers dans les trois directions de l’espace, avant d’être placés dans un piège magnétique pour y être interrogés. Cette interrogation permet d’obtenir la fréquence d’horloge à déterminer. Dans la première version de cette horloge, les atomes étaient refroidis en deux directions, et envoyés dans une autre chambre à vide pour interrogation. L’utilisation de microcircuits ouvre la voie à la miniaturisation des horloges atomiques.

Banc laser du gyromètre sur microcircuit à atomes froids GyrAChip (de l’anglais Gyrometer on an Atom Chip)

Banc laser du gyromètre sur microcircuit à atomes froids GyrAChip (de l’anglais Gyrometer on an Atom Chip), élaboré dans l’objectif de créer un système de navigation inertielle sans GPS de quelques centimètres cubes. Ce banc conditionne et fonctionnalise les faisceaux lasers nécessaires pour scinder en deux un nuage d’atomes et superposer les deux nuages obtenus. Ces nuages vont se propager à une vitesse très précise sur deux chemins opposés, dans une architecture en cercle. Si le véhicule équipé de ce gyromètre tourne autour de l’axe perpendiculaire au plan de ce cercle, cela créera des figures d’interférences quand les deux nuages seront recombinés, ce qui permettra de mesurer sa vitesse de rotation.

Gyromètre sur microcircuit à atomes froids GyrAChip (de l’anglais Gyrometer on an Atom Chip)

Gyromètre sur microcircuit à atomes froids GyrAChip (de l’anglais Gyrometer on an Atom Chip), élaboré dans l’objectif de créer un système de navigation inertielle sans GPS de quelques centimètres cubes. A partir d’un nuage d’atomes scindé en deux, un interféromètre superpose les deux nuages obtenus, qui vont se propager à une vitesse très précise sur deux chemins opposés, selon une architecture en cercle. Si le véhicule équipé de ce gyromètre tourne autour de l’axe perpendiculaire au plan de ce cercle, cela créera des figures d’interférences quand les deux nuages seront recombinés, ce qui permettra de mesurer sa vitesse de rotation.

Prototype de gradiomètre mesurant la variation de l’accélération de la pesanteur sur des atomes de rubidium

Prototype de gradiomètre mesurant la variation de l’accélération de la pesanteur sur des atomes de rubidium en fonction de l’altitude. Deux accéléromètres atomiques, permettant de mesurer l’accélération d’atomes en chute libre, sont placés au sommet et à la base de l’installation. La variation d’accélération, ou gradiant, est obtenue en calculant la différence entre ces deux mesures. Une plateforme d’isolation sous le dispositif réduit les bruits de vibration qui limitent la sensibilité de la mesure. Ce prototype est utilisé au mieux de ses performances, ce qui permettra d’adapter les futurs appareils aux environnements directs ou au volume des locaux où ils seront utilisés.

Prototype de gradiomètre mesurant la variation de l’accélération de la pesanteur sur des atomes de rubidium

Enceinte à vide de piégeage d’atomes d’un capteur de forces à courtes distances ForCa-G (Force de Casimir et Gravitation à courte distance)

Enceinte à vide de piégeage d’atomes d’un capteur de forces à courtes distances ForCa-G (Force de Casimir et Gravitation à courte distance). A l’intérieur de cette enceinte se trouve un support en céramique blanc qui maintient un miroir au voisinage duquel seront piégés des centaines de milliers d’atomes dans un volume de quelques microns. Tout d’abord piégés dans une enceinte à vide située à la base de l’installation, les atomes sont envoyés dans cette seconde enceinte, au sommet de l’installation, où un faisceau laser les place avec une grande précision à différentes distances de la surface. L’atome va interagir avec le champ électromagnétique du vide et ses fluctuations quantiques, donnant lieu à des forces essentiellement attractives entre la surface et les atomes. L’observation de ces forces est l’objet de cette installation.

Interféromètre à atomes de l’expérience MIGA

Interféromètre à atomes de l’expérience MIGA, dont l’objectif est de développer un nouveau type de détecteurs d’ondes gravitationnelles basé sur l’interférométrie atomique. Un banc optique permet de créer les faisceaux laser ralentissant les atomes qui sont ensuite lancés à la verticale dans une enceinte à vide, et effectuent un vol balistique, au cours duquel la mesure de gravité est réalisée. Afin de le protéger des vibrations, ce dispositif sera, à terme, installé dans un laboratoire souterrain bas bruit (LSBB) rattaché au Laboratoire de la Côte d’Azur.