Transfert à très haute résolution d'une référence de réquence ultra-stable par lien optique et application à la stabilisation d'un laser moyen-infrarouge - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Ultra-stable frequency transfer with an optical link and application to the phase-stabilization of a mid-infrared laser

Transfert à très haute résolution d'une référence de réquence ultra-stable par lien optique et application à la stabilisation d'un laser moyen-infrarouge

Bruno Chanteau
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 879769

Résumé

This manuscript details the transfer of an ultra-stable optical frequency reference by means of an optical link and its application to the phase-lock of a mid-infrared laser. An optical fiber link allows the ultrastable transfer of a frequency by using a scheme which compensates the propagation noise. We extended this system to longer links, and transferred the optical frequency reference simultaneously with Internet data. A cascaded link of 300 km and a simple link of 540 km had been demonstrated with a stability of 10-19 at 104 s. Such a link has been used to lock a CO2 laser at LPL, emitting at 10 µm, to a frequency reference developed at LNE-SYRTE, Observatoire de Paris. This reference is an ultra-stable laser, emitting at 1.54 µm, the frequency of which is measured against the primary standards of LNE-SYRTE by using a femtosecond laser. This reference is transferred by an optical link to LPL, in order to stabilize the repetition rate of a second femtosecond laser and to measure or control the frequency of a CO2 laser. When the CO2 laser is locked to a molecular reference (OsO4), the stability is 4.10-14 at 1 s. The performances are even better when the CO2 laser is locked directly to the optical reference. Then the laser could be used for the experiment of observation of the parity violation in chiral molecules, in progress at LPL. This shows the feasibility of high resolution molecular spectroscopy experiments in laboratories in which there is no primary standards.
Ce manuscrit présente le transfert d'une référence de fréquence optique ultra-stable grâce à un lien optique et son application à la stabilisation en fréquence d'un laser moyen-infrarouge. Un lien optique permet de transférer un signal ultrastable de fréquence par fibre optique sans dégrader sa stabilité grâce à une compensation du bruit apportée lors de la propagation. Nous avons étendu cette technique à des liens de grande longueur en transférant la référence de fréquence simultanément avec les données du réseau internet. Ainsi des liens de 300 km puis 540 km ont été démontrés avec une stabilité de l'ordre de 10-19 à 104 s. Ce dispositif a été utilisé au LPL pour asservir un laser CO2 émettant à 10 µm sur une référence de fréquence développée au LNE-SYRTE, à l'Observatoire de Paris. Celle-ci est constituée d'un laser ultra-stable émettant à 1,54 µm, dont la fréquence est mesurée par rapport aux étalons primaires du LNE-SYRTE grâce à un laser femtoseconde. Cette référence est transférée par lien optique jusqu'au LPL où elle permet de stabiliser la fréquence de répétition d'un second laser femtoseconde et de mesurer ou contrôler la fréquence d'un laser CO2. Lorsque celui-ci est asservi sur une référence moléculaire (OsO4), la stabilité est de 4.10-14 à 1 s. Les performances sont encore meilleures lorsque le laser CO2 est asservi directement sur la référence optique. Le laser stabilisé pourra ensuite être utilisé pour l'expérience d'observation de la violation de parité dans les molécules chirales développée au LPL. Ceci démontre la faisabilité d'expériences de spectroscopie moléculaire à ultra haute résolution dans les laboratoires ne disposant pas d'étalons de fréquences.
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Dates et versions

tel-00947696 , version 1 (17-02-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00947696 , version 1

Citer

Bruno Chanteau. Transfert à très haute résolution d'une référence de réquence ultra-stable par lien optique et application à la stabilisation d'un laser moyen-infrarouge. Instrumentations et Détecteurs [physics.ins-det]. Université Paris-Nord - Paris XIII, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00947696⟩
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