Dissertations / Theses: 'Peigne de fréquence atomique'

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Millo, Jacques. "Génération de signaux micro-ondes pour la métrologie à partir de références et de peignes de fréquences optiques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00637969.

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Abstract:

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la réalisation d'un système de génération de signaux micro-ondes à haute stabilité de fréquence. De tels signaux sont obtenus en asservissant en phase un laser femtoseconde à fibre sur une référence de fréquence optique ultra-stable. On est ainsi capable de transférer la stabilité relative de fréquence d'une référence optique dans le domaine micro-onde. Des lasers ultra-stables ont d'abord été développés afin de servir de référence. Ils sont obtenus en asservissant en fréquence un laser sur une cavité Fabry-Perot. Une étude par calculs numériques puis expérimentale a permis de minimiser l'influence, sur les cavités, de la source de bruit dominante qu'est les vibrations. Grâce à cette démarche et à l'utilisation de miroirs de cavité en silice fondue, deux de ces lasers ultra-stables ont une stabilité relative de fréquence estimée à 4,1×10^(-16) @ 1 s. A partir du laser femtoseconde stabilisé sur l'un des lasers ultra-stable, un signal micro-onde à ~12 GHz est généré avec une stabilité de 3×10^(-15) à 1 s. Une horloge atomique à fontaine, interrogée avec ce signal, atteint une stabilité de 3,5×10^(-14)τ^(-1/2), sa limite fondamentale imposée par le bruit de projection quantique. On montre ainsi que la contribution du bruit du signal d'interrogation sur la stabilité de l'horloge (effet Dick) est rendue négligeable. Enfin, la limitation ultime du processus de transfert de l'optique vers la micro-onde a été mesurée en utilisant la même référence optique pour deux lasers femtosecondes identiques. Après optimisation du système, elle a été évaluée au niveau de 2-3×10^(-16) entre 1 s et 10 s.

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Ruggiero, Jérôme. "Stocker et restituer un photon unique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00551521.

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Abstract:

L'objet de ce travail de thèse est d'étudier un cas particulier de l'interaction lumière-matière dans le cadre du stockage d'information quantique. Nous nous sommes intéressés aux processus appelés transitoires optiques cohérents, et plus précisément à l'écho de photon à deux impulsions. Ce processus est observé dans des cristaux dopés aux ions lanthanides, tel que le Tm3+:YAG. Une fois éclairé par une impulsion faible (le signal à stocker) puis par une impulsion plus intense (servant à la remise en phase des dipôles induits), ce milieu atomique, essentiellement un système à deux niveaux avec une transition large, réemet une troisième impulsion, qui est l'"écho" temporel de la première (chapitre 1). Nous avons observé de tels échos expérimentalement, et ce pour des impulsions de signal faibles. Néanmoins, des effets délétères, dûs à l'impulsion de rephasage et à sa propagation, nous ont permis de conclure sur l'impossibilité d'utiliser ce processus tel quel en tant que protocole de mémoire quantique (chapitre 2). Le troisième chapitre a pour objet l'état des lieux des diverses méthodes dérivées de l'écho de photon à deux impulsions. Notamment, nous examinons la capacité théorique des échos Stark à restituer une éventuelle information quantique. Bien que prometteuse, nous lui avons préféré un autre processus, basé sur la structuration de l'absorption du système en peigne de fréquences atomiques (AFC en anglais). Son étude théorique consistitue la fin du chapitre 3. Le dernier chapitre (4) s'attache à résumer les expériences que nous avons réalisées sur le protocole AFC. Elles ont permis d'observer des échos AFC avec une efficacité proche de 10%. Elles ont également permis de dégager des axes de recherche pour améliorer le protocole, comme l'AFC large- bande, ou en régime de comptage de photons.

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Collombon, Mathieu. "Résonance noire à trois photons sur un nuage d'ions calcium confinés." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0017.

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Abstract:

Les travaux présentés dans cette thèse décrivent l’ensemble de la démarche expérimentale qui a été mise en place afin d’observer un piégeage cohérent de population à trois photons sur un nuage d’ions calcium confinés en piège radio-fréquence. La réalisation d’un tel processus cohérent repose sur des contraintes expérimentales fortes concernant la relation de phase entre les trois lasers impliqués dans le processus d’interrogation ainsi que sur leurs finesses spectrales. Notre approche est basée sur l’optimisation des performances d’un laser stabilisé à 411 THz (729 nm) pour atteindre une stabilité de fréquence relative inférieure à 10⁻¹⁴ à 1 s. Ces performances ont ensuite été transférées vers un peigne de fréquence optique. Le comportement de cet instrument ainsi que les performances du transfert sont présentés dans ces travaux. Le peigne est alors utilisé comme oscillateur de transfert pour asservir les deux autres lasers impliqués dans l’interrogation des ions (866 nm et 794 nm). Grâce à ce travail sur la mise en relation des trois sources laser, ainsi que l’optimisation de leur qualités spectrales nous avons pu observer les premières résonances noires à trois photons dans le spectre de fluorescence des ions 40 Ca⁺. Ces résultats originaux ainsi que les premières études systématiques du comportement de la résonance en fonction de différents paramètres expérimentaux sont présentés. L’analyse de ces résultats a permis de définir clairement les conditions expérimentales à respecter pour une potentielle utilisation métrologique de cette résonance qui émane d’une superposition cohérente d’état stable ou métastable
The work presented in this thesis describes the complete experimental set-up and approach to realize three-photon coherent population trapping in a cloud of radiofrequency confined calcium ions. The realization of such a population trapping relies on a stringent conditions of the phase relationship between the three lasers involved in the interrogation process, and also their spectral linewidths. Our experimental approach is based on the optimization of the performance of a frequency-stabilized titanium-sapphirelaser at 411 THz (729nm) at the 10⁻¹⁴ level, in term of relative frequency uncertainties. This laser’s fre-quency stability is subsequently transfered to a optical frequency comb by means of a phase-locked loop. Then the two other lasers involved (866 nm and 794 nm) are phase-locked to the optical frequency combwith the same technique. This work describes the transfer method along with its measured performances. With all the three lasers sharing the same ultra-stable frequency reference we have been able to experi-mentally observe for the first time a 3-photon dark resonance in the fluorescence spectra of the 40 Ca⁺, signature of a coherent population trapping in a 3-photon scheme. The dependence of this resonance at experimental parameters, such as laser powers, laser detunings and local magnetic field, have been studied and are presented in this work. The preliminary results have allowed to explain the behaviour of the dark resonance and explored conditions for the use of the 3-photon dark line as a THz frequency standard

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Le, Coq Yann. "Peignes de fréquences et mesures de frequences optiques." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00989992.

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Abstract:

Les peignes de fréquences optiques auto-référencés constituent aujourd'hui l'outils de choix en temps-fréquences pour mesurer avec des très hautes stabilités et exactitudes des fréquences optiques. Au delà de cette activité de mesure proprement dite, ils trouvent également des applications novatrices variées à très hautes performances, tel que par exemple la génération de signaux micro-ondes à très bas bruit de phase et le transfert de pureté spectrale entre différentes fréquences optiques. Ce manuscrit décrit différents travaux autour de ces outils versatiles que j'ai réalisé au NIST (Boulder, Colorado, USA) et au LNE-SYRTE (Partis, France) entre 2004 et 2014

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Larouche, Steeve. "Autocorrection en interférométrie à double peigne avec deux lasers à fibres indépendants." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66337.

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Abstract:

Le mandat de ce mémoire est de vérifier la possibilité d'effectuer la spectroscopie d'une cellule de gaz HCN et d'une cellule de gaz méthane avec la technique d'interférométrie à l'aide de deux lasers indépendants sans l'auto référencement du battement 1f − 2f.L'approche choisie est d'analyser les spectres de fréquence obtenus à partir d'un double peigne stabilisé que l'on déstabilise en enlevant la boucle de contrôle des fCEO et de comparer ces spectres expérimentaux avec des spectres de référence provenant soit de la base de données HITRAN (cas du méthane) ou soit par une construction à partir de données expérimentales provenant du NIST (cas du HCN). Afin de pouvoir reconstruire adéquatement les spectres de fréquence, on utilise un algorithme d'autocorrection des interférogrammes (IGM) qui permet d'augmenter les temps de cohérence des IGM et ainsi d'étendre le temps de moyennage tout en conservant la résolution spectrale. Déjà utilisée pour des lasers stables à forts taux de répétition, son utilisation sur des lasers à taux de répétition beaucoup plus faible nécessite certaines modifications pour son bon fonctionnement. La première modification est l'ajout d'un prétraitement des données qui consiste par l'extraction de l'évolution des phases des signaux de battement à fopt et par la démodulation du signal contenant les IGM avec la combinaison extraite des phases. La seconde modification permet son utilisation sur de grandes quantités de données évitant ainsi des dépassements d'espace mémoire vive lors de l'exécution de l'algorithme sous MATLAB®. Les résultats obtenus avec le HCN démontrent que la spectroscopie à l'aide d'un double peigne de fréquences est possible lorsque la régulation des lasers s'effectue uniquement par l'asservissement des fopt et que le battement des peignes est prétraité et post-traité permettant ainsi de conserver la résolution spectrale. En ce qui concerne la spectroscopie du méthane, nos résultats montrent que le système interférométrique fonctionne seulement lorsque que la stabilisation du double peigne s'effectue par les asservissements du fCEO et du fopt. Toutefois, certaines modifications à notre système telles que : l'utilisation d'un laser CW à1650 nm au lieu de celui à 1550 nm ; l'ajout d'un second laser CW ou bien par la mesure de f r ou d'une harmonique permettraient d'obtenir une spectroscopie adéquate du méthane et cela sans utiliser l'autoréférencement des peignes.

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Renaudat, Saint-Jean Margaux. "Laser à cascade quantique dans un guide micro-onde pour la réalisation d'un peigne de fréquence." Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCC094.

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Abstract:

Le laser à cascade quantique (LCQ) est un dispositif compact unipolaire qui repose sur des transitions optiques entre les états quantifiés de la bande de conduction de puits quantiques. Sa longueur d'onde d'émission, facilement ajustable par une ingénierie de bandes, peut couvrir toute la gamme du moyen infrarouge. Les travaux réalisés pendant cette thèse portent sur la conception de nouvelles géométries de cavité afin de réaliser un peigne de fréquence. La majeure partie du travail de cette thèse a été d'améliorer la stabilisation et le contrôle de l'espacement entre les modes optiques dans la cavité Fabry-Perot d'un LCQ émettant à 9µm. En combinant les technologies des micro-ondes et des semiconducteurs, nous démontrons la génération d'un peigne de fréquence grâce à l'intégration d'une ligne micro-ruban (MR) dans une cavité d'un LCQ. Une étude comparative a été réalisée entre cette nouvelle géométrie et une géométrie standard. La stabilité de l'espacement entre les modes a été caractérisée en mesurant la composante hyperfréquence du signal optique à la fréquence d'aller-retour (AR) des photons. La largeur à mi-hauteur de ce signal est dix-sept fois plus faible que celle mesurée pour un LCQ standard pour une puissance optique de sortie similaire, preuve d'une meilleure stabilité dans la cavité. Grâce à l'injection d'un signal hyperfréquence stable à cette fréquence d'AR, nous contrôlons et stabilisons le peigne de fréquence sur une plage de l'ordre du MHz avec une puissance injectée de 10 mW. Les réponses à une modulation directe des dispositifs ont également été étudiées : la bande passante du laser MR est trois fois supérieure à celle d'un laser à standard à 10 GHz
Quantum cascade lasers (QCLs) are unipolar compact devices based on optical transitions in quantum wells between the quantized states of the conduction band. Their emission wavelength, easily tailored thanks to quantum engineering, can cover the entire range of the mid-infrared spectrum. The work presented in this thesis deals with the design and the study of new cavity architectures for the realization of a frequency comb. Aim of the work is to improve the stability and the control of the intermode frequency spacing of Fabry-Perot QCL emitting at 9 ktm. By merging microwave and semiconductor laser technologies, we demonstrate the generation of a stable frequency comb, integrating a microstrip line in the QCL cavity. A comparative study of the new architecture and standard design has been carried out. The stability of the spacing between the modes has been characterized by measuring the microwave component of the optical signal at the round-trip frequency of photons in the cavity (13. 7 GHz). Full width at half maximum of this signal is seventeen times lower than that measured for a standard QCL with similar optical power, evidence of improved stability in the optical cavity. Through the injection of a stable microwave signal at the round-trip frequency, we control and stabilize the frequency comb over a range of the order of MHz with an injected power of 10 mW. The performance of direct modulation of the devices has been also investigated : the measured bandpass of the microstrip laser is three times higher than the standard laser at 10 GHz

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Yu, Wenhui. "Mesure de distance absolue utilisant l'interférométrie à balayage de longueur d'onde étalonnée par un peigne de fréquences." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAD005/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous avons mis en oeuvre un système de mesure de distance absolue (Absolute Distance Measurement, ADM) de haute précision utilisant l'interférométrie à balayage de fréquence (Frequency Sweeping Interferometry, FSI). La technique FSI exige que la plage de réglage de fréquence du laser balayé soit mesurée avec une précision élevée, ce qui est difficile en raison de l'absence d'un moyen simple de mesurer la haute fréquence d'un laser en temps réel. Dans cette thèse, un peigne de fréquence a été utilisé comme règle de fréquence lumière pour mesurer la plage de réglage de la fréquence du laser à balayage. Un peigne de fréquence formé par un laser femtoseconde est constitué de millions de lignes de peigne régulièrement espacées, ce qui permet de le considérer comme une règle de fréquence de la lumière. La calibration de fréquence a été réalisée en filtrant le signal hétérodyne entre le laser à balayage et les lignes de peigne en utilisant un filtre passe-bande étroit. Cette approche nous permet de détecter le signal d'étalonnage lorsque la fréquence du laser à balayage est proche d'une ligne en peigne. Etant donné que l’intervalle de fréquence entre les lignes de peigne peut être mesuré avec précision ou activement verrouillé en phase par rapport à un oscillateur radiofréquence (RF) stable, la plage d ’ accord du laser à balayage peut être mesurée avec une grande précision. En particulier, chacun des deux pics d’étalonnage peut être utilisé dans le calcul de la distance, ce que nous appelons des «sous-mesures» en un seul balayage. Combinée au grand nombre de lignes de peigne, la moyenne des sous-mesures améliore considérablement la précision des mesures sans balayage multiple. Dans la thèse, la condition de détection et les caractéristiques du signal hétérodyne entre le laser à balayage et la ligne de peigne sont présentées. Une conception de filtre pour filtrer le signal hétérodyne est réalisée. Un travail de modélisation concernant l'effet du bruit de phase des lasers sur la distorsion d'enveloppe du pic d'étalonnage a été présenté. Des travaux expérimentaux basés sur les concepts de mesure ont été réalisés. Il montre que l'utilisation du schéma de mesure proposé peut considérablement améliorer la précision de la mesure de distance. Dans l’une des mesures, une précision de 30 nm pour une distance d’environ 0,8 m, correspondant à une incertitude relative de 37 ppm (part-perbillion) a été obtenue. Le résultat a été obtenu sur la base d'une méthode de traitement du signal de comptage de franges. La grande précision a été obtenue grâce au grand nombre de sous-mesures et à la stabilité des lignes de peigne régulièrement espacées. Nous avons constaté que la mesure de vibration de la cible peut également être effectuée en prenant avantage des lignes de peigne denses. Une sensibilité élevée, limitée à 1,7 nm efficace en bruit, de la mesure des vibrations a été atteinte. Ce résultat nous permet de surveiller la vibration de la cible, ce qui est un problème important de la technique FSI
In this thesis, we implemented a high-precision absolute distance measurement (ADM) system using frequency sweeping interferometry (FSI). The FSI technique requires the frequency tuning range of the swept laser to be measured with high accuracy and precision, which is challenging due to the lack of an easy way to measure the high frequency of a laser in real time. In this thesis, a frequency comb has been used as the light frequency ruler for measuring the frequency tuning range of the sweeping laser. A frequency comb formed by a femtosecond laser consists millions of evenly spaced comb lines so that can be regarded as a light frequency ruler. The frequency calibration was realized by filtering the heterodyne signal between the sweeping laser and the comb lines using a narrow bandpass filter. This approach allows us to detect the calibration signal when the frequency of the sweeping laser is in the vicinity of a comb line. As the frequency interval between the comb lines space can be precisely measured or actively phase-locked against a stable radio-frequency (RF) oscillator, the tuning range of the sweeping laser could be measured with high accuracy. Especially, each two calibration peaks can be used in the calculation of distance, which we call sub-measurements in a single sweeping. Combined with the large number of the comb lines, averaging of the sub-measurements improves greatly the measurement precision without multiple sweeping. In the thesis, the condition of detecting and the characteristics of the heterodyne signal between the sweeping laser and the comb line are presented. A filter design for filtering the heterodyne signal is performed. A modeling work concerning the effect of the phase noise of lasers on the envelope distortion of the calibration peak has been presented. Experimental works based on the measurement concepts have been carried out. It shows that using the proposed measurement scheme can greatly improve the distance measurement precision. In one of the measurements, a precision of 30 nm for a distance around 0.8 m, corresponding to 37 ppb (part-per-billion) relative uncertainty has been achieved. The result was obtained based on a fringe counting signal processing method. The high precision was obtained thanks to the large number of sub-measurements and the stability of the evenly spaced comb lines. We have found that vibration measurement of the target can be also performed taking the advantage of the dense comb lines. A high sensitivity, limited by 1.7 nm noise RMS, of vibration measurement has been achieved. This result allows us to monitor the vibration of the target, which is an important issue of FSI technique

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Walter, Benjamin. "Fabrication de micro-résonateurs haute fréquence pour la microscopie à force atomique sur des objets biologiques." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10168/document.

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Abstract:

La Microscopie à Force Atomique (AFM) rapide et ses applications potentielles en nano-biotechnologie nécessite l’augmentation de la fréquence de résonance des sondes, constituées de levier résonant à quelques mégahertz. De plus, lors du passage en liquide, la fréquence de résonance ainsi que le facteur de qualité sont dégradés tandis que le système optique de mesure gagne en complexité. Les travaux présentés dans ce manuscrit proposent de remplacer le levier standard de l’AFM par un microsystème résonant à haute fréquence, présentant un facteur de qualité élevé et dont l’actionnement comme la détection seront intégrés. Après un état de l’art de l’AFM et de l’apport potentiel des microsystèmes pour la discipline, les détails de la conception d’une sonde basée sur un anneau en silicium vibrant suivant un mode elliptique munie d’une pointe sont présentés. Le procédé technologique 3D de fabrication collective sur substrats des sondes est détaillé. La pointe, dont l’apex présente un rayon de courbure nanométrique, est fabriquée par gravure chimique. L’actionnement électrostatique et la détection capacitive mettent en jeu un entrefer de 80nm auto-aligné. Un ensemble de caractérisations électriques et optiques permettent de mesurer et de calibrer les sondes avant leur montage sur un scanner AFM commercial. L’imagerie sur des échantillons biologiques, des origamis d’ADN, à l’aide d’une sonde fonctionnant à 11MHz et présentant un facteur de qualité à l’air de 1300 conclue ce manuscrit. La résolution en force obtenue est de 5pN.Hz-1/2
High speed Atomic Force Microscopy (AFM) and its potential applications in nanobiotechnology need to increase the resonance frequency of the probes limited in the case of the usual cantilever to a few megahertz. The first chapter describes the state of the art of the AFM and focus on the potential of MEMS in this area. The second chapter treats of the conception of a sensor taking advantage of the high resonance frequency of a silicon bulk mode resonator integrating a nanotip fabricated in batch process. We describe in the next chapter the realization of MEMS-based AFM Nanoprobes with integrated in-plane nanotip and 80nm self-aligned capacitive transduction gaps. The probes are fabricated using a photolithographic process and deep reactive ion etching. Small gaps being critical to maximize the capacitive transduction, the self-aligned 80nm capacitive gaps are obtained by thermal oxidation of the resonator side walls and polysilicon refilling. A chemical wet etching defines the in-plane nanotip thanks to the selectivity between the silicon planes. The radius of the tip apex obtained is about 10-20nm.One probe, working at 11MHz and showing a Q factor of 1300 is optically and electrically fully characterized. The probe holder of a Multimode Veeco microscope is replaced by a dedicated circuit board supporting the MEMS probe. The sample is constituted by DNA origami which is bimolecular self-assembled structure programmed to form various geometric shapes. In this case, 50nm side and 2nm height squares of DNA deposited on mica surface are used. For this probe, the minimal detectable force is estimated at 5pN.Hz-1/2

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Yang, Chun. "Développement d'un spectromètre térahertz haute résolution : application à la caractérisation de polluants atmosphériques." Littoral, 2010. http://www.theses.fr/2010DUNK0283.

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Abstract:

Le travail de cette thèse a consisté dans le développement d’un spectromètre térahertz continu largement accordable entre 0. 3 THz et 3. 3 THz avec 100% de couverture spectrale. Les lasers de pompe sont deux diodes à cavité étendue verrouillées respectivement par spectroscopie d’absorption saturée de Rubidium et par interférométrie à faible contraste. Cette configuration nous offre une pureté spectrale de 2 MHz pour un temps d’acquisition de 10 ms et une précision de fréquence absolue estimée à 100 MHz. Nous avons, avec ce dispositif, effectué une étude de l’élargissement collisionnel par l’azote et par l’oxygène de la molécule de cyanure d’hydrogène. Les coefficients calculés d’élargissement par l’air ont été acceptés pour compléter la base de données HITRAN. Un système de métrologie de fréquence a ensuite été développé pour le verrouillage des lasers de pompe en utilisant un peigne de fréquence. Cette configuration nous donne une pureté spectrale de 200 kHz pour un temps d’acquisition à 1 s. La précision de fréquence absolue est estimée à 100 kHz. Des mesures de fréquences de transition rotationnelle de la molécule de sulfure de carbonyle ont été réalisées à l’aide de ce dispositif et ont permis d’affiner les constantes moléculaires de rotation. De nouveaux types de photomélangeurs développés par l’IEMN ont été également caractérisés dans ce travail de thèse, nous donnant des résultats encourageants. Notamment la nouvelle conception verticale associée à une antenne cornet a montré des excellentes performances surtout aux hautes fréquences
The work undertaken in this thesis is to develop a wide-band continuous-wave terahertz spectrometer able to cover 100% of the region extending from 0. 3 to 3. 3 THz. Two extended cavity laser diodes have been frequency stabilized, one to a saturated absorption feature of Rubidium and one to a low contrast Fabry-Perot etalon. This solution yielded a spectral purity of 2 MHz for a 10 ms gate time and an absolute frequency accuracy of 100 MHz. The collisional broadening coefficients of hydrogen cyanide with oxygen and nitrogen were measured. The resulting air-broadening coefficients have been included in the latest version of the HITRAN database. Subsequently a frequency metrology system was developed using a frequency comb and demonstrated an improved source spectral purity evaluated to be 200 kHz for a sweep time of 1 s. The estimated accuracy of absolute frequency is 100 kHz. The measurement of the frequencies of carbonyl sulfide has shown an improvement in the rotational molecular parameters. Several novel photomixer devices fabricated by the IEMN were also characterized in this work with encouraging results. Particularly the novel vertical design combined with a horn antenna showed excellent performance especially at high frequencies

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Danet, Jean-Marie. "Horloge atomique à piégeage cohérent de population du césium en cellule : limitations à la stabilité de fréquence." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066192/document.

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Abstract:

Ce mémoire porte sur l’étude de la stabilité de fréquence d’une horloge atomique à piégeage cohérent de population. Le cadre de cette étude est d’une part d’approfondir la connaissance du piégeage cohérent de population en cellule de vapeur et d’autre part de construire un prototype d’horloge démontrant une stabilité de fréquence à l’état de l’art des meilleures horloges compactes de laboratoire. Grâce à une interrogation impulsionnelle et un schéma d’excitation en polarisations linéaires et orthogonales, cette horloge présenterait une stabilité de fréquence relative nettement inférieure à 10^-13 à 1 s si elle était limitée par un bruit fondamental tel que le bruit de photon. Après une présentation du montage expérimental, la première partie de ce mémoire est consacrée à l’étude des différentes sources de bruit limitant la stabilité de fréquence court-terme. Le soin particulier donné à la modélisation, à la caractérisation expérimentale et à la réduction des transferts de bruit de fréquence de l’oscillateur local (effet Dick) et du bruit d’intensité du laser en bruit de fréquence de l’horloge, a permis de mesurer une stabilité de fréquence au niveau de 3.2x10^-13 à 1 s. Dans un deuxième temps une étude théorique et expérimentale du déplacement de fréquence micro-onde en fonction de la puissance laser est présentée. Au-delà de la mise en évidence du caractère clé de la déformation de la raie dans l’explication de ce déplacement, elle a posé les bases de la dernière partie de ce mémoire qui propose une méthode d’insensibilisation du déplacement de fréquence aux fluctuations de puissance
This report refers to the frequency stability study of a compact clock using coherent population trapping. The frame of such a study is firstly to deal in depth with the understanding of the systematic effects affecting the frequency of a coherent population trapping resonance. A second goal is to build a state-of-the-art compact atomic clock. Because of a pulsed interrogation and laser beams linearly and orthogonally polarized, our prototype would present a fractional frequency stability distinctly below 10^-13 at 1 s integration if it was shot-noise limited. Further to a setup description, the first part of this report is devoted to study the noise sources which limit the short-term stability of the clock. A special attention has been paid to model, experiment and reduce the transfer of local oscillator frequency noise and of laser intensity noise to microwave frequency noise. It led to measure an interesting stability measurement at the level of 3.2x10^-13 at 1 s. An experimental and theoretical study of the frequency shift due to laser intensity fluctuation is then presented. Beyond the influence on this shift of dark resonance overlapping that has been enlighted, this study gives the basics to understand the insensibilization method of the frequency to power fluctuations presented in the last chapter

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Abgrall, Michel. "Evaluation des performances de la fontaine atomique PHARAO : participation à l'étude de l'horloge spatiale PHARAO." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003079.

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Abstract:

Les performances d'un étalon de fréquence atomique dépendent étroitement du temps d'observation des atomes. L'interrogation d'atomes refroidis par laser dans une géométrie de fontaine permet d'obtenir des temps d'interaction d'une demie seconde. Cette durée peut être variée sur une plus large gamme en l'absence de gravité terrestre, dans un environnement spatial et doit fournir un meilleur compromis stabilité-exactitude. L'application de ce principe constitue une des motivations principales du projet PHARAO, qui participera à la mission spatiale ACES, prévue en 2006 à bord de la station spatiale internationale. La première partie de ce travail de thèse porte sur l'étude de la fontaine PHARAO, fonctionnant avec des atomes de Cs133. Cette horloge est issue de la transformation d'un prototype d'horloge spatiale testé en micro-gravité. Une évaluation détaillée de l'ensemble des déplacements de fréquence mène à une exactitude relative de 7,7 10^(-16), essentiellement limitée par les collisions entre atomes froids. Sa stabilité de fréquence est de 1,7 10^(-13)tau^(-1/2). Ces valeurs sont obtenues pour un fonctionnement avec 4 10^(5) atomes détectés fournissant un bon compromis stabilité-exactitude. Cette horloge transportable construite au BNM-SYRTE, a également fonctionné au MPQ à Munich (Allemagne). La collaboration entre les deux laboratoires a permis une amélioration d'un facteur ~10 sur l'exactitude de la mesure (1,8 10^(-14)) de la transition à deux photons 1S-2S de l'atome d'hydrogène. Ce mémoire présente dans une seconde partie, la caractérisation de sous ensembles de l'horloge spatiale PHARAO, en particulier la construction d'un prototype de diode laser à cavité étendue et le test de la symétrie de phase entre les deux zones d'interrogation de la cavité spatiale.

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Cai, Yin. "Quantum coherent control with an optical frequency comb." Thesis, Paris, Ecole normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015ENSU0030/document.

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Abstract:

Les états quantiques multimodes sont au coeur des protocoles detraitement quantique de l’information et de métrologie quantique. Àpartir d’un peigne de fréquence optique injectant un oscillateurparamétrique optique pompé en mode synchrone (SPOPO) nousavons généré des états multimodes en temps/fréquence. Unsimulateur quantique est alors mis en place à partir de ce SPOPO et demise en forme d’impulsion, et permet de mettre en évidence de étatsclusters pouvant compter jusque 12 noeuds et un protocole departage de secret quantique à six partenaires. De plus, une détectionmultipixel résolue en fréquence est développée et utilisée pourréaliser un état cluster linéaire à 8 noeuds. Nous avons égalementutilisé cette source pour développer un spectromètre ayant unesensibilité allant au delà de celle imposée par les fluctuations du videquantique
Multimode squeezing plays an essential role in quantum informationprocessing and quantum metrology. Using optical frequency combs,we generate multi-temporal-mode state from a synchronouslypumped optical parametric oscillator (SPOPO). An on-demandquantum network simulator is developed using the SPOPO andultrafast pulse shaping; up-to-twelve-node cluster states and asix-partite quantum secret sharing protocol are experimentallyemulated with this simulator. Furthermore, frequency resolvedmultipixel detectors are employed, and used to realize aline-shape-eight-node cluster state. We also developed a multimodequantum spectrometer, which is able to exceed the standardquantum limit for measuring manifold parameters of ultrafast pulses

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Pottie, Paul-Eric. "Etude du refroidissement laser en cellule : contribution au développement d'une horloge atomique miniature A 133 Cs." Paris 6, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006012.

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Murillo, Miguel Angel. "Etude et modification du transfert d'énergie dans les plasmas induits par haute-fréquence." Lyon 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LYO10084.

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Zhang, Shougang. "Déplacement de fréquence dû au rayonnement du corps noir dans une fontaine atomique à césium et amélioration des performances de l'horloge." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007074.

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Abstract:

FO1, du laboratoire BNM-SYRTE, a été la première fontaine à Cs fonctionnant comme un étalon primaire de fréquence dans le monde. La dernière évaluation d'exactitude en 2002 était de 1x 10^-15 avec une mélasse optique. Travaillant comme instrument, FO1 a contribué à la physique fondamentale et à des mesures extrêmement précises: - la comparaison de la fréquence entre les fontaines à Cs et à Rb pendant un intervalle de 5 ans a fixé une limite supérieure à la variation possible de la constante de structure fine |alpha/alpha|< 2x10^-15 par an. L'évaluation est environ 5 fois meilleure que celle obtenue précédemment au laboratoire. - l'exactitude attendue pour l'horloge spatiale PHARAO est de 1x10^-16. Nous avons confirmé les performances de la cavité Ramsey en examinant la différence de phase entre les deux zones d'interaction dans la fontaine FO1. - le déplacement de fréquence mesuré dans l'horloge à Cs dû au rayonnement du corps noir en fonction de la température T a donné par nu(T)=154(6)x10^-6(T/300)^4[1+epsilon(T/300)^2] Hz avec la valeur théorique epsilon=0,014. Ce résultat représente une amélioration d'un facteur 3 par rapport à la mesure précédente par le groupe PTB. Diverses améliorations ont été apportées à FO1. La nouvelle version de FO1 fonctionne directement en mélasse optique en utilisant un jet de césium ralenti comme source atomique. L'application de la méthode du passage adiabatique pour la sélection du niveau F=3, mF=0 nous permet d'évaluer le déplacement de fréquence dû aux collisions entre atomes froids et à l'effet d'entraînement de fréquence par la cavité au niveau de 10^-16. Les résultats récemment obtenus avec l'horloge FO1 améliorée montrent qu'elle est l'une des meilleures fontaines au monde: la stabilité de fréquence en utilisant l'oscillateur cryogénique en saphir est maintenant de 2,8x10^-14 tau^-1/2. L'exactitude est en cours d'évaluation. Quelques 10^-16 sont attendus.

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Ducreux, Murielle. "Etude de l'ablation laser comme système d'introduction d'un spectromètre d'émission plasma induit par haute fréquence pour l'analyse des verres." Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10254.

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Abstract:

Actuellement, l'analyse elementaire de nombreux types de materiaux est effectuee par des methodes necessitant une preparation fastidieuse des echantillons (spectrometrie d'absorption et d'emission atomique, fluorescence x, spectrometrie d'arc), qui peuvent induire des contaminations ou des pertes. Aussi, existe-t-il une forte demande pour l'analyse directe de solides. Parmi les diverses methodes etudiees (decharge luminescente, spectrometrie etincelle), le couplage ablation laser spectrometrie d'emission atomique icp connait un developpement croissant. Cette technique presente en effet des avantages certains: analyse de tout type de materiau, conducteur ou isolant, celle-ci pouvant etre globale ou ponctuelle due a la possibilite de focaliser le faisceau laser a un endroit precis de la cible (excellente resolution spatiale). Le principe de la methode consiste a utiliser le mecanisme d'ablation comme source de fines particules qui sont transportees par un courant d'argon dans un plasma de type icp pour etre atomisees, excitees et ionisees. Le faisceau polycrhomatique resultant est disperse par un reseau en radiations monochromatiques, qui sont alors detectees par differents systemes receptifs: photomultiplicateurs, detecteurs de type ccd l'evaluation de la technique pour l'analyse quantitative des verres constitue l'objectif de ce travail. Compte-tenu de la transparence de ces materiaux dans les domaines du visible et du proche infrarouge, des lasers emettant dans l'ultraviolet ont dus etre utilises: un laser excimere de type xecl et un laser nd:yag triple et quadruple en frequence emettant respectivement a 308, 355 et 266 nm. L'etude de l'interaction laser-matiere (quantites de matiere ablatees, formes et dimensions des crateres,) a permis de comparer ces differentes sources d'introduction d'echantillon dans le plasma, et d'expliquer les differences de performances analytiques (repetabilite, reproductibilite, justesse, limites de detection) obtenues pour chacune. Le domaine d'application de la methode a pu egalement etre etendu grace a des etudes preliminaires concernant l'analyse de surfaces de faibles epaisseurs, l'analyse semi-quantitative de verres et de matieres premieres, l'analyse qualitative de defauts

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Castanié, Fabien. "Approches numérique et théorique du microscope à force atomique : interaction, dynamique et imagerie." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1831/.

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Abstract:

La microscopie à force atomique (AFM) est un outil puissant et polyvalent capable de réaliser des images avec une résolution sub-nanométrique d'un grand type d'échantillons, comme des surfaces de matériaux inorganiques avec ou sans molécules adsorbées, et d'opérer dans des environnements allant de l'ultra-haut vide (UHV) à l'interface solide/liquide. Parmi les différents modes existants, l'AFM en mode modulation de fréquence (FM-AFM) donne des résultats remarquables grâce à deux boucles de contrôle et une d'asservissement qui s'influencent mutuellement. En contrepartie, la compréhension du fonctionnement de la machine ainsi que l'optimisation de ses réglages s'avèrent délicates. De plus, cette difficulté est accentuée par l'interprétation souvent complexe liée aux phénomènes spécifiques à l'échelle nanométrique. Pour pallier ces difficultés, le travail de thèse a consisté en l'élaboration d'un AFM numérique (n-AFM) à partir d'un code de calcul conçu par L. Nony en langage C. Après une phase d'implémentation en Fortran 90 pour assurer portabilité et compatibilité avec d'autres programmes scientifiques, de nouvelles fonctionnalités ont été développées. Parmi celles-ci, un couplage avec un code de dynamique moléculaire (MD) a été réalisé afin de considérer les effets de température et de relaxation du système imagé. Ces développements du n-AFM ont permis de mettre en oeuvre différents régimes et modes d'utilisation à travers l'étude de plusieurs systèmes. En premier lieu, des molécules bi- et tri-dimensionnelles adsorbées ont permis d'éprouver la sensibilité et la stabilité du n-AFM en simulant un cantilever classique et un tuning fork. En deuxième lieu, la reconstruction de la surface 6H-SiC(3X3) a été étudiée à l'aide de la MD puis du n-AFM. Les images expérimentales de cette reconstruction révèlent un comportement atypique que nous nous sommes efforcés de comprendre et d'expliquer. Enfin, l'utilisation du n-AFM a e��té étendue à d'autres domaines que l'étude des surfaces et molécules. En particulier, nous avons modélisé et étudié en FM-AFM l'influence d'un défaut sur les parois d'une nano-pointe oscillant à l'interface air/liquide. Et nous avons enfin poursuivi par l'étude de l'influence, sur le comportement d'un AFM en mode modulation d'amplitude (tapping mode), de nano-films de liquide à la surface du système pointe-substrat
The atomic force microscopy (AFM) is a powerful and versatile tool capable of imaging with a sub-nanoscale resolution, samples as inorganic materials surface with or without adsorbed molecules, and operating in environments ranging from ultrahigh vacuum (UHV) to solid/liquid interface. Among the different existing modes, the frequency-modulation mode of AFM (FM-AFM) provides remarkable results thanks to three control loops that influence self-consistently. In return, the understanding of the machine operation as well as the optimization of its settings appear tedious. Moreover, this difficulty is accentuated by the often complex interpretation related to specific phenomena at the nanoscale. To overcome these difficulties, the present thesis work consisted in the elaboration of a numerical AFM (n-AFM) from a program designed by L. Nony in C language. After a phase of implementation in Fortran 90 to ensure portability and compatibility with other scientific programs, new features have been developed. Among these, a coupling with a code of molecular dynamics (MD) was performed to consider the effects of temperature and relaxation of the imaged system. These n-AFM developments helped implement various regimes and working modes through the study of several systems. First, adsorbed bi- and tri-dimensional molecules helped to test the sensitivity and the stability of the n-AFM simulating a classical cantilever and tuning fork. Second, the surface reconstruction 6H-SiC (3X3) was studied using the MD and then the n-AFM. Experimental images of this reconstruction show an atypical behavior that we tried to understand and explain. Finally, the use of the n-AFM has been extended to other areas than the study of surfaces and molecules. In particular, we modeled and studied the influence of a defect on the walls of a nano-tip oscillating at the air/liquid interface with FM-AFM. Finally, we studied the influence on the behavior of a AFM in amplitude modulation mode (tapping mode) of liquid nano-films on the tip-substrate system surface

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Chartier, Frédéric. "Etude et caractérisation du couplage ablation laser-plasma H. F. (I. C. P. ) : application à l'analyse par spectrométrie d'émission atomique." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10102.

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Abstract:

L'analyse directe d'elements dans les solides, evitant la mise en solution, est une necessite en spectrometrie d'emission atomique (aes). L'ablation laser permet la production de particules qui peuvent etre atomisees, excitees et ionisees dans une source secondaire telle qu'un plasma induit par haute frequence (i. C. P. ). Le couplage ablation laser/i. C. P. Constitue le theme de notre etude. L'importance des caracteristiques du laser telles que le mode de fonctionnement, la duree de l'impulsion, la forme du faisceau et la longueur d'onde est mise en evidence. Les performances de l'ensemble porte-ebullition/cellule d'ablation et le rendement de transport sont evalues. La selection d'un laser adapte aux necessites de l'ablation est effectuee par l'intermediaire d'une etude comparative de differents lasers et de leurs parametres (taux de repetition, energie), sur: l'efficacite d'ablation, la taille et la quantite des aerosols produits, les performances analytiques en i. C. P. /a. E. S. Differentes natures d'echantillons sont testees: metaux, verres. . . Les resultats montrent que le laser a excimeres est plus adapte au couplage ablation laser/i. C. P. Par rapport au laser nd:yag

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Makdissi, Alaa. "Traitement de Signal Appliqué aux Etalons Primaires de Fréquence : Amélioration de leur Exactitude et de leur Stabilité." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011625.

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Abstract:

La définition de la seconde est basée, depuis 1967, sur les propriétés atomiques de l'atome de césium. Une horloge atomique est l'instrument qui permet de réaliser cette définition avec une exactitude limitée par plusieurs sources de perturbations. Toute amélioration dans les performances des horloges atomiques est la bienvenue pour les diverses applications, actuelles et futures, qui utilisent ces horloges. L'objet de ce travail de thèse est d'améliorer les performances de l'étalon primaire de fréquence (JPO) à jet de césium du Laboratoire Primaire du Temps et des Fréquences. Les résultats obtenus se traduisent par les performances suivants : Notre Horloge JPO est maintenant l'horloge, à jet thermique, la plus exacte au monde, avec une exactitude de 6,3 x 10-15. Elle est également l'horloge à jet thermique la plus stable, avec une stabilité à court terme de 3 x 10-13/sqrt(t) où t est le temps d'intégration en seconde.
L'obtention de ces bons résultats est liée à la maîtrise des fuites micro-ondes grâce à la conception et à la réalisation d'une cavité de Ramsey. La bonne exactitude est due aux nouvelles techniques de traitement du signal (problèmes inverses, régularisation. analyse cepstrale, ...) que nous avons introduites pour mieux évaluer les effets perturbateurs. La bonne stabilité profite de l'étude détaillée du système d'asservissement dans une horloge ainsi que de la réalisation matérielle et logicielle d'une boucle d'asservissement numérique de haute qualité.

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Chalopin, Benoît. "Optique quantique multimode : des images aux impulsions." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00431648.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse est consacré à l'étude théorique et expérimentale d'oscillateurs paramétriques optiques (OPO) multimodes dans deux régimes: l'optique des images et l'optique des impulsions. On rappelle les outils utilisés habituellement pour décrire et manipuler les états non-classiques de la lumière, en insistant sur l'importance du concept de mode du champ dans sa description quantique, qu'il soit transverse ou longitudinal. On rappelle ensuite les techniques de manipulation des modes transverse (images) et des modes longitudinaux (impulsions) au niveau théorique et expérimental. L'accent est mis sur le rapprochement de ces deux domaines où l'on peut facilement identifier un grand nombre de variables similaires. Un modèle général des OPO multimodes est développé, s'appuyant sur un traitement multimode de la conversion paramétrique dans un cristal non-linéaire d'ordre deux. Ce modèle conduit à des états non-classiques multimodes, intéressants pour l'information quantique, et peut être appliqué aux cas d'un OPO dans une cavité dégénérée pour les modes transverses, et d'un OPO pompé en modes synchrones (SPOPO). Tous ces développements théoriques s'orientent vers plusieurs expériences d'optique multimode décrites dans ce manuscrit. La première est une étude de la transmission et le doublage de fréquence d'images dans une cavité auto-imageante. Deux expériences d'imagerie quantique sont ensuite décrites: l'une conduit à une réduction de bruit multimode dans un OPO au dessus du seuil et la seconde utilise un OPO dans une cavité auto-imageante et permet la production et la caractérisation d'un état trimode sous le seuil de l'OPO. Enfin, on décrit la mise en place expérimentale d'un SPOPO qui conduit à des premiers résultats de réduction de bruit sur un peigne de fréquence.

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Galtier, Sandrine. "Spectroscopie haute précision de la transition 1S-3S de l'atome d'hydrogène en vue d'une détermination du rayon du proton." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066554/document.

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Abstract:

La précision des calculs théoriques d'électrodynamique quantique dans l'atome d'hydrogène est actuellement limitée par la constante de Rydberg et la distribution de charge du proton. La comparaison entre ces calculs et les mesures expérimentales de deux fréquences de transition dans l'hydrogène permet d'extraire ces deux constantes. La mesure de la transition 1S-2S est la plus précise à ce jour avec une incertitude relative de 10-15. L'objectif de mon travail de recherche est d'améliorer la précision de mesure de la fréquence de la transition 1S-3S, pouvant être utilisée comme la deuxième mesure nécessaire.La transition 1S-3S est sondée par une excitation à deux photons à 205 nm, permettant de s'affranchir de l'effet Doppler du 1er ordre. Ce faisceau UV est produit par somme de fréquence dans un cristal non linéaire. L'onde lumineuse délivrée par un laser Titane-saphir à 894 nm est sommée avec un faisceau à 266 nm produit par doublage d'un laser Nd-YO4. Cette somme de fréquence délivre un faisceau continu à 205 nm d'une puissance de 15 mWLa distribution de vitesse du jet atomique, dont la connaissance est indispensable pour évaluer l'effet Doppler du 2ème ordre, est déterminée grâce à l'effet Stark motionnel où l'action d'un champ magnétique produit un décalage en fréquence quadratique en vitesse.Les fréquences des deux lasers sources sont mesurées à l'aide un peigne de fréquence optique.La fréquence de la transition 1S-3S est finalement déterminée avec une incertitude relative de 10-12. Sa valeur conduit à une valeur préliminaire du rayon du proton qui serait en contradiction avec celle préconisée par le CODATA
The uncertainty of the Quantum Electrodynamics calculations for hydrogen atom is currently limited by the knowledge of the Rydberg constant and the proton charge radius. Those two quantities can be extracted from the comparison between the theoretical predictions and two different frequency measurements on hydrogen.The 1S-2S transition frequency is one measured with the highest resolution with a relative uncertainty of 10-15. The aim of this thesis is to improve the determination of the 1S-3S transition, which can be used as the second precise measurement. The 1S-3S two-photon transition is excited at 205 nm. This UV light beam is generated by frequency mixing in a non-linear crystal. An 894 nm light delivered by a Ti:Sa laser is mixed with a 266 nm light beam generated by a quadrupled Nd:YVO4 laser. A reliable 15 mW continuous radiation at 205 nm is then produced. The frequencies of both lasers are measured simultaneously using an optical frequency comb referenced to a cesium clock. To evaluate the second-order Doppler effect, the velocity distribution of the atomic beam is determined thanks to a motional Stark effect. This effect is realized with a static magnetic field which induces a velocity-dependent quadratic frequency shift. Finally, the frequency of the 1S-3S transition is determined with a relative uncertainty of 10-12 which is accurate enough to contribute to the “proton size puzzle”. However, depending on the velocity distribution used in the analysis, the obtained value agrees or not with the present recommended CODATA value

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Coget, Grégoire. "Horloge atomique Cs à piégeage cohérent de population avec protocole d’interrogation Auto-Balanced Ramsey." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD064/document.

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Abstract:

Cette thèse reporte une horloge atomique à cellule de césium de haute-performance basée sur le phénomène de piégeage cohérent de population (CPT). Cette horloge associe une diode laser DFB (à 895 nm, raie D1 du Cs), un modulateur électro-optique fibré, un modulateur acousto-optique, un système Michelson, une électronique bas bruit contrôlée par une carte FPGA et une cellule à vapeur de césium contenant un mélange de gaz tampon azote-argon. L’horloge exploite un schéma de pompage CPT optimisé nommé push-pull optical pumping (PPOP) permettant la détection de résonances CPT à fort contraste.L’horloge repose sur l’exploitation d’un nouveau protocole d’interrogation pulsé nommé Auto-Balanced Ramsey (ABR). Ce dernier repose sur l’utilisation de deux séquences Ramsey avec des temps noirs de durées différentes. Ce dernier repose sur l’utilisation de deux séquences Ramsey avec des temps noirs de durées différentes. La mise en place de ce protocole ABR-CPT, amélioré par la suite avec symétrisation (SABR-CPT), conduit à une réduction drastique des effets de déplacement lumineux, avec en particulier une diminution de la sensibilité de la fréquence d’horloge aux variations de puissance laser par un facteur 80 comparativement à une interrogation Ramsey-CPT conventionnelle. Cette horloge CPT démontre à ce jour une stabilité relative de fréquence de 2 10-13 τ -1/2, atteignant le niveau record (pour ce type d’horloge) de 2,5 10-15 à 10 000 s. Des travaux annexes de spectroscopie laser en microcellules à vapeur de césium sont aussi reportés dans ce manuscrit. On notera en particulier la démonstration d’un laser stabilisé par spectroscopie sub-Doppler bi-fréquence dans une microcellule Cs avec une stabilité de fréquence préliminaire meilleure que 2 10-12 à 1 s. Ces performances sont 10 fois meilleures que celles de micro-horloges atomiques micro-ondes CPT
This thesis reports a high-performance Cs vapor cell atomic based on coherent population trapping (CPT). This clock combines a DFB diode laser (895 nm, Cs D1 line), a fibred electro-optical modulator, an acousto-optical modulator, a Michelson system, FPGA-based low noise electronics and a N2-Ar buffer gas filled Cs vapor cell. The clock is based on an optimized CPT pumping scheme, named push-pull optical pumping (PPOP), allowing the detection of high-contrast CPT resonances.The clock uses a novel pulsed interrogation protocol named Auto-Balanced Ramsey (ABR). This method is based on the extraction of two error signals derived from two successive Ramsey sequences with different dark periods. The ABR-CPT protocol, improved further with symmetrization (SABR-CPT), allows a drastic reduction of light-shifts effects, yielding in particular to reduce the sensitivity of the clock frequency to laser power variations by a factor 80, in comparison with a standard Ramsey-CPT interrogation. This clock CPT demonstrates a fractional frequency stability of 2 10-13 τ -1/2, reaching the record level (for this kind of clock) of 2.5 10-15 at 10 000 s. Annex laser spectroscopy studies in Cs microfabricated cells were performed in this thesis. We shall note the preliminary demonstration of a laser frequency-stabilized using dual-frequency sub-Doppler spectroscopy in a Cs microcell, exhibiting a fractional frequency stability better than 2 10-12 at 1 s. These performances are 10 times better than those of microwave CPT-based chip-scale atomic clocks

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Diaz, De Rodriguez Olga. "Détermination des interférences spectrales en spectrométrie d'émission atomique de plasma induit par haute fréquence en vue de l'analyse des éléments traces et mineurs en présence de majeurs." Lyon 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LYO10125.

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Abstract:

Etude des interferences spectrales sur les raies (604) les plus sensibles de 21 elements pour 57 elements interferants a une concentration de 1 g/l. Determination du type d'interferences, coincidence de raies, recouvrement partiel ou augmentation du fond. Application sur une matrice tungstene

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Chapelet, Frédéric. "Fontaine atomique double de césium et de rubidium avec une exactitude de quelques 1E-16 et applications." Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112094.

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Abstract:

Les fontaines atomiques constituent le développement le plus abouti des horloges atomiques fondées sur l’atome de césium, atome dont une résonance hyperfine est depuis 1967 à la base de la définition la seconde. Ces systèmes sont aujourd’hui parmi ceux qui réalisent la seconde avec la meilleure exactitude. Nous présentons les dernières avancées de la fontaine double à atomes froids de césium et de rubidium du LNE-SYRTE. Combinant deux types d’atomes, ce dispositif unique au monde permet d’envisager des tests de physique fondamentale reposant sur la comparaison de fréquences de transition atomique avec une résolution exceptionnelle. Afin d’autoriser le fonctionnement à deux atomes simultanément, nous avons conçu, testé et mis en place de nouveaux systèmes optiques, chargés de combiner les lumières utiles à la manipulation des deux espèces atomiques. Sans attendre le fonctionnement double, par la comparaison de notre fontaine rubidium avec une autre fontaine césium, nous avons pu tester sur dix ans la stabilité de la constante de structure fine au niveau de 5E-16 par an. Nous avons poursuivi le travail d’amélioration de l’exactitude de l’horloge et focalisé nos efforts sur les effets liés aux gradients de phase dans la cavité d’interrogation et sur l’atténuation des fuites micro-ondes. L’exactitude de la fontaine a alors été évaluée à 4E-16 pour la partie césium et 5E-16 pour la partie rubidium rénovée. Instrument de métrologie puissant, notre fontaine a été impliquée dans de nombreuses comparaisons d’horloges et a contribué à maintes reprises à l’étalonnage du Temps Atomique International. Nous avons également pu mener avec elle un test inédit de l’invariance de Lorentz
Atomic fountains are the most accomplished development of atomic clocks based on the cesium atom whose hyperfine resonance defines the SI second since 1967. Today these systems are among those which realize the second with the best accuracy. We present the last developments of the cold cesium and rubidium atom dual fountain experiment at LNE-SYRTE. This unique dual setup would allow obtaining an outstanding resolution in fundamental physics tests based on atomic transition frequency comparisons. In order to enable operation with both atomic species simultaneously, we have designed, tested and implemented on the fountain new collimators which combine the laser lights corresponding to each atom. By comparing our rubidium fountain to another cesium fountain over a decade, we performed a test of the stability of the fine structure constant at the level of 5E-16 per year. We carried on the work on the clock accuracy and we focused on the phase gradients effects in the interrogation cavity and on the microwave leakage. The fountain accuracy has been evaluated to 4E-16 for the cesium clock and to 5E-16 for the refurbished rubidium clock. As a powerful instrument of metrology, our fountain was implicated in many clock comparisons and contributed many times to calibrate the International Atomic Time. Furthermore, we used the fountain to perform a new test of Lorentz local invariance

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Hermann, Virgile. "Conception et réalisation d'une horloge atomique à jet de césium compacte et simplifiée pour des applications de télécommunication et de navigation par satellites." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066442.

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Chassagne, Luc. "Amélioration de l'exactitude d'une horloge atomique compacte à jet de césium pompé optiquement." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001358.

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Abstract:

L'objet de ce travail est d'examiner et de comparer les différentes méthodes de mesures du déphasage résiduel de la cavité de Ramsey dans une horloge à jet de césium à pompage optique.
Dans ce but nous avons étudié et réalisé une horloge compacte à deux jets de césium. Dans la première partie du mémoire sont présentés le résonateur atomique de faible encombrement, et la cavité de Ramsey courte qui en est le c?ur. La cavité de Ramsey est une cavité micro-onde à deux zones d'interaction, rigoureusement réglée à 9,192 GHz. L'importance de ses propriétés est précisée, notamment l'influence du déphasage résiduel entre les deux zones d'interaction.
Puis l'étude théorique de ce déphasage et de ses conséquences sur les signaux délivrés par l'horloge - la frange de Ramsey et la fréquence d'horloge - est effectuée. Plusieurs méthodes de mesure de ce déphasage sont alors déduites de cette analyse.
La présentation des mesures du déphasage effectuées une fois le résonateur assemblé fait l'objet de la seconde moitié du manuscrit. La méthode traditionnelle appliquée à tous les étalons primaires de fréquence est la méthode par renversement de jet ; elle demeure dans notre résonateur compact la plus précise et la plus fiable. La seconde méthode utilisant des mesures de la fréquence d'horloge dans différentes conditions de fonctionnement s'avère délicate à appliquer sur une horloge compacte et ses limites sont analysées.
Finalement, les différents déplacements de fréquence significatifs sur ce type d'horloge font l'objet d'une étude expérimentale systématique. Un bilan de fréquence complet pour ce type d'horloge en est déduit. Le déplacement de fréquence dû au déphasage de la cavité reste l'effet limitatif pour l'exactitude en fréquence. On montre cependant que la seconde méthode de mesure permet d'obtenir une exactitude en fréquence inférieure à 10-12.

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Pottie, Paul-Eric. "Etude du refroidissement laser en cellule : contribution au développement d´une horloge atomique miniature à Cs133." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006012.

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Abstract:

L'objectif du projet HORACE est la réalisation d'horloges compactes embarquées de haute performance en fréquence à l'aide d'atomes froids de Cs. Dans ce mémoire, on discute d'abord le mode de fonctionnement original d'HORACE où toutes les interactions appliquées aux atomes de Cs133 ont lieu dans la cavité micro-onde (refroidissement, interrogation, détection), selon une séquence purement temporelle. On montre que la stabilité relative de fréquence peut être <1.10^(-12)\tau^(-1/2), et dépendra des caractéristiques du refroidissement, comme la taille du nuage et le taux de capture, et des performances en fréquence de l'oscillateur local à des fréquences de Fourier de qq. 10 Hz (effet de repliement de spectre). Les méthodes de détection par fluorescence (populations) et par "radiation damping" (cohérences) sont décrits et discutés. La deuxième partie du mémoire présente un modèle de refroidissement Doppler dans une cellule réfléchissante ou diffusante, basé sur une étude du champ laser moyen dans la cellule. On montre alors que la figure de tavelure 3D permet des mécanismes de refroidissement Sisyphe. La troisième partie du mémoire est consacrée à l'étude expérimentale du refroidissement subDoppler dans une cavité micro-onde sphérique polie au niveau optique utilisée comme cellule. L'étude démontre que plus de 3.10^(7) atomes froids sont refroidis dans les puits de potentiels lumineux de la figure de tavelure 3D. Les constantes de temps de thermalisation ~30 fois plus longs que dans une configuration Lin per Lin prédits par le modèle ont été vérifiés expérimentalement. Des températures de ~2 microK ont été mesurées par temps de vol. La dernière partie du mémoire décrit la réalisation et l'accord en fréquence de la cavité micro-onde sphérique, et les principaux déplacements relatifs de fréquence attendus dans le bilan d'exactitude d'Horace. Ces derniers sont dus au déphasage du champ micro-onde pulsé et au déplacement relatif de fréquence collisionnel entre atomes froids au niveau de quelques 10^(-13).

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Chanteau, Bruno. "Transfert à très haute résolution d'une référence de fréquence ultra-stable par lien optique et application à la stabilisation d'un laser moyen infra-rouge." Thesis, Paris 13, 2013. http://www.theses.fr/2013PA132054.

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Abstract:

Ce manuscrit présente le transfert d’une référence de fréquence optique ultra-stable à un lien optique et son application à la stabilisation en fréquence d’un laser moyen-infrarouge. Un lien optique permet de transférer une fréquence ultra-stable 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 à 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 un 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 développées au LPL. Ceci démontre la faisabilité d’expériences de spectroscopie moléculaire à ultra haute résolution dans les laboratoires ne disposant pas d’étalons de fréquence
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-infared laser. An optical fiber link allows the ultra-stable transfer of a frequency by using a scheme wich compensates the propagation noise. We extended this system to longer links, and transferred the optical frequency reference simultaneously witn 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 as been used to lock a CO² laser at LPL, emitting at 10 µm, to a frequency reference developed at LNE-SRTE, Observatoire de Paris. This reference is an ultra-stable laser, emitting at 1.54 µm, the frequency of wich is measured against the primary standards of LNE-SYRTE by using a femtosecond laser. This reference is tranferred by an optical link to LPL, in order to stabilize the repetition rate of a second femtosecondlaser and to measure or control the frenquency of a CO² laser. When the CO² laser is locked to a molecular reference (OsO₄), the stability is 4.10⁻¹⁴ at 1s. The performances are even better when the CO² laser is locked directly to the optical reference. Then the laser coulb be used for the experiment of observation of the parity violation in chiral molecules, in progress at LPL. This shows the feasability of high resolution molecular spectroscopy experiments in laboratoratories in wich there is no primary standards

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Tricot, Francois. "Analyse et réduction des sources d'instabilitè de fréquence dans une horloge CPT compacte." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS037/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse effectué dans le cadre d’un contrat CIFRE-Défense porte sur l’étude des sources d’instabilité de fréquence d’une horloge atomique basée sur le piégeage cohérent de population. L’objectif est de démontrer une stabilité de fréquence d’horloge de l’ordre de 10-13 tau-1/2 jusque 10 000 s. Une cellule de vapeur de césium est utilisée avec un schéma d’excitation à fort contraste en utilisant des polarisations linéaires croisées et avec une interrogation impulsionnelle de type Ramsey. Un chapitre d’abord consacré aux sources de bruit à court terme présente les travaux réalisés pour réduire le bruit de phase et le bruit de puissance laser, limitant tous deux les performances de l’horloge à 1 s d’intégration. L’optimisation de la chaine micro-onde avec un nouvel oscillateur local, et la réalisation d’un asservissement de puissance performant ont permis d’améliorer la stabilité de fréquence à 2,3x10-13 à 1 s. L’analyse des fluctuations des paramètres de fonctionnement (puissance laser, champ magnétique, température, etc.) et la mesure de la fréquence d’horloge montrent que les variations de fréquence à moyen terme sont majoritairement limitées par les variations de puissance laser et celles du champ magnétique à 2x10-14 à 2 000 s. Ces analyses démontrent aussi que les fluctuations de puissance laser, malgré l’asservissement, sont liées aux fluctuations de polarisation via les fluctuations de température de l’expérience. Pour finir, les études d’un laser bifréquence et bipolarisation pour une horloge CPT compacte sont présentées, ouvrant la voie vers l’industrialisation en réduisant le banc optique
This thesis work has been granted by a CIFRE-Défense contract to study the frequency stabilities of an atomic clock based on coherent population trapping. The objective is to demonstrate a frequency stability in the range of 10-13 tau-1/2 up to 10 000 s. A caesium vapour cell is used with a high-contrast excitation scheme using cross linear polarisations and a Ramsey interrogation. The short-term frequency stability is presented with the reduction of the phase and the laser power noise, both limiting clock performance at 1 s integration time. The optimisation of the microwave chain with a new local oscillator, and the implementation of a very low noise power lock loop have improved the frequency stability down to 2,3x10-13 at 1 s integration time. The fluctuations analysis of the operating parameters (laser intensity, magnetic field, temperature, etc.) and the measurement of the clock frequency show that the medium-term frequency instability is mostly limited by laser power and magnetic field fluctuations at the level of 2x10-14 at 2 000 s integration time. These analyses also show that laser power fluctuations, despite servo loop control, are related to polarisation fluctuations through temperature fluctuations inside the experiment isolation box. Finally, the studies of a dual-frequency and dual-polarisation laser for a compact CPT clock are presented, paving the way to industrialisation by reducing the optical bench

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Hamel, Alain. "Propriétés d'un résonateur atomique à jet de césium pompé optiquement et à structure de champ longitudinale." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112204.

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Abstract:

Caractérisation du résonateur, génération du champ magnétique statique et performance du système optique de détection. Mesure de la distribution des vitesses des atomes dans le jet. Rapport signal sur bruit lors de la détection de la frange de Ramsey. Mesures de stabilité pour confirmer les prédictions théoriques. On montre que l'emploi du pompage optique dans la configuration la plus simple (une seule diode laser) permet d'accroitre considérablement les performances des horloges à jet de césium
Ln this thesis, we study from the experimental and theoretical point of view, the clock signal characteristics delivered by a single-laser optically pumped cesium beam resonator. Our new resonator CSIII has been designed in order to avoid drawbacks due to Hanle effect which had arisen with our previous resonator CSII. Several parts have been significantly improved in order to get full benefit from optical pumping advantages. Ln the first part we examine some interesting aspects of the operation of cesium beam resonator i-e : - Determination of Hanle effect free experimental conditions; - Very low C-field resonance; - Experimental study of velocity distribution in the atomic beam; - Observance of extra resonances on the Rabi pedestal. Ln the second part, we determine owing to rate equation the theoretical signal to noise ratio assuming that no extra noise is brought by the laser. We take into account the effect of optical collecting efficiency. These theoretical predictions are compared with experiments on our resonator CSIll. Ln the last part we have measured the short term stability. Ln conclusion, this study clearly shows that optical pumping allows an improvement of cesium atomic clock performances using a single conventional laser diode configuration. Optical pumping is performed this way in our resonator and reaches its theoretical limitations for usual atomic fluxes

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Carre, Martine. "Etude et amélioration du rapport signal sur bruit d'un spectromètre d'émission atomique à source plasma induit par haute fréquence à des fins d'analyse élémentaire." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10128.

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Abstract:

Le plasma a couplage inductif (icp) est une source largement utilisee en analyse elementaire par spectrometrie d'emission optique. Une installation commerciale typique va comprendre: le plasma lui-meme, un generateur qui apporte l'energie, un systeme d'introduction d'echantillon qui permet d'introduire le liquide dans la decharge, un systeme de detection optique et une chaine d'acquisition du signal. Afin d'ameliorer le rapport signal sur bruit du jy 38 plus, commercialise par jobin yvon, nous avons etudie les principales causes d'instabilite dues a chaque partie de l'appareil. Dans un premier temps, nous avons optimise les conditions de source pour obtenir le plasma le plus stable et le plus performant possible. Pour cela, nous avons etudie l'influence des debits de gaz et de la puissance du generateur sur la stabilite de l'emission. Ensuite une etude granulometrique et velocimetrique de differents systemes d'introduction d'echantillon nous a permis d'observer les modifications de l'aerosol au cours de son transport. Pour completer notre etude, nous avons teste l'influence de la resolution du monochromateur sur le rapport signal sur bruit. Enfin, dans les conditions optimales, nous avons determine les limites de detection reelles de l'appareil, dans des solutions aqueuses et dans une solution de tungstene a 10 g/l

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Dubuisson, Cendrine. "Etude des performances analytiques d'un plasma à couplage inductif ICP observé axialement en spectrométrie d'émission." Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO10263.

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Abstract:

Il existe un besoin constant d'ameliorer les limites de detection des methodes d'analyse elementaire. L'observation axiale du plasma a ete proposee afin d'ameliorer les limites de detection de la spectrometrie d'emission icp, cependant son apport reel sur les performances analytiques de la methode n'a pas encore ete clairement etabli. Nous nous sommes principalement interesses aux limites de detection et aux effets de matrice. L'evaluation d'un nouveau prototype a visee axiale a egalement ete realisee. Nous avons montre que le facteur d'amelioration moyen des limites de detection en visee axiale est de 3 a 4. Ce facteur provient a la fois d'une amelioration du rapport signal sur fond et de l'ecart-type relatif du fond pour des conditions de mesure identiques. Le prototype a visee axiale que nous avons evalue presente des limites de detection plus basses que celles determinees sur les systemes commerciaux actuels. L'utilisation d'un nebuliseur ultrasonique a permis d'atteindre des valeurs comparables a celles de l'icp-ms pour certains elements. Par ailleurs, nous avons montre que les effets de matrice peuvent etre minimises en visee axiale comme en visee laterale dans certaines conditions operatoires qui conduisent a un transfert d'energie optimal entre l'echantillon et le plasma. Dans ces conditions operatoires appelees conditions robustes, la contribution des perturbations liees aux phenomenes d'atomisation et d'excitation des elements en presence d'interferent est eliminee, l'effet residuel pouvant etre attribue a une perturbation du systeme d'introduction. Il a ete montre que l'importance de ces effets varie selon le nebuliseur et la chambre de nebulisation utilises. La caracterisation des aerosols produits montre une modification des aerosols tertiaires et/ou primaires en presence d'interferent. Ces modifications dependent a la fois du systeme d'introduction et des proprietes physiques du liquide nebulise. Par ailleurs, nous avons mis en evidence le role important de la chambre de nebulisation, de nombreuses perturbations se produisant lors des processus de filtrage et de transport de l'aerosol. L'effet residuel observe en presence d'interferent dans les conditions robustes a ete corrige par la methode de l'etalonnage interne. Ainsi, l'utilisation d'un seul etalon interne permet de compenser de facon efficace une difference importante entre la matrice des echantillons et des etalons pour toutes les raies dans les deux modes d'observation.

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Chomet, Sylvie. "Etude d’interférences liées à la présence d’éléments alcalins dans le plasma H. F. D'analyse." Lyon, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAL0069.

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Abstract:

Les éléments alcalins sont connus pour créer des interférences lors des analyses par plasma HF couplé à la spectrométrie d'émission atomique ou à la spectrométrie de masse. Leur présence dans les échantillons peut entraîner une modification du signal émis par les éléments à doser et conduire à des erreurs non négligeables sur les résultats analytiques. Les auteurs ayant étudié ce problème ne sont pas unanimes quant à la nature de cet effet de matrice : les phénomènes observés étant parfois d'apparences contradictoires. La perturbation apportée par les alcalins est alors fréquemment associée à leur·qualité d'éléments facilement ionisables. Une étude comparative des effets induits par la présence d'éléments alcalins dans une large gamme de concentrations -10exp-1 à 10exp-1 mol/1- dans les solutions à analyser, a été réalisée dans des plasmas HF d'argon par spectroscopie optique et spectroscopie de masse. Il apparaît que des perturbations surviennent dès les très faibles concentrations en alcalins (10exp-4 mol/1, soit un rapport molaire 1:1 avec l'analyte). Il a par ailleurs été mis en évidence que l'amplitude de l'interférence dépend, surtout à faible concentration, de l'accord d'impédance plasma/générateur. Les effets observés, similaires en détection de masse et en détection optique, montrent que les alcalins interviennent durant la phase de volatilisation/atomisation des échantillons, c'est-à-dire au niveau des transferts thermiques. L'influence des alcalins serait liée à leurs fortes sections efficaces de collision, caractéristique qui est associée à une augmentation de la conductibilité thermique du milieu
[Alkaline elements are known to produce interferences when analysis are realised with an inductively coupled plasma. Their presence in samples can change analyte signals and leads to non negligible errors in analytical results, in atomic emission spectroscopy and mass spectroscopy as well. Authors who studied this problem, do not agree with nature of the matrix effect because observed phenomena appear sometimes inconsistent. Thus, alkaline perturbation is often connected to their quality of easily ionised elements. A comparative study of effects induced by the presence of alkaline elements (Na, Cs and Rb) on a large concentration scale -10exp-4 to 10 exp-1 mol/1- in solutions (of Ca, Mg and Sr, Ba) has been performed in inductively coupled argon plasmas by optical spectroscopy and mass spectroscopy. Perturbations at low alkaline concentrations (10exp-4 mol/1, corresponding to a molar concentration ratio 1 : 1 to the analyte) have been noted. On the other hand, we have underlined that the interference amplitude depends, especially at lower concentrations, on plasma/ generator impedance matching. Observed phenomena, similar for mass and optical detections, show that alkaline element effects occur during sample volatilization/atomization phase i. E. During the thermal step. It appears that the influence of alkaline elements is linked to their great collisional cross sectians, a characteristic associated to an increase of the plasma thermal conductivity. ]

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Romero, de Navarro Xiomara. "Possibilités et limitations de l'étalonnage interne en spectrométrie d'émission plasma (ICP)." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10057.

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Abstract:

Comme toute methode analytique, l'analyse par plasma induit par haute frequence doit presenter un certain nombre de caracteristiques parmi lesquelles on peut citer la repetabilite, l'absence d'effet de matrices et la justesse. Ces caracteristiques peuvent etre estimees comme insuffisantes pour l'analyse a cause d'instabilites de l'appareillage ou d'erreurs systematiques. C'est pourquoi on peut utiliser un etalon interne pour compenser ces problemes. Le role d'un etalon interne est d'emettre une raie dont le comportement de l'intensite, au cours de l'analyse, est suppose similaire a celui de l'analyte. Il sera donc ainsi possible de corriger la variation de l'analyte par celle de l'etalon interne. On a cru longtemps que l'utilisation de l'etalon interne etait la panacee. Or, tres souvent, l'utilisation erronee de l'etalon interne a conduit a une degradation des resultats plutot qu'a une amelioration. Cette degradation peut s'expliquer par une meconnaissance des phenomenes conduisant a une mauvaise justesse ou repetabilite. Il nous a donc semble important, d'une part d'identifier les phenomenes a l'origine de ces degradations, d'autre part, de verifier le comportement mutuel des elements entre eux en fonction de ces phenomenes, afin de definir le champ d'application possible de l'etalonnage interne en icp-aes. Nous avons trouve que les principales causes affectant la repetabilite et la justesse peuvent etre classees en deux categories: variation dans l'efficacite du systeme d'introduction d'echantillon et modification du transfert d'energie du plasma vers l'echantillon. Au vu de nos resultats, il n'est pas etonnant que l'utilisation de l'etalon interne puisse conduire a des resultats contradictoires d'un auteur a l'autre. Nous avons pu montrer que plusieurs conditions etaient necessaires pour observer une bonne efficacite du processus d'etalonnage interne: ? simultaneite des mesures d'intensite de ou des analytes et de l'etalon interne pour ameliorer la repetabilite, ? quasi-simultaneite des mesures pour ameliorer la justesse, ? absence de probleme de variation de transfert d'energie entre le plasma et l'echantillon. Par ailleurs, toute explication des effets de matrice et de transfert d'energie devrait prendre en compte a la fois les phenomenes d'atomisation, d'ionisation et d'excitation

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Vian, Céline. "Comparaison directe de fontaines atomiquesau niveau de 2X10-16 : tests de la cavité de vol de PHARAO." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066551.

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Abstract:

La première partie de ce mémoire concerne le développement industriel d'une horloge à jet thermique de césium pompée optiquement pour le projet de positionnement par satellite européen, Galileo. Les résultats sont prometteurs : le facteur de qualité du prototype est de l'ordre de 14. 106 et son rapport signal à bruit supérieur à 12 000 à 1Hz. La seconde partie porte sur les améliorations d’une fontaine atomique à atomes de césium, FO1 : la mise en place du passage adiabatique pour évaluer le déplacement collisionnel et d’un jet d'atomes ralentis. La stabilité en fréquence atteint alors 2. 8. 10-14. -1/2, et son exactitude 7. 5. 10-16. Une comparaison directe avec une autre fontaine atomique valide ces mesures : la stabilité différentielle se moyenne jusqu'à 3. 10-16. Le test d’un élément clé, la cavité micro-onde d'interrogation pour le projet d’horloge spatiale à atomes refroidis, PHARAO a également été mené : celle-ci est amagnétique, et le déphasage entre les deux zones d'interaction est de 40mrad. Le manuscrit s'achève par les dernières modifications apportées à FO1, comme l’ajout d'un MOT-2D et l’utilisation d’un signal de référence à 1GHz.

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Billault, Vincent. "Dynamique et applications des boucles optiques à décalage de fréquence pour l'optique hyperfréquence et la métrologie." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALY036.

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Abstract:

Depuis une dizaine d’années, les boucles à décalage de fréquence ont montré des performances inédites dans le domaine de la photonique microonde. La compréhension fine de ces architectures particulières représente une étape essentielle à leur optimisation selon les applications visées. Les objectifs de cette thèse sont d'apporter une description dynamique des boucles à décalage de fréquence, et d’étudier en profondeur leur utilisation dans deux cas concrets d’applications : la génération d’impulsions à haute cadence de répétition et à bas bruit de phase, et la génération d’impulsions à modulation linéaire de fréquence de large couverture spectrale.Nous avons étudié théoriquement et expérimentalement la formation du peigne de fréquences dans le régime transitoire des boucles à décalage de fréquence, ainsi que la stabilité du train d’impulsions émis par la boucle en régime stationnaire. La compréhension des mécanismes et phénomènes mis en en jeu à travers deux modèles basés respectivement sur les équations couplées du laser et sur la fonction de transfert de bruit de la boucle à décalage de fréquence, nous ont permis de proposer des solutions pour optimiser l’architecture de boucle à décalage de fréquence.Nous avons enfin proposé deux applications pour lesquelles nous avons montré les avantages de l‘utilisation de boucles à décalage de fréquence : l’échantillonnage de signaux radiofréquence à large bande instantanée assisté optiquement, et la métrologie optique (télémétrie, capteurs à fibre optique)
Over the past decades, frequency shifting loops have shown unprecedented performances in the field of microwave photonics. A detailed understanding of the particular architectures represents an essential step in their optimization regarding the targeted applications. The objectives of this thesis are to provide a dynamic description of frequency shifting loops, and to study in depth their use in two concrete cases of applications: the generation of pulses with high repetition rate and low phase noise, and the generation of chirps with large bandwidth.We have studied theoretically and experimentally the formation of the frequency comb in the transient regime of frequency shifting loops, as well as the stability of the pulse train emitted by the loop in the stationary state. Understanding the phenomena and mechanisms involved in the two models developed based respectively on the rate equation of the laser and the noise transfer function of the loop, allow us to propose different solutions to optimize the architecture of frequency shifting loops.Eventually, we have proposed two applications for which we have shown the advantages of frequency shifting loops: optically-assisted sampling of wideband radiofrequency signals, as well as optical metrology such as telemetry or optical sensors

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Savalli, Véronique. "Etude à haute résolution de la spécularité d'un miroir atomique à onde évanescente." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006717.

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Abstract:

Dans ce mémoire, nous présentons une étude à haute résolution de la spécularité d'un miroir atomique à onde évanescente. Pour cette étude, nous avons utilisé des transitions Raman sélectives en vitesse. Ces transitions sont doublement exploitées. On réalise d'une part, à l'aide de ces transitions, une sélection en vitesse sur le nuage issu d'un piège magnéto-optique. Cette sélection permet de collimater spatialement l'onde atomique incidente sur le miroir afin d'avoir une bonne résolution dans l'étude de la spécularité. A l'aide des transitions Raman, on sonde finement d'autre part la distribution en vitesse des atomes après le rebond. La mise en place expérimentale de ces transitions est d'abord décrite. On utilise des impulsions de type Blackman. Avec ce dispositif,une mesure de la spécularité d'un miroir atomique à onde évanescente est ensuite réalisée. Le rebond observé est compatible avec une réflexion spéculaire, à condition de choisir une onde évanescente suffisamment désaccordée par rapport à la transition atomique. Nous avons donné une limite supérieure de l'incertitude sur la mesure de la rugosité. Nous présentons également la mise en place d'une détection optique d'atomes froids induisant peu d'émission spontanée sur les atomes. Cette détection consiste à mesurer la phase induite par un échantillon d'atomes sur un faisceau laser en utilisant les techniques de spectroscopie par modulation de phase. Au cours de la détection, 80% des atomes n'absorbent aucun photon.

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Almi, Abdenbi. "Etude et optimisation des performances d'un plasma H. F pour la détection en ligne d'aérosols métalliques dans l'air : analyse de l'influence de l'argon sur la détection." Toulouse 3, 1997. http://www.theses.fr/1997TOU30190.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'etude et l'amelioration des performances d'un appareil permettant un controle en ligne de polluants metalliques dans l'atmosphere. On utilise des plasmas induits (icp) crees directement a partir de l'air a controler. Les concentrations de metaux sont obtenues par une methode d'emission optique. Le developpement des activites industrielles qui genere dans l'atmosphere de nombreux metaux ainsi que des reglementations de plus en plus contraignantes justifient l'interet porte a ces methodes. Cette technique presente l'avantage d'un cout de fonctionnement faible et d'un bon echantillonnage. Les limites de detections (ld) obtenues sont de l'ordre du g/m#3 et inferieures aux concentrations maximales admissibles (cma) definies par les regulations en vigueur. Par contre, ce type de plasma analytique est mal connu et des ld trop elevees ont ete obtenues pour certains elements. Nous presentons les coefficients de transport calcules dans des melanges air-argon et air-argon-eau pour la gamme de temperature 300-13000k et p = 1atm. La vapeur d'eau augmente la conductivite thermique de l'air tandis que la presence d'argon la diminue. Ces resultats nous ont conduit a proposer et a mettre en uvre une methode pour ameliorer les ld. L'influence des parametres de fonctionnement (debit d'air, puissance injectee) du plasma d'air sur la repartition des analytes et sur la temperature est analysee. La calibration, qui permet de convertir en terme de concentration dans l'air les signaux optiques mesures, a ete amelioree, l'influence des parametres de fonctionnement analysee ; la justesse de la mesure est de 20%. L'influence de la vapeur d'eau et des alcalins ainsi que l'amelioration des performances liee a un ajout d'argon a la decharge ont ete etudiees. L'eau ou les alcalins induisent une attenuation de la temperature qui defavorise la detection. L'ajout d'une certaine quantite d'argon dans le plasma d'air conduit a une amelioration des ld.

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Chapelet, Frédéric. "Fontaine atomique double de césium et de rubidium avec une exactitude de quelques 10^-16 et applications." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00319950.

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Abstract:

Les fontaines atomiques constituent le développement le plus abouti des horloges atomiques fondées sur l'atome de césium, atome dont une résonance hyperfine est depuis 1967 à la base de la définition la seconde. Ces systèmes sont aujourd'hui parmi ceux qui réalisent la seconde avec la meilleure exactitude. Nous présentons les dernières avancées de la fontaine double à atomes froids de césium et de rubidium du LNE-SYRTE. Combinant deux types d'atomes, ce dispositif unique au monde permet d'envisager des tests de physique fondamentale reposant sur la comparaison de fréquences de transition atomique avec une résolution exceptionnelle. Afin d'autoriser le fonctionnement à deux atomes simultanément, nous avons conçu, testé et mis en place de nouveaux systèmes optiques, chargés de mettre en forme et combiner les lumières utiles à la manipulation des deux espèces atomiques. Sans attendre le fonctionnement double, par la comparaison de notre fontaine rubidium avec une autre fontaine césium, nous avons pu tester sur dix ans la stabilité de la constante de structure fine au niveau de 5x10^-16 par an. Nous avons poursuivi le travail d'amélioration de l'exactitude de l'horloge et focalisé nos efforts sur les effets liés aux gradients de phase dans la cavité d'interrogation et sur l'atténuation des fuites micro-ondes. L'exactitude de la fontaine a alors été évaluée à 4x10^-16 pour la partie césium et 5x10^-16 pour la partie rubidium complètement rénovée. Instrument de métrologie puissant, notre fontaine a été impliquée dans de nombreuses comparaisons d'horloges et a contribué à maintes reprises à l'étalonnage du Temps Atomique International. Nous avons également pu mener avec elle un test inédit de l'invariance de Lorentz.

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Quessada-Vial, Audrey. "Développement d'une horloge optique à atomes de strontium piégés : réalisation d'un laser ultra-stable et stabilité de fréquence." Paris 6, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009538.

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Kozlova, Olga. "Caractérisation d'une horloge à piégeage cohérent de population dans une vapeur thermique de césium. Principaux effets pouvant affecter la stabilité de fréquence à moyen-long terme." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669784.

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Abstract:

L'objet de ce manuscrit est la caractérisation d'une horloge à piégeage cohérent de population dans une vapeur thermique d'atomes de césium contenue dans une cellule avec gaz tampon et l'étude des principaux effets pouvant affecter la stabilité de fréquence à moyen-long terme. La particularité de l'horloge à piégeage cohérent de population développée est la combinaison de deux techniques originales : utilisation d'un schéma d'excitation en double-Λ et interrogation pulsée. Cela nous permet d'obtenir un signal étroit, une grande amplitude et des déplacements de fréquence liés à l'intensité laser réduits. La stabilité de fréquence à moyen-long terme des horloges à cellule est généralement limitée par les déplacements induits par les collisions avec le gaz tampon et par des effets liés à l'intensité laser. Une partie importante de ce travail est consacrée à l'étude des déplacements collisionnels en présence de gaz tampon - Ne, N2 et Ar, et à leur dépendance thermique. Les valeurs des coeffcients de la dépendance thermique, mal connues ou inconnues jusqu'à présent, ont été établies, cela nous a permis de réaliser une cellule optimale contenant un mélange de gaz tampon ayant une sensibilité thermique nulle autour de température de fonctionnement. Suite à l'étude de l'amplitude du signal et des temps de relaxation, les valeurs optimales des paramètres de fonctionnement en horloge (séquence d'interrogation, champ magnétique, la température de la cellule, pression du mélange, etc.) ont été déterminées pour cette cellule. L'étude des effets liés à l'intensité laser a permis de déterminer les paramètres sensibles (rapport de intensités laser, température) et de mettre en place des stabilisations nécessaires pour les réduire. Finalement, la stabilité de fréquence à moyen-long terme a été améliorée d'un facteur 40 pour attendre 2.5 *10-14 à 1 heure en valeur relative.

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Courtillot, Irene. "Première observation de la transition fortement interdite 1S0-3P0 du strontium, pour une horloge optique à atomes piégés." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004039.

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Abstract:

Ce mémoire rapporte les premiers résultats d'une expérience visant à développer une horloge optique à atomes de strontium piégés. Ce dispositif réunit les avantages des différentes techniques utilisées jusqu'à présent pour réaliser un étalon de fréquence atomique. La première partie décrit la réalisation de la source d'atomes froids. Un piège magnéto-optique fonctionnant sur la transition 1S0-1P1 à 461nm est chargé à partir d'un jet atomique décéléré par un ralentisseur Zeeman. La source à 461nm est réalisée par somme de fréquence dans un cristal de KTP. Dans la deuxième partie sont détaillées les étapes mises en oeuvre pour effectuer la détection par excitation directe de la transition d'horloge 1S0-3P0 du 87Sr, de 1mHz de largeur de raie théorique. Préalablement à cette observation, une première estimation de la fréquence de la transition d'horloge a été obtenue en mesurant la fréquence absolue de plusieurs résonances optiques plus largement permises.

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Guymont, Olivier. "Mise au point et caractérisation d'une source d'oxygène atomique : application au dépôt de couches minces supraconducteurs à haute température critique obtenues par pulvérisation cathodique." Nancy 1, 1992. http://www.theses.fr/1992NAN10317.

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Abstract:

Un dispositif de production d'oxygène atomique est mis au point, utilisant une décharge radiofréquence de type onde de surface. Celle-ci est produite dans un tube de quartz cylindrique contenant de l'oxygène en flux et caractérisée au moyen d'une série de diagnostics spectroscopiques et hyperfréquences. Cette source est ensuite utilisée pour l'oxygénation de couches mince supraconductrices à haute température critique

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Desruelle, Bruno. "Evaporation par radio-fréquence et condensation de bose-Einstein d'un gaz d'alcalins en régime de champ fort." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1999. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00716029.

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Abstract:

Nous présentons un nouvel outil destiné à atteindre la condensation de Bose-Einstein par refroidissement évaporatif d'atomes alcalins confinés dans un potentiel magnétique. Notre approche repose sur l'utilisation de matériaux ferromagnétiques pour générer le potentiel de piégeage. Elle nous permet d'obtenir un pouvoir de confinement efficace avec une puissance électrique faible (100 W). Après une expérience préliminaire qui nous a permis de valider l'utilisation d'un électroaimant à coeur de fer pur pour le piégeage magnétique d'atomes neutres, nous avons développé un électroaimant de seconde génération que nous avons, utilisé pour notre étude du refroidissement évaporatif d'un gaz de rubidium 87. Ce dispositif a pour particularité de piéger les atomes dans un champ magnétique élevé, de l'ordre de 00 Gauss. A cause de la valeur élevée du champ magnétique, l'effet Zeeman quadratique n'est plus négligeable et les transitions radio-fréquence entre sous-niveaux Zeeman adjacents ne sont plus résonnantes au même point Cette propriété a des conséquences dramatiques sur le refroidissement évaporatif dans l'état F=2 et conduit à une interruption de lévaporation. Une expérience d'évaporation à fréquence fixe nous a permis de mettre en évidence l'influence de cet effet. Nous avons également observé que le refroidissement d'un gaz piégé dans F=m=2 ne permet pas de diminuer la température en dessous de 50 J.!K. En revanche, le processus d'évaporation n'est pas affecté pour l'état hyperfm inférieur F=1 et nous avons pu atteindre la condensation de Bose-Einstein en refroidissant le gaz en dessous de 150 nK.

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Li, Mingdong. "Etude et réalisation de sources stables microondes à base de résonateur BAW pour micro-horloge atomique au Césium." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10006/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse a consisté à étudier différentes topologies d’oscillateur à faible bruit de phase et de synthèses de fréquence à 4.6 GHz pour une application de la micro-horloge atomique au Césium. Nous avons étudié 7 topologies d'oscillateur à 2,1 GHz (à base du résonateur BAW utilisant la filière technologie 0.25μm SiGe:C BiCMOS de chez STMicroelectronics) à faible bruit de phase présentant des performances à l’état de l’art pour certaines topologies. Une comparaison expérimentale de ces différentes topologies a confirmé les résultats théoriques. En particulier, les résultats expérimentaux ont montré que la topologie différentielle possède de meilleures performances en bruit de phase et qu'elle est moins sensible aux bruits provenant des alimentations comparées aux topologies single-ended. Enfin, une topologie Double-Colpitts-Différentiel a été proposée. Elle a permis d'obtenir théoriquement des performances en bruit de phase, en encombrement au delà de l'état de l'art. Différentes architectures des synthèses de fréquence à 4,6 GHz ont été étudiées. Nous avons réalisé une synthèse de fréquence utilisant un circuit DDS piloté par un FPGA. Pour obtenir de bonnes performances au niveau de la pureté du spectre, différents circuits commerciaux constituant cette synthèse de fréquence ont été caractérisés finement. Finalement, l’architecture proposée a été utilisée au sein d'un dispositif complet de micro-horloge de césium. Nous avons obtenu un signal verrouillé présentant une stabilité de 2.5 10 – 9 à 1seconde
The objective of this thesis is to study different topologies of low phase noise oscillator as well as a frequency synthesizer at 4.6 GHz for the application of Cs vapor microcell atomic clock. We have studied 7 topologies of low-phase-noise oscillators combined with BAW resonator and 0.25μm SiGe:C BiCMOS Technology from ST Microroelectronics at 2.1 GHz, which present the stat of the art performances. An experimental comparison of these different topologies confirmed the theoretical results. In particular, experimental results showed that the differential topology has better performance in phase noise and is less sensitive to the noise from power supply compared to the single-ended topologies. Finally, a Double-differential-Colpitts topology was proposed, because it was theoretically possible to obtain performance beyond the state of the art in phase noise and in size. Different architectures of frequency synthesizer at 4.6 GHz were studied. We have realized a frequency synthesizer in which a DDS controlled by a FPGA was used. To get good performance in terms of purity of the spectrum, different commercial circuits constituting the frequency synthesis were finely characterized. Finally, the proposed architecture has been used within a completed Cs vapor microcell atomic clock. We got a signal locked with a stability of 2.5 10 – 9 at 1second

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Trémine, Stéphane. "Etude du refroidissement laser d'atomes de césium 133 dans un champ de speckle 3D et réalisation d'une horloge atomique compacte." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066133/document.

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Abstract:

Le projet HORACE consiste en la réalisation d'une horloge atomique compacte de hautes performances exploitant le refroidissement laser d'atomes de 133Cs en "lumière isotrope", en visant principalement le marché des horloges embarquées. Afin d'obtenir un dispositif de faible encombrement, nous réalisons en un lieu unique l'ensemble des phases de la séquence d'horloge (refroidissement, préparation, interrogation et détection). Ceci est rendu possible grâce à l'utilisation d'une cavité d'interrogation à la fois résonnante à la fréquence de la transition d'horloge, et faisant office de sphère intégrante pour la lumière de refroidissement. L'essentiel du travail de thèse présenté ici est consacré à l'étude expérimentale du refroidissement dans le champ de speckle 3D généré à l’intérieur de cette cavité. En limitant le refroidissement à une simple phase de capture, environ 3x108 atomes sont refroidis à des températures cinétiques inférieures à 60 K. Nous montrons par ailleurs qu'une répartition inhomogène de l'énergie optique dans la cavité conduit à scinder la phase de refroidissement sub-Doppler en deux étapes. Malgré le caractère aléatoire de la polarisation entre « grains » de speckle adjacents, la dynamique du refroidissement en régime sub-Doppler que nous observons est identique à celle suivie par des atomes refroidis au sein d’un réseau optique conventionnel. La dernière partie de ce mémoire est consacrée à l’aspect métrologique du projet où la séquence complète de l’horloge est démontrée pour la 1ère fois dans une zone d’interaction unique. Une stabilité relative de fréquence de 2x10-13-1/2 est attendue pour un fonctionnement terrestre de l’horloge
The HORACE project consists in the development of a high-performance compact atomic clock based on isotropic laser cooling of 133Cs atoms, targeting the needs for on-board clocks. In order to minimize the clock size, the entire clock sequence is performed inside one interaction zone only, including atomic cooling, preparation, interrogation and detection. This is made possible with a microwave interrogation cavity that is both resonant at the clock transition frequency, and used as an integrating sphere for the cooling light as well. This thesis work is mainly dedicated to the experimental study of the atomic cooling in the 3D speckle field generated inside the cavity. By limiting the cooling sequence to a capture phase, about 3x108 atoms can be cooled to kinetic temperatures lower than 60 microkelvins. Besides, we show that an inhomogeneous optical energy repartition in the cavity leads us to perform the sub-Doppler cooling phase in 2 steps. Despite random polarization change from one speckle grain to another, the atomic cooling dynamics observed in the sub-Doppler regime is similar to the one observed in conventional optical lattices. The last part of this thesis is devoted to the metrological aspect where the entire clock sequence is demonstrated for the first time at the same place. The fractional frequency stability of 2x10-13-1/2 should be reached on Earth

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Vanderbruggen, Thomas. "Détection non-destructive pour l'interférométrie atomique et Condensation de Bose-Einstein dans une cavité optique de haute finesse." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00702905.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse étudie diverses méthodes d'amélioration des interféromètres atomiques. Dans la première partie du manuscrit, nous analysons comment une détection non-destructive, au sens où elle préserve la cohérence entre les états internes de l'ensemble atomique, permet d'améliorer la sensibilité des interféromètres. Nous montrons tout d'abord, grâce à une étude théorique, que la projection du vecteur d'onde engendrée par la mesure permet de préparer des états comprimés de spin. Nous présentons ensuite la mise en œuvre de cette méthode à l'aide d'une détection reposant sur la spectroscopie par modulation de fréquence. Finalement, nous exposons quelques premières applications de cette détection non-destructive, plus précisément nous présentons la réalisation du rétroaction quantique qui protège l'état atomique contre la décohérence induite par un basculement du spin collectif, nous montrons aussi comment réaliser une boucle à verrouillage de phase où les atomes servent de référence de phase. Dans la seconde partie du manuscrit, nous présentons la réalisation tout-optique d'un condensat de Bose-Einstein dans une cavité de haute finesse, exploitant les technologies développées pour les télécommunications optiques. Nous commençons par une analyse du résonateur et des méthodes d'asservissement, nous introduisons notamment une méthode d'asservissement originale exploitant la modulation serrodyne. Enfin, nous montrons comment un condensat est obtenu par évaporation dans le mode optique de la cavité.

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Hemmerlin, Michel. "Etude et développement du couplage ablation laser - spectrométrie plasma (ICP) pour l'analyse élémentaire in situ des additifs dans les matières plastiques." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10147.

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Abstract:

Les spectrometries d'emission atomique et de masse elementaire utilisant un plasma a couplage inductif (icp-aes et icp-ms) sont desormais des techniques bien etablies pour l'analyse multielementaire de traces dans diverses matrices naturelles ou synthetiques. Generalement, l'introduction de l'echantillon dans le plasma se fait par nebulisation pneumatique d'une solution issue d'un traitement chimique (attaque) d'une matrice solide. Cette etape de mise en solution presente de nombreuses limitations et est rendue de plus en plus difficile par la solubilite restreinte et la resistance chimique elevee de certains polymeres. L'ablation laser, terme qui decrit la destruction progressive et superficielle d'une cible solide, est une technique d'introduction de l'echantillon tres attractive. Outre l'elimination de toute preparation chimique, et donc le gain en temps d'analyse qu'elle offre, cette methode d'echantillonnage dispose d'une resolution spatiale donnant acces a des informations nouvelles quant a la repartition des elements dans une matrice. Cependant, les parametres regissant l'interaction laser-matiere sont encore mal maitrises, et les etudes concernant l'analyse des matieres plastiques par ablation laser-plasma icp sont quasiment inexistantes. L'objectif de ce travail reside dans le developpement et l'evaluation analytique de ce couplage pour l'analyse elementaire in situ des additifs des matieres plastiques. Les performances de l'etape d'echantillonnage, dont l'element fondamental est le faisceau laser et ses proprietes, ont ete etudiees afin d'approfondir nos connaissances du mecanisme d'interaction laser-polymere. L'influence de parametres tels que la longueur d'onde, l'energie d'irradiation ou la focalisation du faisceau laser a ete evaluee. Les contributions des effets de seuil d'ablation des polymeres et des effets d'ecran crees par le microplasma induit par laser sont discutees. L'etude de l'influence des proprietes des echantillons a revele l'importance de parametres nouveaux tels que la structure chimique des additifs des polymeres, ou les interactions entre additifs et polymeres. L'evaluation analytique du couplage a mis en exergue d'excellentes performances en termes de reproductibilite (2-5%), de linearite de l'etalonnage, et de limites de detection (inferieures a la ppb). Ces resultats placent cette technique a un rang de performance au moins equivalent a celui de la fluorescence x ou de l'activation neutronique pour l'analyse des solides.

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Quessada-Vial, Audrey. "Developpement d'une horloge à atomes de strontium piégés : Réalisation d'un laser ultra-stable et stabilité de fréquence." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009538.

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Abstract:

Ce mémoire présente le développement d'une nouvelle génération d'étalons de fréquence optique utilisant des atomes piégés. La stabilité de fréquence d'une telle horloge sera limitée dans un premier temps par le bruit de l'oscillateur local. Nous discutons dans la première partie du mémoire de différents paramètres, comme le rapport cyclique ou la méthode d'interrogation, pouvant réduire les effets de ce bruit: la séquence temporelle du cycle d'horloge doit être optimisée. Avec l'oscillateur local que nous avons réalisé, un laser ultra-stable, la stabilité attendue est de quelques 10^-16 tau^-1/2 soit près de deux ordres de grandeurs mieux que les fontaines atomiques actuelles. La deuxième partie du mémoire décrit une source d'atomes froids de strontium performante, étape essentielle pour réduire le temps de préparation des atomes dans le cycle. Enfin, nous rapportons la mesure de la transition d'horloge 1S0-3P0 du ^87 Sr avec une résolution de 15 kHz.

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Bouloc, Jeremy. "Système de contrôle pour microscope à force atomique basé sur une boucle à verrouillage de phase entièrement numérique." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4307/document.

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Abstract:

Un microscope à force atomique (AFM) est utilisé pour caractériser des matériaux isolant ou semi-conducteur avec une résolution pouvant atteindre l'échelle atomique. Ce microscope est constitué d'un capteur de force couplé à une électronique de contrôle pour pouvoir correctement caractériser ces matériaux. Parmi les différents modes (statique et dynamique), nous nous focalisons essentiellement sur le mode dynamique et plus particulièrement sur le fonctionnement sans contact à modulation de fréquence (FM-AFM). Dans ce mode, le capteur de force est maintenu comme un oscillateur harmonique par le système d'asservissement. Le projet ANR Pnano2008 intitulé : ”Cantilevers en carbure de silicium à piézorésistivité métallique pour AFM dynamique à très haute fréquence" a pour objectif d'augmenter significativement les performances d'un FM-AFM en développant un nouveau capteur de force très haute fréquence. Le but est d'augmenter la sensibilité du capteur et de diminuer le temps nécessaire à l'obtention d'une image de la surface du matériau. Le système de contrôle associé doit être capable de détecter des variations de fréquence de 100mHz pour une fréquence de résonance de 50MHz. Etant donné que les systèmes présents dans l'état de l'art ne permettent pas d'atteindre ces performances, l'objectif de cette thèse fut de développer un nouveau système de contrôle. Celui-ci est entièrement numérique et il est implémenté sur une carte de prototypage basée sur un FPGA. Dans ce mémoire, nous présentons le fonctionnement global du système ainsi que ses caractéristiques principales. Elles portent sur la détection de l'écart de fréquence de résonance du capteur de force
An atomic force microscope (AFM) is used to characterize insulating materials or semiconductors with a resolution up to the atomic length scale. The microscope includes a force sensor linked to a control electronic in order to properly characterize these materials. Among the various modes (static and dynamic), we focus mainly on the dynamic mode and especially on the frequency modulation mode (FM-AFM). In this mode, the force sensor is maintained as a harmonic oscillator by the servo system. The research project ANR Pnano2008 entitled: "metal piezoresistivity silicon carbide cantilever for very high frequency dynamic AFM" aims to significantly increase the performance of a FM-AFM by developing new very high frequency force sensors. The goal is to increase the sensitivity of the sensor and to decrease the time necessary to obtain topography images of the material. The control system of this new sensor must be able to detect frequency variations as small as 100mHz for cantilevers with resonance frequencies up to 50MHz. Since the state-of-the-art systems doe not present these performances, the objective of this thesis was to develop a new control system. It is fully digital and it is implemented on a FPGA based prototyping board. In this report, we present the system overall functioning and its main features which are related to the cantilever resonant frequency detection. This detection is managed by a phase locked loop (PLL) which is the key element of the system

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Dissertations / Theses on the topic 'Peigne de fréquence atomique'

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