Dans une étude publiée ce 22/01/2021 dans la revue Nature Communications, une équipe franco-australienne, coordinée par le SYRTE (Observatoire de Paris-PSL, CNRS, SU, LNE), et comprenant des chercheurs du SYRTE, du Centre National d’Etude Spatiale (CNES), et de l’Université d’Australie Occidentale (ICRAR-UWA), a établi un nouveau record mondial pour la transmission laser stabilisée en fréquence en combinant la technologie de stabilisation de phase avec des terminaux optiques autoguidés avancés. Ensemble, ces technologies ont permis d’envoyer des signaux laser d’un point à un autre en corrigeant les fluctuations introduites par la turbulence atmosphérique. Il s’agit de la méthode la plus précise au monde pour comparer les horloges entre deux endroits distincts.

Schéma du lien laser aérien entre les toits des bâtiments Auger et Lagrange au CNES/Toulouse. Le lien aérien est comparé à un lien fibré sous-terrain pour mesurer la performance globale. Crédit : UWA et google.

Les applications sont nombreuses. En physique fondamentale, cette méthode permet de tester la prédiction d’Einstein selon laquelle les horloges situées à des endroits différents battent à des rythmes différents. En sciences plus appliquées, comme la géodésie et la géophysique, la comparaison d’horloges situées à des endroits différents permettra de nouvelles mesures des potentiels gravitationnels locaux. Cette technique émergente est connue sous le nom de "géodésie chronométrique" et tire parti des meilleures horloges atomiques et des meilleurs systèmes de comparaison de fréquences actuels utilisant des transmissions laser. On peut aussi imaginer des applications pour les communications optiques, où la transmission de la lumière en espace libre pour transporter l’information est un domaine émergent avec des avantages potentiels. En effet, les communications optiques peuvent transmettre des données en toute sécurité avec des débits beaucoup plus élevés que les communications radio actuelles.

L’expérience de démonstration franco-australienne entre deux bâtiments des locaux du CNES à Toulouse est une première étape vers la mise en œuvre de liaisons laser à plus longue distance utilisant des relais aéroportés, ou des liaisons entre le sol et les satellites dans l’espace.

En savoir plus :

Lien vers l’article dans Nature Communication "Point-to-Point Stabilised Optical Frequency Transfer with Active Optics",
Benjamin P. Dix-Matthews, Sascha W. Schediwy, David R. Gozzard, Etienne Savalle, François-Xavier Esnault, Thomas Lévèque, Charles Gravestock, Darlene D’Mello, Skevos Karpathakis, Michael Tobar, Peter Wolf

Contact chercheur :
Peter Wolf,
peter.wolf@obspm.fr