Dans le cadre des futurs projets spatiaux en physique fondamentale (SAGAS, STE-QUEST, OSS,…) un lien laser cohérent pour la comparaison des horloges, la navigation, et la transmission des données sera incontournable. Un tel lien est DOLL (Deep Space Optical Laser Link).

Télescope Méo (1,5 m) à l’Observatoire de la Côté d’Azur (site de Calern) utilisé pour Mini-DOLL

Par ailleurs, en environnement terrestre un lien optique cohérent entre un satellite et une station sol (projet Mini-DOLL) a des applications pour la comparaison d’horloges, la détermination des orbites des satellites (mesures Doppler) et la transmission de données à haut débit par modulation de phase de la porteuse optique.

Un facteur limitant dans ce type de lien sera l’atmosphère (troposphère) terrestre de par la variation temporelle de l’indice de réfraction (turbulence atmosphérique) qui rajoute de bruit de phase et intensité (scintillation), les deux diminuant la performance du lien jusqu’à pouvoir provoquer une perte du signal. Le projet Mini-DOLL a pour objectifs principaux :

• Démontrer la faisabilité d’un lien optique cohérent à travers l’atmosphère turbulente.
• Etudier et quantifier le bruit de phase et amplitude apporté par la turbulence atmosphérique, et sa variation en fonction des conditions locales.
• Etudier la cohérence de phase spatiale transverse liée au besoin en optique adaptative.

Stabilisation des lasers, au cœur de l’expérience Mini-DOLL

Ce projet est mené en collaboration avec l’Observatoire de la Côte d’Azur et l’ONERA. Les essais se déroulent au site de Calern avec le télescope laser lune/satellite (Méo) de 1,5 m.

Actuellement le travail continue en simulation numérique (collaboration ONERA) pour étudier le bruit d’amplitude et de phase sur un lien réaliste sol-satellite à travers la turbulence, et les possibilités de suppression de ce bruit en compensation aller-retour [Robert et al., Phys. rev. A, 93, 033860, 2016].

Plus récemment nous avons commencé une collaboration avec le CNES et University of Western Australia pour réaliser un lien entre deux stations sol via un relay aéroporté (drone, avion, ballon, plateforme stratosphérique) pour des applications en géodésie chronométrique.