Résumé des principaux résultats

Pereira Franck — 2017-05-13T11:25:11Z

Les aberrations des fronts d'onde constituent une limite importante à l'exactitude des capteurs quantiques. Ils sont aujourd'hui la contribution dominante dans le bilan d'erreur des meilleurs interféromètres à atomes froids basés sur des séparatrices laser à 2 photons, et constituent une limite importante pour leur stabilité long terme, empêchant ces instruments d'atteindre leur plein potentiel. De plus, ils resteront un obstacle majeur dans les futurs instruments basés sur l'utilisation de séparatrices multiphotoniques. Dans l'étude que nous avons menée, nous avons adressé ce problème en utilisant un miroir déformable pour contrôler de façon active les fronts d'onde des lasers en interférométrie atomique. En particulier, nous avons démontré dans une expérience de preuve de principe la correction efficace d'aberrations optiques dans un gravimètre atomique.


Propagation des fronts d'onde des lasers: Le faisceau laser entre par le haut dans l'enceinte à vide et en sort par le hublot du bas. On considère ici le front d'onde descendant (en rouge) comme parfaitement plat. Après réflexion sur un miroir standard (à gauche) ou un miroir déformable (à droite), il entre à nouveau dans l'enceinte à vide (en bleu). A gauche : le front d'onde montant est déformé par les aberrations du hublot du bas, la lame quart d'onde et le miroir. La différence de phase entre les faisceaux descendant et montant dépend alors de la position transverse. Elle est échantillonnée d'une façon différente au moment des trois impulsions de l'interféromètre à cause de l'expansion balistique des atomes, ce qui biaise la mesure. A droite : le front d'onde montant est corrigé par le miroir déformable. La différence de phase est alors uniforme et la mesure non biaisée.

La grande dynamique de ce miroir déformable et sa bande passante permettrait en même temps de supprimer l'accélération de Coriolis (en compensant la rotation de la Terre en faisant tourner le miroir de rétroréflexion des faisceaux Raman pendant la séquence de l'interféromètre) et de rejeter les vibrations du sol (en translatant la surface du miroir en temps réel, ou avant la dernière impulsion de l'interféromètre). Ces techniques de compensation peuvent être appliquées à d'autres instruments, comme des gradiomètres ou des gyromètres. En particulier, elles seraient pertinentes pour des expériences de grande envergure, comme celles basées sur des séparatrices multiphotoniques ou des durées d'interféromètres très longues. En effet, dans ces expériences, l'effet des aberrations des fronts d'onde augmente avec l'impulsion nħk communiquée aux atomes, et l'effet des aberrations optiques d'ordres élevés surla mesure inertielle augmente avec le temps d'interrogation 2T.

S. Merlet, L. Volodimer, M. Lours, F. Pereira Dos Santos, "A simple laser system for atom interferometry", Appl. Phys. B 117, 749 (2014)

A. Trimeche, M. Langlois, S. Merlet, F. Pereira Dos Santos, "Active control of laser wavefronts in atom interferometers", Phys. Rev. Applied 7, 034016 (2017)

Syrte

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