8.5 Stabilisation de la phase
8.5.3 Ajustement de la phase
Tel que discuté aux sections8.4et8.5.2, des facteurs externes incontrôlables9
peuvent venir changer la référence de phase au cours du temps même pour une situation expérimentale nominalement constante. Lors de mesures moyennées sur de longues périodes — jusqu’à plusieurs jours — il importe donc de ne pas moyenner ensemble des résultats correspondant à des phases différentes afin de ne pas compromettre la probité des résultats.
Pour ce faire, on s’assure que la phase φ0 de chaque mesure corresponde à
la phase visée avant de poursuivre le traitement des données. Lors de chaque acquisition, on extrait la phase via la partie déterministe — voir la section8.5.1— et, si celle-ci s’éloigne de la valeur visée d’un écart plus grand que la tolérance demandée, on utilise la ligne à délai pour rectifier la situation. L’implémentation en PyHegel de cette procédure, utilisée lors des acquisitions, est disponible à l’annexeC.1; on en présente ici le principe.
9. Incluant sans s’y limiter : les variations de température, les perturbations de câbles et les dérives internes lentes des appareils de mesures.
Soit la phase de référence θ mesurée sur une série de données, la phase visée φ0 et la tolérance ∆φ définie positivement. Si
|
θ−
φ0| >
∆φ, on juge que la phase n’est pas adéquate et on l’ajuste avec la ligne à délai. La conversion entre la différence de phase et le délai temporel d’ajustement est donnée par10∆t
=
θ−
φ0360◦ · 1f0 (8.2)
et le delai est ajusté en conséquence. Puisque la précision de la ligne à délai n’est pas parfaite, on vérifie ensuite que la nouvelle phase est adéquate. Dans le cas contraire, on répète cette procédure — extraction et ajustement — jusqu’à l’obtention d’une phase acceptable. Une fois la phase acceptée, le protocole expérimental peut suivre son cours.
0 2 4 6 8 10 temps (jours) -90 -85 -80 -75 -70 -65 -60 Phase (° ) Phase φ0ajust´ee
Phase correspondant au d´elai
360 365 370 375 380 D ´elai (ps)
Figure 8.5 – Stabilisation de la phase sur plusieurs jours. La phase est stabilisée à
−
90◦±
0.5◦. La courbebleuecorrespond à la phase mesurée après ajustementpour chaque mesure (axe de gauche). La courberougecorrespond à la fois à la valeur de la ligne à délai (axe de droite) et à la phase qui aurait été obtenue sans ajustement (axe de gauche).
10. On travaille en degrés parce qu’il est plus simple d’identifier les valeurs numériques d’angles intéressants en degrés qu’en radian ; il est plus simple de viser 45◦que≈0.78539 rad.
La figure8.5montre la variation de la phase lors d’une longue acquisition de données. On y voit entre autres que l’ajustement de phase permet effectivement de maintenir φ0 autour de la cible de
−
90◦±
0.5◦ pendant toute la durée del’acquisition.
Bien qu’il soit impossible de mesurer la dérive de la phase tout en l’ajustant, on peut estimer quelle eut été la phase non-stabilisée en utilisant la valeur du délai après ajustement. En effet, comme discuté ci-haut, on peut voir ce délai de compensation comme un déphasage égal et opposé à la dérive de phase. Les deux axes verticaux de la figure sont donc ajustés pour que la courbe de
Phase correspondant au délai soit valide à la fois en termes de phase et de délai
temporel.
On voit clairement que, même si la phase est assez stable à court terme, celle- ci varie de près de 30◦sur une période d’une dizaine de jours sans le réajustement
Traitement de données à la volée
En donnant accès à la trace temporelle directement, la carte d’acquisition ultrarapide décrite à la section8.3permet une flexibilité expérimentale incompa- rable aux mesures analogiques. Toute opération mathématique imaginable peut effectivement être appliquée au signal d’entrée, avec comme seule restriction les limites de la numérisation à la carte d’acquisition.
Cependant, le prix à payer pour cette flexibilité est le volume astronomique de données à traiter pour une expérience. En effet, à 32 GSa/s, avec des échan- tillons dans des contenants 16 bit, une seule seconde de données correspond à 64 gigaoctets. Bien que le flux de données entrantes soit en réalité limité par le transfert entre la carte d’acquisition et l’ordinateur de contrôle, une seule expérience peut engendrer plusieurs centaines de téraoctets. Il n’est donc pas réaliste — ni d’un point de vue pratique, ni d’un point de vue économique — d’en- registrer les traces temporelles brutes telles quelles. En fait, relire des traces de cette taille sur disques mécaniques serait typiquement plus lent que l’acquisition elle-même.
La solution est donc de traiter les données en mémoire à la volée, et de n’enregistrer sur disque que le résultat de ce traitement préliminaire. On garde ainsi l’information pertinente contenue dans les données et on jette les détails propres aux réalisations individuelles, qui n’ont pas d’impact sur les résultats finaux. On utilise le terme à la volée pour décrire le traitement fait sur les données en mémoire au fil de l’expérience, mais il est important de spécifier que
ce traitement n’est pas nécessairement fait en temps réel dépendamment de sa complexité ou des informations demandées. Idéalement, le traitement à la volée n’aura pas d’impact notable sur la durée de l’expérience ; certaines stratégies et optimisations sont utilisées ici pour minimiser cet impact.
Trois grandes catégories de prétraitement ont été implémentées dans le cadre ce de projet et sont détaillées aux sections suivantes, soit le calcul de l’autocovariance à la section9.1, celui de l’autocovariance résolue en phase à la section9.2et l’extraction et l’élimination de la partie déterministe du signal à la section9.3. L’obtention d’histogrammes 1D et 2D a aussi été implémentée lors de l’exploration du montage et l’ajustement des paramètres de polarisation de la jonction. Cependant, puisque les histogrammes ne sont pas utilisés pour le traitement des données présentées ici, on présente plutôt ce travail à l’annexe B.1.