IV.5 Discussions et possibles améliorations
IV.5.3 Améliorations possibles du gradiomètre atomique
Plusieurs améliorations du dispositif expérimental peuvent être mises en place afin d’amé-liorer les performances de mesure. Elles n’ont pas été faites car le but du travail présenté était d’aboutir à une démonstration d’un principe de mesure et non à optimiser la sensibilité des mesures.
En utilisant la technique de corrélation, on peut améliorer la sensibilité de mesure en : - changeant le signe de l’asymétrie temporelle ∆T au même rythme que le signe du vecteur d’onde effectif, sans arrêter les mesures. Ainsi, on supprime les temps morts dus au chargement du fichier et au lancement de l’expérience. Avoir un changement du signe de ∆T toutes les minutes au lieu de toutes les heures permettrait de réduire l’effet de la dérive du biais de l’accéléromètre mécanique d’un facteur 3600.
- remplaçant la technique d’ajustement des franges par une méthode FLM plus sensible d’un facteur 1/√2, qui utiliserait le signal de l’accéléromètre mécanique pour compenser en temps réel le déphasage de l’interféromètre atomique comme dans [144].
En utilisant la plateforme d’isolation des vibrations, on peut améliorer la sensibilité de mesure en appliquant un saut de phase sur la phase du laser Raman au lieu de changer la valeur la rampe α dans la méthode FLM, ce qui annulerait l’effet de pente sur la valeur moyenne du système de franges.
IV.6 Conclusion
Ce chapitre présente la mesure de principe de la composante verticale du gradient de gravité en utilisant une seule source atomique et un interféromètre atomique double-boucle asymétrique. La mesure a été d’abord effectuée avec une table d’isolation des vibrations, puis en corrélant la mesure des vibrations effectuées par un accéléromètre classique au signal en sortie de l’inter-féromètre atomique. Les résultats obtenus par les deux méthodes sont cohérentes malgré leur sensibilité réduite par rapport à l’état de l’art des gradiomètres atomiques [29, 94, 139], qui est limitée par notre petit temps d’interrogation (4T = 154, 4 ms). Néanmoins, de meilleures performances peuvent être atteintes en augmentant le temps d’interrogation et en réalisant des améliorations du dispositif expérimental. En extrapolant les performances obtenues avec le dis-positif expérimental actuel pour une enceinte à vide de 1 mètre et une mesure limitée par le bruit de projection quantique, la sensibilité obtenue est de 13 E/√Hz, du même ordre de grandeur que les sensibilités de l’état de l’art.
L’avantage principal de cette expérience de principe est la simplicité du dispositif expérimen-tal. Le seul ajout à effectuer par rapport à un interféromètre atomique de type Mach-Zehnder
IV.6. CONCLUSION conventionnel est une impulsion Raman π. Cela peut ouvrir un champ d’application pour des mesures embarquées. En effet, des gravimètres atomiques de type Mach-Zehnder commencent à être utilisés hors du laboratoire grâce à des dispositifs compacts et embarquables [1, 121], et commencent aussi à être commercialisés [76, 77, 79, 78]. En ajoutant une impulsion Raman π et en corrélant les mesures atomiques avec les mesures des vibrations d’un accéléromètre classique, cela semble possible d’imaginer des applications embarquées pour un gradiomètre atomique double-boucle. De plus, utiliser la géométrie double-boucle permet d’être insensible à la force de Coriolis [145] qui est responsable d’un biais et d’une forte baisse de contraste lorsqu’on utilise un interféromètre atomique Mach-Zehnder en présence de rotations (sur un bateau [1], un avion [82], ou un satellite) si on n’utilise pas un dispositif permettant la compensation de ces rotations (comme un miroir tip-tilt [146] ou une plateforme gyrostabilisée [72]).
Il serait intéressant de tester cette méthode avec un plus grand temps de chute pour vérifier expérimentalement qu’on atteint bien des sensibilités proches de l’état de l’art, ce qui rendrait cette méthode très intéressante du point de vue de sa simplicité expérimentale et son absence de sensibilité à la force de Coriolis.
Un autre avantage de cette étude est la possibilité d’utiliser l’interféromètre atomique double-boucle pour la mesure de la rotation, car le déphasage en sortie de cet interféromètre contient un terme sensible à la rotation : −4kef fΩyaxT3 (cf. Chapitre I). Cet interféromètre est très intéressant pour la mesure de rotation car il est facile à mettre en place, il est compatible avec la volonté d’obtenir une centrale inertielle embarquable, et il ne subit pas de chute de contraste en présence de la force de Coriolis.
Chapitre V
Mesure de l’accélération
horizon-tale
Science and everyday life should not be separated. Science, for me, gives a partial exaplanation for life.
Rosalind Franklin (1920 - 1958), A découvert la structure de l’ADN.
L
’ objectif du projet est d’obtenir une centrale inertielle à atomes froids, permettant de mesurer l’accélération et la rotation dans les trois directions de l’espace, ainsi que le gradient de gravité. Pour l’instant, nous avons obtenu deux mesures selon l’axe vertical, l’accélération de pesanteur ainsi que la composante verticale du gradient de gravité. Il existe peu de capteurs inertiels à atomes froids selon un axe horizontal car il existe des difficultés supplémentaires à ne pas travailler selon l’axe vertical [97, 80]. En effet, selon l’axe vertical, la présence de l’accélération de pesanteur lève naturellement la dégénérescence des paires de faisceaux lasers Raman après le début de la chute libre des atomes. Selon l’axe horizontal, les atomes n’acquièrent pas de vitesse selon l’axe de mesure au cours de leur chute libre, les paires Raman restent dégénérées. Une idée innovante est testée pour lever la dégénérescence des paires Raman, elle consiste à appliquer une rampe de fréquence sur la fréquence des faisceaux Raman horizontaux contra-propageants pour simuler un effet Doppler.Ce chapitre présente dans un premier temps le principe de levée de dégénérescence des faisceaux Raman horizontaux rétro-réfléchis grâce à une rampe de fréquence. Ensuite la séquence expérimentale permettant de réaliser une séquence d’interférométrie horizontale est décrite. Puis l’expérience est mise en place et la méthode de levée de dégénérescence des faisceaux Raman horizontaux est testée. La caractérisation de la rampe est faite et la méthode est validée par spectroscopie Raman et par une mesure d’accélération horizontale des atomes.