Résultats expérimentaux

Après l’élaboration des deux interféromètres Rubidium et Potassium, nous nous sommes concentrés sur les corrélations de façon à faire fonctionner ces derniers dans l’avion.

Nous avons effectué les premières mesures de corrélations sur le gravimètre Rb. De façon à simuler les vibrations présentes dans l’avion, nous avons placé un gros ventilateur près de l’enceinte à vide, les vibrations générées se propageant ainsi dans le bâti. Ce dispositif permet ainsi de reproduire, dans une certaine mesure, les condi-tions présentes dans l’avion.

Il est très important que l’accéléromètre mécanique soit au maximum solidaire du miroir de façon à corréler correctement les deux accéléromètres. Dans le cas contraire, il nous est impossible de reconstruire les franges d’interférences comme le montre la figure 4.24.

À gauche, nous avons les probabilités de transition pour chaque point de mesure, et la densité de probabilité représentée par l’histogramme pour chaque intervalle

δP. Malgré le faible nombre de points de mesures (N=100), la densité de probabilité semble montrer le profil auquel on s’attend, mais les franges n’ont pu être recons-truites (graphique de droite). Cela signifie que la phase estimée donnée par l’AM est erronée et que les accélérations mesurées par celui-ci ne correspondent donc pas aux accélérations du miroir.

Nous avons donc réalisé une pièce d’interface afin de pouvoir fixer l’accéléro-mètre mécanique à l’arrière du miroir de rétroréflexion. La figure 4.25 représente donc la même mesure que précédemment, avec l’accéléromètre fixé derrière le miroir

Pr oba bi lit é de tr ansi tion Points de mesure Pr oba bi lit é de tr ansi tion

Figure 4.24 A gauche sont représentés les points de mesures de l’interféromètre atomique ainsi que la densité de probabilité (histogramme) pour un temps d’interrogation T = 2 ms. Bien que la quantité de points enregistrés soit faible, on remarque que le profil de l’histogramme correspond au cas où les franges sont complètement brouillées à cause du bruit de phase. Sur le graphique de droite est représentée la probabilité de transition en fonction de la phase estimée par l’accéléromètre mécanique. Aucune frange n’est visible signifiant que la phase estimée par l’AM ne correspond pas aux accélération du miroir.

de rétro-réflexion, dans l’axe des faisceau Raman pour différents temps d’interroga-tion. Nous avons réalisé des mesures pour différents temps d’interrogation T, allant de 2 à 10 ms.

Les franges de corrélations sont nettement visibles pour T = 2, 5 et 8 ms. Avec des facteurs de qualité de corrélations (CQF) valant 29, 12 et 5 respectivement. Pour T = 10 ms, l’ajustement sinusoïdal converge difficilement, nous donnant un CQF = 1.7 . On remarque cependant que les points s’étalent sur plus de 80 radians et qu’ils ne sont pas uniformément répartis rendant alors difficile l’ajustement sinusoïdal.

La figure 4.26 résume les valeurs de CQF calculées à partir de l’ajustement sinu-soïdal en fonction du temps d’interrogation T. On observe que le CQF diminue avec le temps d’interrogation T, cependant les histogrammes présents dans la figure 4.25, représentant la densité de probabilité de points dans un intervalle δP, semblent avoir le bon profil. Il est ici difficile de mettre en oeuvre la méthode BAT compte tenu du faible nombre de points de mesures. Afin de converger convenablement et obtenir une bonne estimation du SNR = A/σP, il est essentiel d’avoir un nombre suffisant de points par intervalle δP, et suffisamment d’intervalles pour estimer correctement

σP.

Ces résultats préliminaires avaient pour but principal de vérifier le bon fonction-nement des corrélations. Afin de pouvoir isoler le bruit d’amplitude σ_P de l’IA du bruit de phase σ_E de l’AM et réaliser un véritable bilan de performance de l’instru-ment, il sera nécessaire de faire des mesures avec un plus grand nombre de points

4.3 Corrélations et interféromètre hybride 113

T = 2ms

T = 5ms

T = 8ms

T = 10ms

Figure 4.25 Mesure de corrélation effectuée au laboratoire, avec l’AM fixé à l’arrière du miroir de rétro-réflexion Raman pour différents temps d’interrogation. Les franges de corrélations sont alors visibles pour T = 2, 5 et 8 ms.

afin que l’étude statistique de la méthode BAT soit viable. On aura, de cette façon, accès au SNR de l’interféromètre atomique et la possibilité de calculer sa sensibilité.

Figure 4.26 Synthèse des facteurs de qualité des corrélations pour différents temps de vol, obtenus sur l’axe Z.

Sur la base de ces résultats, il est tout de même possible de déterminer une limite basse à la sensibilité de l’interféromètre. En effet, le CQF, par définition, est inférieur au rapport signal sur bruit de l’IA (voir Fig. 4.23 au paragraphe 4.3.3). On obtient ainsi, pour T=8 ms et un CQF=5 :      CQF< SNR, σIA = 1 SNR×k_{e f f}T2 < 1 CQF×k_{e f f}T2 ≈1.94×10−4 (4.11)

4.3.5

On remarque une dégradation significative du CQF en fonction du temps d’in-terrogation. Ces mesures préliminaires ne peuvent déterminer si cette dégradation est due à l’interféromètre atomique ou à l’accéléromètre mécanique. Cependant, en effectuant des mesures avec un nombre suffisant de point (∼500), nous serons alors capable d’estimer le SNR de l’interféromètre atomique via la méthode BAT.

Si celui-ci change peu avec l’augmentation de T, cela signifiera que la chute du CQF est à imputer à l’accéléromètre mécanique, qui donne une estimation de la phase entachée d’erreurs.

4.4 Conclusion 115

4.4 Conclusion

Dans ce chapitre, j’ai présenté les premiers résultats obtenus sur Rubidium et Potassium avec le nouveau dispositif. La réalisation de l’interféromètre Rubidium fut la première étape et a permis d’entrevoir les possibilités offertes par cette enceinte.

Mais c’est la réalisation de l’interféromètre Potassium qui fut réellement l’étape marquante de cette dernière année de thèse. Malgré les difficultés, et après environ deux ans de travail, nous avons montré qu’il était possible de réaliser un interféro-mètre Potassium en contrôlant mieux certains parainterféro-mètres expérimentaux. Les pre-mières estimations de certains effets systématiques ont ainsi permis de donner une valeur de g cohérente.

J’ai également présenté le principe de l’interféromètre hybride et détaillé les pre-mières mesures de corrélations avec l’interféromètre Rubidium sur le nouveau dispo-sitif. Si je n’ai pas pu réaliser les corrélations avec l’interféromètre Potassium durant ma thèse, elles ont été réalisées depuis.

Ainsi, tous les éléments nécessaire à la réalisation d’un interféromètre double espèce dans l’avion sont aujourd’hui réunis, afin de d’effectuer un test du principe d’équivalence en micro-pesanteur.

Vers un test du Principe d’Equivalence

en impesanteur