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Capteur atomique intégré sur puce – CATS

Résumé de soumission

Ce projet de recherche a pour thème la réalisation de capteurs à ondes de matière à partir de puces atomiques. Plus précisément, l'objectif est de réaliser la démonstration de principe d'un gravimètre à atomes froids intégré sur puce (dit de «seconde génération») et de déterminer avec précision les facteurs physiques dimensionnant les performances ultimes de ce type de capteur, afin de les optimiser pour des réalisations futures. Dans ce cadre, on se propose, après une première phase d'analyse technologique, d'explorer théoriquement et expérimentalement deux axes de recherches parallèles, à savoir l'optimisation des interféromètres sur puce d'une part et la mise en œuvre de puces atomiques à base de composés semi- conducteurs de type SiC ou GaN/Si .
En particulier, les propriétés de transparence optique de ces derniers matériaux ainsi que la possibilité de réaliser des structures en optique intégrée directement sur la puce seront mises à profit pour améliorer l'efficacité de la détection des atomes (donc les performances du capteur). Dans une troisième phase, on se propose de définir à partir des résultats précédents une architecture de puce atomique optimisée pour la mesure du champ gravitationnel, qui sera ensuite fabriquée et mise en œuvre expérimentalement. La réalisation de capteurs atomiques intégrés sur puces présente, par rapport aux capteurs atomiques déjà existants (dits de «première génération»), un certain nombre d'avantages industriels majeurs.
Parmi ceux-ci, on compte une réduction de la consommation électrique, la possibilité de multiplexer plusieurs senseurs ou la possibilité, à plus long terme, d'intégrer directement sur la puce un certain nombre de composants nécessaires au refroidissement et au piégeage des atomes (ex : source micro- ondes, composants optiques actifs, électronique…), ce qui aura pour conséquence un accroissement de la compacité. Dans le but de permettre aux capteurs à atomes froids de s'ouvrir à des marchés autres que scientifiques, il est donc primordial d'explorer la voie de l'intégration sur puce. Le consortium est coordonné par Thales Research and Technology France, qui assurera en particulier la réalisation du gravimètre intégré sur puce tout en apportant sa vision industrielle ainsi qu'un lien privilégié avec les Divisions et les technologies du groupe Thales.
Il est également composé du GIE Alcatel-Thales III-V Lab pour la partie définition et fabrication de puces atomiques innovantes ainsi que de trois partenaires académiques spécialistes renommés des puces et des capteurs atomiques : le Laboratoire Kastler Brossel de l'École Normale Supérieure (groupe de Jakob Reichel), le Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique (groupe de Chris Westbrook) et le LNE-SYRTE (groupe de Peter Rosenbusch). Ce projet, entièrement consacré aux capteurs de seconde génération, a de ce fait un positionnement original tout en étant complémentaire avec d'autres projets visant à intégrer certains composants des capteurs de première génération (notamment la partie banc optique avec le projet ANR Blanc 2009 MINIATOM). A plus long terme, l'objectif est d'initier, à l'issue de ce projet et en fonction des résultats obtenus, le développement industriel d'un capteur atomique tout intégré à l'horizon d'une dizaine d'années.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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