Laser IR Stabilisé sur l’Iode Moléculaire – STABI2

Nous proposons un projet de développement de lasers infrarouges (~1.5 um) de grande stabilité de fréquence, asservis sur des transitions hyperfines de l’iode moléculaire au voisinage de 515 nm, avec des performances visées meilleures que 10-14 t-1/2. Le dispositif expérimental sur lequel est basé ce projet (STABI2 ) est conçu très compact, potentiellement compatible avec des applications embarquées/spatiales.
Le niveau de stabilité de fréquence visé dans le cadre de STABI2 est supérieur à celui de tout autre laser stabilisé dans le domaine optique, par la technique d’absorption saturée. Les lasers stabilisés sur des cavités optiques rigides régulées en température offrent des stabilités de fréquences certes plus importantes sur des temps d’intégration jusqu’à quelques secondes, mais nécessitent un environnement plus sévère du point de vue thermique et sismique.
La stabilité de fréquence de STABI2 pourrait être transférée par ailleurs, dans le domaine micro onde avec une performance d’au moins un ordre de grandeur supérieure aux masers à hydrogène sur des temps d’intégration allant jusqu’à 100 s environ. Par ailleurs, l’utilisation des masers est plus délicate dans des expériences de type embarquées/spatiales.
Par rapport aux horloges à Rb ou à Cs commerciales qui sont notamment impliquées dans des programmes spatiaux tels que les systèmes de radionavigation GPS ou GALILEO, les performances attendues pour STABI2 sont 100 à 1000 fois supérieures.
Pour le transfert vers le domaine micro-onde, nous projetons d’utiliser un laser femtoseconde (fs) stabilisé sur le laser IR. Le couple « STABI2/laser fs » constituera alors une alternative très compétitive par rapport aux autres approches pour la génération de signaux micro-ondes ultra stables, pour des temps d’intégration supérieurs à quelques secondes. En effet, jusqu’à présent, seules les cavités optiques rigides régulées en température, ou les lasers stabilisés sur fibres optiques (utilisées comme lignes à retard) étaient envisagées pour des stabilités de fréquences dans la gamme de quelques 10-15. L’environnement requis aussi bien du point de vue thermique que sismique pour ces deux dernières approches est nettement plus sévère que dans le cas du projet STABI2.