OScillateur Micro-onde à THz Ultra-Stable – OSMOTUS

La technique est basée une transposition de stabilité de porteuses optiques. Les résonateurs optiques ont une des meilleure stabilités dimensionnelles. Différents lasers bi-fréquences bipolarisations (large plage d'accordabilité ou compacité pour besoins industriels) sont construits. Le bruit d'amplitude des lasers est stabilisé à quelques 1e-9/sqrt(Hz) @ 10 Hz pour limiter les conversions amplitude/phase. Des photomélangeurs adaptés sont réalisés. Le bruit de phase du battement est qualifié.

à venir :
- deux lasers bifréquences bipolarisations très accordables
- un laser adapté aux besoins industriels
- deux bancs de stabilisations de fréquence des porteuses lasers,
- deux systèmes de médiation de couplages AM/PM
- des photomélangeurs très large bande passante (plusieurs centaines de GHz) spécifiques à la mesure de très bas bruit de phase
- caractérisation des bruits de phase

Le projet OSMOTUS réalisera un oscillateur micro-onde/THz (10 GHz - 1 THz) avec un très bas bruit de phase (-150 dB rad²/Hz à 10 kHz d'une porteuse à 20 GHz). L'oscillateur est accordable en fréquence par pas de 1.5 GHz, avec des ajustements additionnels de 10 MHz.

Dans les dernières années les laboratoires impliquées dans les mesures ultimes de fréquence ont obtenu les meilleures stabilités à court terme (en dessous de 100 s), ceci pour des oscillateurs dont la porteuse est à une fréquence optique (plusieurs centaines de THz, avec les détecteurs d'ondes gravitationnelles interférométriques avec des cavités kilométriques dans la gamme 10 Hz-10 kHz d'écart à la porteuse, et avec des cavités rigides de référence de fréquence optique dans la gamme 0.01 Hz - 10 Hz.

Nous proposons un montage pour transférer cette stabilité exceptionnelle depuis le domaine optique vers la gamme micro-onde/THz. La largeur de raie pourrait être aussi petite que 1 mHz sur des temps d'intégration d'une seconde. Nous visons une largeur de raie de 1 mHz pour une porteuse à 20 GHz. et 100 mHz pour une porteuse à 1 THz (possiblement 10 mHz) pour des temps d'intégration supérieurs à 10 ms, au moins 1 ou 2 ordres de grandeur meilleurs que les meilleurs oscillateurs mondiaux, avec un potentiel pour atteindre 2 mHz de largeur de raie.

Dans la gamme de 20 à 100 GHz, cette performance rejoint de forts besoins du partenaire industriel, pour l'amélioration de la discrimination d'échos radar de faible niveau en provenance d'objets de basse observabilité et d'objets à faible vitesse. Au-dessus de 100 GHz,l'oscillateur sera utilisé pour la spectroscopie de molécules froides et les applications de télécommunication à très haute performance. Ces oscillateurs peuvent être sur une porteuse laser. D'autres applications sont envisageables, depuis l'imagerie THz pour la sécurité jusqu'à la radiométrie des atmosphères de la terre et de planètes.

Le projet rassemble une expertise unique en métrologie optique à des niveaux ultimes, en mesure de très bas bruits de phase et en semiconducteurs de photomélange très efficaces pour les systèmes THz.