senseurs quantiques intégrés
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Senseurs quantiques intégrés Bruno Desruelle, ALPhANOV / µQuanS
Colloque R&D INSU Grenoble, le 12 mai 2011
Colloque R&D INSU, 12/05/2011 2
Présentation générale
• Développer, industrialiser et commercialiser une nouvelle génération d’instruments de mesure : – Gravimètre – Horloge atomique
• Une technologie ultra-innovante basée sur l’utilisation d’atomes piégés et refroidis par laser
de très haute précision
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Présentation générale
• Transfert de technologie depuis 2 laboratoires : – Systèmes de Références Temps Espace (SYRTE) – Institut d’Optique (LP2N)
• Exploitation d’un brevet CNRS-Observatoire de Paris
• Société en incubation à l’Incubateur Régional d’Aquitaine, sur le pôle de compétitivité Route des lasers (Bordeaux)
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L’équipe
• Philippe Bouyer (Institut d’Optique) et Arnaud Landragin (SYRTE), chercheurs CNRS. A l’origine de nombreuses premières mondiales dans le domaine des senseurs inertiels à atomes froids.
• Bruno Desruelle, futur dirigeant de la société. Plusieurs années d’expérience en entreprise, puis à la DGA. Spécialiste du transfert industriel de solutions optiques de très haute technologie.
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Le gravimètre µQuanS
• Premier gravimètre à atomes froids commercial
• Instrument dédié à différentes applications : – surveillance de la géosphère (vulcanologie,
sismologie, hydrologie) ; – exploitation des richesses du sous-sol ; – détection des ondes gravitationnelles, archéologie,
Défense…
Club géosciences Pau, 27/04/2011 6
Le principe de fonctionnement
Piégeage et refroidissement Coupure des faisceaux
108 atomes @ qqes µK
Chute & interférométrie Détection par fluorescence
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Le gravimètre µQuanS • Interféromètre de Mach-Zender atomique vertical
z
z(0) = 0
z(T) = 1/2 gT2
z(2T) = 2 gT2
0 T 2T t
a >
b >
a >
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Le gravimètre µQuanS
• Repose sur l’utilisation d’un réflecteur pyramidal (brevet CNRS)
Piège Interféromètre
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Le gravimètre µQuanS • Le brevet conduit à une simplification radicale de l’architecture du
senseur : un seul faisceau => un seul collimateur et un seul alignement
• Conduit à une tête de senseur ultra-compacte
• Réduction des coûts considérable et fiabilité améliorée
50 cm
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Le gravimètre µQuanS • Utilisation de l’approche télécom doublée pour la génération du 780 nm
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Le gravimètre µQuanS
• Intégration Optique-Electronique, développement software à réaliser • Qualification en environnement
Mi 2013
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Les performances • Mesure gravimétrique absolue :
– Sensibilité : 40 µGal/√Hz (1 µGal = 10-9 g) – Palier de sensibilité : 2-3 µGal – Exactitude : 2-3 µGal (TBC)
(don
nées
SY
RTE
)
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L’horloge µQuanS • S’appuie sur la technologie HORACE développée
au SYRTE : Piégeage, refroidissement, interrogation et détection au sein de la cavité micro-onde
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L’horloge µQuanS • Performances obtenues :
Stabilité court terme = 2,2.10-13 τ-1/2
Stabilité long terme = 3,2.10-15 après 20000 s
d'intégration
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L’horloge µQuanS • Transposition de HORACE au Rb :
– Simplification du système laser grâce à l’utilisation de l’approche « télécom doublé »
– Déplacement collisionnel du Rb très inférieur à celui du Cs, intéressant pour l’amélioration de la stabilité long terme
⇒ Performances améliorées, réduction de l’encombrement, simplification de l’intégration
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Avancement et prochaines étapes
• Société créée depuis avril 2011 • Développement de 2 prototypes en cours (horloge et
gravi) au SYRTE et à l’Institut d’Optique • Installation à Bordeaux et premiers recrutements prévus
à partir du troisième trimestre 2011
Gravimètre
Horloge
2011 2012 2013
Version β Version 1.0