[Interféromètre Sagnac atomique avec une acquisition de signal robuste]
Nous présentons ici les progrès réalisés avec notre interféromètre Sagnac à ondes de matière capable de résoudre des rotations ultra-lentes de l'ordre du avec un temps de mesure de 1 s et un taux de répétition de 2 Hz. Deux interféromètres Raman, sensibles aux rotations et aux accélérations, ont été utilisés. Nous avons développé deux techniques d'acquisition de signal qui exploitent la corrélation de phase du double interféromètre, la première en stabilisant l'interféromètre sur la position à mi-frange, la deuxième se basant sur la modulation de phase en combinaison avec la méthode dite ellipse fitting. Les deux techniques reposent sur la sensibilité à l'accélération gravitationnelle qui est utilisée pour contrôler la phase différentielle sans perturber la phase de rotation. De plus, nous discutons dans cet article des erreurs dans la mesure de la rotation engendrées par des instabilités des sources atomiques croisées, avec un non-alignement résiduel des trois réseaux optiques qui sont utilisés pour la diffraction atomique. L'enregistrement des fluctuations de la position des sources nous permet de réduire ce signal parasite. Nous atteignons ainsi une sensibilité d'opération stable de à une seconde de temps de mesure et après 4000 s d'intégration.
We report on recent progress on our matter-wave Sagnac interferometer capable of resolving ultra-slow rotations below the level with a 1-s measurement time and a repetition rate of 2 Hz. Two Raman interferometers are employed that are susceptible to rotation and acceleration. We demonstrate two read-out schemes exploiting the strict phase correlation of the dual interferometer, the first one locking the interferometer to the mid-fringe position, and the second relying on phase modulation combined with ellipse fitting. In both, the sensitivity to gravity acceleration is employed for controlling the differential interferometer phase without influencing the rotation signal. Furthermore, we discuss errors in the rotation signal arising from atom source instabilities combined with a residual misalignment of the three pulsed light gratings used for atomic diffraction. Monitoring the source position fluctuations allows us to suppress this spurious signal. We achieve stable operation with a sensitivity of for a 1-s measurement time, and after 4000 s of averaging.
Mot clés : Interféromètre atomique, Gyromètres, Capteurs inertiels, Atomes froids
Gunnar Tackmann 1 ; Peter Berg 1 ; Sven Abend 1 ; Christian Schubert 1 ; Wolfgang Ertmer 1 ; Ernst Maria Rasel 1
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[1] Sur la preuve de la réalité de l'éther lumineux par l'expérience de l'interférographe tournant, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 157 (1913), pp. 1410-1413
[2] The ring laser gyro, Rev. Mod. Phys., Volume 57 (1985), pp. 61-104 | DOI
[3] Quantum projection noise in an atomic fountain: a high stability cesium frequency standard, Phys. Rev. Lett., Volume 82 (1999), pp. 4619-4622 | DOI
[4] New determination of the fine structure constant and test of the quantum electrodynamics, Phys. Rev. Lett., Volume 106 (2011), p. 080801 | DOI
[5] A new photon recoil experiment: towards a determination of the fine structure constant, Appl. Phys. B, Volume 84 (2006) no. 4, pp. 633-642 | DOI
[6] Atom interferometer measurement of the Newtonian constant of gravity, Science, Volume 315 (2007) no. 5808, pp. 74-77 http://www.sciencemag.org/content/315/5808/74.full.pdf http://www.sciencemag.org/content/315/5808/74.abstract | DOI
[7] Precision measurement of the Newtonian gravitational constant using cold atoms, Nature, Volume 510 (2014), pp. 518-521
[8] A proposal for a gradient magnetometer atom interferometer, J. Mod. Opt., Volume 55 (2008), p. 3173
[9] Six-axis inertial sensor using cold-atom interferometry, Phys. Rev. Lett., Volume 97 (2006), p. 010402 | DOI
[10] Precision rotation measurements with an atom interferometer gyroscope, Phys. Rev. Lett., Volume 78 (1997), pp. 2046-2049 | DOI
[11] Rotation sensing with a dual atom-interferometer Sagnac gyroscope, Class. Quantum Gravity, Volume 17 (2000) no. 12, p. 2385 http://stacks.iop.org/0264-9381/17/i=12/a=311
[12] How to detect the chandler and the annual wobble of the Earth with a large ring laser gyroscope, Phys. Rev. Lett., Volume 107 (2011), p. 173904 | DOI
[13] Characterization and limits of a cold-atom Sagnac interferometer, Phys. Rev. A, Volume 80 (2009), p. 063604 | DOI
[14] Atom Interferometry (P.R. Berman, ed.), Academic Press, 1997
[15] Atom Optics, Springer, 2001
[16] Solid State Physics, Harcourt College Publ., New York, 2000
[17] Atomic interferometry with internal state labelling, Phys. Lett. A, Volume 140 (1989) no. 1, 2, pp. 10-12
[18] Quantum theory of atomic clocks and gravito-inertial sensors: an update, J. Opt. B, Quantum Semiclass. Opt., Volume 5 (2003) no. 2, p. S199 http://stacks.iop.org/1464-4266/5/i=2/a=380
[19] A compact dual atom interferometer gyroscope based on laser-cooled rubidium, Eur. Phys. J. D (2009) | DOI
[20] Versatile compact atomic source for high-resolution dual atom interferometry, Phys. Rev. A, Volume 76 (2007) no. 6, p. 63611 http://www.citebase.org/abstract?id=oai:arXiv.org:0705.4544
[21] Atomic velocity selection using stimulated Raman transitions, Phys. Rev. Lett., Volume 66 (1991), pp. 2297-2300 | DOI
[22] Heterodyne optical phase-locking of extended-cavity semiconductor lasers at 9 GHz, Opt. Commun., Volume 104 (1994) no. 46, pp. 339-344 | DOI
[23] Long-term stability of an area-reversible atom-interferometer Sagnac gyroscope, Phys. Rev. Lett., Volume 97 (2006), p. 240801 | DOI
[24] Method of phase extraction between coupled atom interferometers using ellipse-specific fitting, Opt. Lett., Volume 27 (2002) no. 11, pp. 951-953 | DOI
[25] Self-alignment of a compact large-area atomic Sagnac interferometer, New J. Phys., Volume 14 (2012) no. 1, p. 015002 http://stacks.iop.org/1367-2630/14/i=1/a=015002
[26] Enhancing the area of a Raman atom interferometer using a versatile double-diffraction technique, Phys. Rev. Lett., Volume 103 (2009), p. 080405
[27] Large momentum beam splitter using Bloch oscillations, Phys. Rev. Lett., Volume 102 (2009), p. 240402 | DOI
[28] 102ħk large area atom interferometers, Phys. Rev. Lett., Volume 107 (2011), p. 130403 | DOI
[29] HYPER: a satellite mission in fundamental physics based on high precision atom interferometry, Gen. Relativ. Gravit., Volume 36 (2004) no. 10, pp. 2197-2221 | DOI
[30] et al. Interferometry with Bose–Einstein condensates in microgravity, Phys. Rev. Lett., Volume 110 (2013), p. 093602 | DOI
[31] Multiaxis inertial sensing with long-time point source atom interferometry, Phys. Rev. Lett., Volume 111 (2013), p. 083001 | DOI
[32] Dual-axis, high data-rate atom interferometer via cold ensemble exchange | arXiv
[33] A spaceborne gravity gradiometer concept based on cold atom interferometers for measuring Earth's gravity field | arXiv
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