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Université Paris-Sud – Paris XI

1. Ménoret, Vincent. Accéléromètre à atomes froids aéroporté pour un test du Principe d'Equivalence : Airborne cold atom accelerometer : towards a test of the equivalence principle.

Degree: Docteur es, Physique atomique, 2012, Université Paris-Sud – Paris XI

Dans ce mémoire, nous présentons l'étude d'un senseur inertiel à ondes de matière embarqué dans un avion effectuant des vols paraboliques.Une source laser bi-fréquence robuste et compacte permettant de refroidir et d'interroger simultanément des atomes de 87Rb et 39K a été développée. Elle est basée sur des lasers télécom asservis sur un peigne de fréquences optique et doublés en fréquence. L'utilisation de composants optiques fibrés permet de rendre le système intrinsèquement résistant aux vibrations et aux fluctuations thermiques. Le dispositif a été validé en vol par l'obtention d'un double piège magnéto-optique.Nous avons utilisé la source laser pour faire fonctionner un interféromètre à atomes froids de 87Rb dans l'avion. Un accéléromètre mécanique auxiliaire permet d'augmenter la dynamique du capteur atomique et d'enregistrer des franges d'interférences malgré le niveau élevé des fluctuations d'accélération. Le senseur hybride ainsi réalisé a une résolution de 4.10-3 m.s-2.Hz-1/2, environ 100 fois plus faible que le niveau des vibrations dans l'avion.Dans la perspective de réaliser un test du principe d'équivalence en microgravité avec des atomes froids, nous étudions enfin de manière théorique le fonctionnement d'un interféromètre différentiel et nous intéressons à l'influence de certains effets systématiques.

In this thesis, we report on the study of a matter-wave inertial sensor, operated in an airplane carrying out parabolic flights.We have developped a compact and robust dual-wavelength laser source to cool and interrogate 87Rb and 39K atoms. It is based on frequency-doubled telecom lasers locked on a femtosecond optical frequency comb. The use of fibered optical components makes the setup intrinsically immune to vibrations and thermal fluctuations. The laser source was validated in flight by obtaining a double-species magneto-optical trap.We have used the source to carry out airborne measurements with an atom interferometer operating with cold 87Rb atoms. An auxiliary mechanical accelerometer makes it possible to increase the atomic sensor's dynamic range, and to record interference fringes despite the high level of acceleration fluctuations. This hybrid sensor has a resolution of 4.10-3 m.s-2.Hz-1/2, which is approximately 100 times lower than the typical vibration level in the plane.In the perspective of testing the equivalence principle with cold atoms in microgravity, we finally theoretically study the operation of a differential interferometer and investigate the influence of some systematic effects.

Advisors/Committee Members: Westbrook, Chris (thesis director), Bouyer, Philippe (thesis director).

Subjects/Keywords: Interférométrie atomique; Atomes froids; Senseurs inertiels; Principe d'équivalence; Source laser embarquable; Microgravité; Atom interferometry; Cold atoms; Inertial sensors; Equivalence principle; Onboard laser source; Microgravity

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APA (6th Edition):

Ménoret, V. (2012). Accéléromètre à atomes froids aéroporté pour un test du Principe d'Equivalence : Airborne cold atom accelerometer : towards a test of the equivalence principle. (Doctoral Dissertation). Université Paris-Sud – Paris XI. Retrieved from http://www.theses.fr/2012PA112183

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Ménoret, Vincent. “Accéléromètre à atomes froids aéroporté pour un test du Principe d'Equivalence : Airborne cold atom accelerometer : towards a test of the equivalence principle.” 2012. Doctoral Dissertation, Université Paris-Sud – Paris XI. Accessed July 21, 2019. http://www.theses.fr/2012PA112183.

MLA Handbook (7th Edition):

Ménoret, Vincent. “Accéléromètre à atomes froids aéroporté pour un test du Principe d'Equivalence : Airborne cold atom accelerometer : towards a test of the equivalence principle.” 2012. Web. 21 Jul 2019.

Vancouver:

Ménoret V. Accéléromètre à atomes froids aéroporté pour un test du Principe d'Equivalence : Airborne cold atom accelerometer : towards a test of the equivalence principle. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université Paris-Sud – Paris XI; 2012. [cited 2019 Jul 21]. Available from: http://www.theses.fr/2012PA112183.

Council of Science Editors:

Ménoret V. Accéléromètre à atomes froids aéroporté pour un test du Principe d'Equivalence : Airborne cold atom accelerometer : towards a test of the equivalence principle. [Doctoral Dissertation]. Université Paris-Sud – Paris XI; 2012. Available from: http://www.theses.fr/2012PA112183

2. Bebe Manga Lobe, Joseph Patient. Développement de diodes laser à faible largeur de raie pour le pompage atomique et d'un MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) à 780 nm pour le refroidissement d'atomes de Rubidium et la réalisation de capteurs inertiels : Development of laser diodes with narrow linewidth for atomic pumping and a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier)at 780 nm for cooling Rubidium atoms and realization of inertial sensors.

Degree: Docteur es, Electronique, 2015, Montpellier

Cette thèse de doctorat a été réalisée au sein du III-VLab, en partenariat avec l’Institut d’Electronique du Sud (IES). L’objectif de ce travail de thèse vise d’une part à l’optimisation des performances des diodes laser DFB émettant à 780 nm et le développement d’une source plus compacte (MOPA) à 780nm, intégrant de façon monolithique l’oscillateur maître (laser à rétro-action répartie ou DFB) et l’amplificateur de puissance, et d’autre part, à appréhender les phénomènes de bruit, permettant d’évaluer la qualité technologique des lasers. Les développements autour de la longueur d’onde 780 nm, se sont organisés en plusieurs thématiques : les lasers Fabry-Perot et DFB, les amplificateurs (SOA), les MOPA et l’étude du bruit des lasers. Nous avons étudié des structures de différentes épaisseurs de puits quantiques (160Å, 135 Å et 145 Å). La comparaison des performances globales des différentes structures de lasers larges, loin d’être évidente, nous a permis de choisir celle intégrant un puits quantique de 160 Å, pour la réalisation des lasers Fabry-Perot à ruban étroit (3µm à 4µm). Nous avons obtenu sur des lasers larges, de 3 mm de long, bruts de clivage, une puissance d’environ 5 watts par face pour un courant d’injection continu autour de 10 A. Les simulations et caractérisations électro-optiques menées sur des lasers ridge Fabry-Perot, ont servi à affiner le dessin des DFB à 780 nm, par rapport aux briques de base existantes du III-V Lab, et à proposer des structures à cavités optiques larges et super-large (LOC et SLOC) optimisées, en termes de puissance, qualités de faisceau et spectrale.Les mesures de bruits, appuyées d’un modèle de bruit électrique, ont permis d’extraire une valeur du paramètre de Hooge de 2,1.10^-3 pour les lasers ridge, en accord avec la littérature, et qui correspond à une bonne qualité de matériau et technologique des lasers. Différents types d’amplificateurs optiques évasés ont été dessinés, réalisés et caractérisés. Les caractérisations des diverses géométries de SOA, ont donné dans l’ensemble, des valeurs de gain comprises entre 19dB et 25dB. Nous avons obtenu respectivement pour les structures d’amplificateurs à guidages entièrement par l’indice (GI), entièrement par le gain (GG) et mixte (GM), des puissances de 500mW, 750mW et 1W. L’ensemble des résultats obtenus avec ces structures sont prometteurs pour l’intégration monolithique avec le DFB. En ce qui concerne le MOPA, trois approches ont été étudiées: MOPA droit, DFB et amplificateur tiltés de 7° (par rapport à la normale aux faces clivées), et la plus prometteuse mais plus complexe, intégrant le DFB droit et l’amplificateur tilté de 7°, avec une section courbe entre les deux. La prise en compte de l’ensemble des résultats lasers Fabry-Perot, DFB et des résultats d’amplificateurs, nous ont permis de proposer des dessins MOPA originaux. Le dessin du masque réalisé, intègre toutes ces configurations de MOPA, et en plus, des SOA et DFB, qui seront utilisés comme témoins de test lors des caractérisations.

This thesis has been realized…

Advisors/Committee Members: Orsal, Bernard (thesis director).

Subjects/Keywords: Senseurs inertiels; Pompage atomique; Refroidissement d'atomes; Diodes laser 780 nm; Largeur de raie; MOPA: Oscillateur Maître plus Amplificateur de Puissance; Inertial sensors; Atomic pumping; Cooling of atoms; 780 nm lasers; Linewidth; MOPA : Master Oscillator Power-Amplifier

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APA (6th Edition):

Bebe Manga Lobe, J. P. (2015). Développement de diodes laser à faible largeur de raie pour le pompage atomique et d'un MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) à 780 nm pour le refroidissement d'atomes de Rubidium et la réalisation de capteurs inertiels : Development of laser diodes with narrow linewidth for atomic pumping and a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier)at 780 nm for cooling Rubidium atoms and realization of inertial sensors. (Doctoral Dissertation). Montpellier. Retrieved from http://www.theses.fr/2015MONTS225

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Bebe Manga Lobe, Joseph Patient. “Développement de diodes laser à faible largeur de raie pour le pompage atomique et d'un MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) à 780 nm pour le refroidissement d'atomes de Rubidium et la réalisation de capteurs inertiels : Development of laser diodes with narrow linewidth for atomic pumping and a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier)at 780 nm for cooling Rubidium atoms and realization of inertial sensors.” 2015. Doctoral Dissertation, Montpellier. Accessed July 21, 2019. http://www.theses.fr/2015MONTS225.

MLA Handbook (7th Edition):

Bebe Manga Lobe, Joseph Patient. “Développement de diodes laser à faible largeur de raie pour le pompage atomique et d'un MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) à 780 nm pour le refroidissement d'atomes de Rubidium et la réalisation de capteurs inertiels : Development of laser diodes with narrow linewidth for atomic pumping and a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier)at 780 nm for cooling Rubidium atoms and realization of inertial sensors.” 2015. Web. 21 Jul 2019.

Vancouver:

Bebe Manga Lobe JP. Développement de diodes laser à faible largeur de raie pour le pompage atomique et d'un MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) à 780 nm pour le refroidissement d'atomes de Rubidium et la réalisation de capteurs inertiels : Development of laser diodes with narrow linewidth for atomic pumping and a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier)at 780 nm for cooling Rubidium atoms and realization of inertial sensors. [Internet] [Doctoral dissertation]. Montpellier; 2015. [cited 2019 Jul 21]. Available from: http://www.theses.fr/2015MONTS225.

Council of Science Editors:

Bebe Manga Lobe JP. Développement de diodes laser à faible largeur de raie pour le pompage atomique et d'un MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) à 780 nm pour le refroidissement d'atomes de Rubidium et la réalisation de capteurs inertiels : Development of laser diodes with narrow linewidth for atomic pumping and a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier)at 780 nm for cooling Rubidium atoms and realization of inertial sensors. [Doctoral Dissertation]. Montpellier; 2015. Available from: http://www.theses.fr/2015MONTS225

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