Brevet FR3044398A1 (20170602)
REVENDICATIONS1. Ensemble source laser (10) configuré pour illuminer une enceinte à vide ( E) comprenant des atomes à l'état gazeux (At) de manière à mettre en oeuvre un capteur inertiel à atomes froids, lesdits atomes présentant au moins deux niveaux fondamentaux séparés d'une différence de fréquence fondamentale (15f0) comprise entre 1 et quelques Gigahertz, ledit ensemble comprenant : - un laser maître (Lm) émettant un faisceau présentant une fréquence maître (fm), - une première boucle d'asservissement (BA1) configurée pour asservir la 10 fréquence maître du laser maître sur une fréquence correspondant à la moitié d'une fréquence déterminée d'une transition atomique entre un niveau fondamental et un niveaux excité desdits atomes, - un laser esclave (Le) présentant une fréquence esclave (fe), - une deuxième boucle d'asservissement (BA2) configurée pour asservir la 15 fréquence esclave du laser esclave par rapport à la fréquence maître (fm), - la fréquence esclave (fe) étant décalée par rapport à la fréquence maître (fm) successivement dans le temps d'une première (Un deuxième (6f2), et troisième (6f3) valeur de décalage prédéterminées, lesdites valeurs de décalage étant comprises dans un intervalle égal à la moitié de la différence 20 de fréquence fondamentale (6f0) plus ou moins quelques centaines de MHz.\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon la revendication 1 dans lequel : -la fréquence maître (fm) est déterminée de sorte qu'elle corresponde à la moitié d'une fréquence de repompage (f ,-Repomp) desdits atomes, et dans 25 lequel, - des première (fel), deuxième (fe2) et troisième (fe3) valeurs de fréquences esclaves successives, correspondant à la fréquence maître (fm) décalée respectivement de la première (Un de la deuxième (6f2), et de la troisième (6f3) valeur de décalage, sont déterminées de sorte qu'elles correspondent 30 respectivement à la moitié d'une fréquence de refroidissement (f ,-Refroid), à la moitié d'une fréquence de pompage optique (fpomp) et à la moitié d'une fréquence de détection (flet) desdits atomes, lors de la mise en oeuvre d'un capteur inertiel. 3044398 20\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon les revendications 1 ou 2 dans lequel la deuxième boucle d'asservissement (BA2) est réalisée à partir d'une boucle à verrouillage de phase optique (OPLL) configurée pour réaliser 5 l'asservissement à partir d'un signal d'erreur (E) fonction d'une différence de phase entre d'une part un battement (fm-fe) entre la fréquence maître et la fréquence esclave et d'autre part un signal de référence présentant une fréquence de référence prédéfinie à partir d'une valeur de décalage prédéterminée.\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon la revendication 3 dans lequel la boucle à verrouillage de phase optique comprend: -une photodiode (Ph) configurée pour détecter le battement (fm-fe) entre la fréquence maître et la fréquence esclave, -un mélangeur (M) configuré pour délivrer à partir dudit battement un signal converti de fréquence inférieure compatible avec une plage de fonctionnement d'un comparateur de phase (Compp), -un oscillateur de référence (Oref) configuré pour délivrer un signal de référence radio présentant une fréquence de référence radio (frefr) prédéfinie 20 à partir d'une valeur de décalage prédéterminée, -un comparateur de phase (Compp) configuré pour délivrer un signal d'erreur (E) fonction de la différence de phase entre le signal converti et le signal de référence radio, -un dispositif électronique de rétroaction (ER) configuré pour rétroagir sur la 25 fréquence esclave du laser esclave de manière à minimiser ledit signal d'erreur.\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon l'une des revendications précédentes dans lequel la première boucle de d'asservissement (BA1) comprend un 30 modulateur de phase (Modp), un amplificateur, un composant doubleur de fréquence et une cellule à absorption saturable comprenant la même espèce d'atomes (At) que ceux utilisés pour la mise en oeuvre d'un capteur inertiel. 3044398 21\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon l'une des revendications précédentes dans lequel les lasers maître et esclave sont des diodes laser de type « laser à rétroaction répartie ». 5\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon l'une des revendications précédentes comprenant en outre un étage de mise en forme de faisceaux (20) comprenant : -une pluralité d'amplificateurs optiques (A) configurés pour amplifier des faisceaux issus des lasers asservis en fréquence, 10 -une pluralité de composants doubleur de fréquence (D) configurés pour doubler la fréquence desdits faisceaux amplifiés.\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon l'une des revendications précédentes dans lequel les sources lasers émettent une longueur d'onde de 1560 nm et les 15 amplificateurs sont à base de semi-conducteurs.\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon l'une des revendications précédentes comprenant un premier circuit en photonique intégré (PIC1) sur un substrat en silicium comprenant la deuxième boucle d'asservissement (BA2) et des composants optiques nécessaires à la génération des faisceaux optiques pour la mise en oeuvre dudit capteur.\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon la revendication 9 dans lequel le premier - circuit photonique intégré comprend en outre le modulateur de phase (Moder)) 25 de la première boucle d'asservissement (BA1 ).\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon l'une des revendications précédentes comprenant un deuxième circuit photonique intégré (PIC2) sur substrat InP comprenant les amplificateurs et/ou comprenant un troisième circuit (PIC3) 30 photonique intégré comprenant les composants doubleurs réalisés sous la forme de guides d'onde en PPLN.\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon l'une des revendications 9 à 11 dans lequel le premier, et le cas échéant le deuxième et le cas échéant le troisième 3044398 22 circuit photonique intégré sont hybridés de manière à être intégrés sur une même puce.\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon l'une des revendications précédentes 5 comprenant un circuit photonique intégré source (PICs) comprenant le laser maitre, le laser esclave et des isolateurs associés.\n<CLM>\1\tEnsemble source laser selon l'une des revendications précédentes dans lequel le circuit photonique intégré source (PICs) , le premier (PIC1), le 10 deuxième (PIC2) et le troisième (PIC3) circuits photonique intégrés sont hybridés de manière à être intégrés sur une même puce.\n<CLM>\1\tCapteur inertiel (100) à atomes froids comprenant un ensemble source laser selon l'une des revendications 1 à 14 et comprenant en outre l'enceinte 15 à vide (E) comprenant les atomes à l'état gazeux (At).