Brevet FR3074371A1 (20190531)

REVENDICATIONS1. Dispositif d'interaction entre un faisceau laser et une transition énergétique hyperfine d'une espèce chimique disposée dans un espace sous vide, comprenant : - une source laser (19) adaptée pour émettre un faisceau laser source à une fréquence optique initiale (wo), caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre : - un modulateur électro-optique (55) à bande latérale unique comprenant un guide d'onde optique d'entrée (57) adapté pour recevoir le faisceau laser source et un guide d'onde optique de sortie adapté pour générer un faisceau laser de sortie, le modulateur électro- optique (55) ayant une première électrode haute fréquence (62a), une autre électrode haute fréquence (62b) et une pluralité d'électrodes basse fréquence (63a, 63b, 64), - un générateur de tension basse fréquence (79), configuré pour appliquer sur chacune desdites électrodes basse fréquence une tension basse fréquence adaptée pour générer un déphasage optique prédéterminé dans le guide d'onde optique, et - un système électronique (75,\n<CLM>\1\tcomprenant une horloge, le système électronique (75,\n<CLM>\1\tétant adapté pour générer un premier signal électrique modulé (sin(Qt), sin(0it)) à une première pulsation (Q, ni) et, respectivement, un autre signal électrique modulé (cos(Qt), cos(nit)) à la première pulsation (Q, ni) synchronisés par l'horloge, le système électronique (75,\n<CLM>\1\tétant adapté pour ajuster en amplitude et en phase le premier signal électrique modulé (sin(Qt), sin(0it)) relativement à l'autre signal électrique modulé (cos(Qt), cos(nit)) à la première pulsation (Q, ni), le système électronique (75,\n<CLM>\1\tétant adapté pour appliquer simultanément le premier signal électrique modulé (sin(Qt), sin(nit)) à la première pulsation (Q, ni) sur la première électrode haute fréquence (62a) et, respectivement, l'autre signal électrique modulé (cos(Qt), cos(04)) à la première pulsation (Q, ni) sur l'autre électrode haute fréquence (62b), et le système électronique (75,\n<CLM>\1\tétant adapté pour commuter et accorder la première pulsation (n, ni) dans une gamme spectrale hyperfréquence s'étendant au plus sur 100 gigahertz de manière à commuter en fréquence le faisceau laser de sortie vers une première fréquence optique (wo+Q, wo+ Q, wo-n, wo- ni) décalée de la première pulsation (Q, ni) par rapport à la fréquence optique initiale (wo) tout en atténuant le faisceau laser de sortie à la fréquence optique initiale (wo) et aux autres harmoniques de la première pulsation (Q, ni) par rapport à la fréquence optique initiale (wo).\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 1 dans lequel le système électronique (75,\n<CLM>\1\test adapté pour générer un deuxième signal électrique modulé (sin(02t)) à une deuxième pulsation (02) et, respectivement, un autre signal électrique modulé (cos(02t)) à la deuxième pulsation (02), le deuxième signal électrique modulé (sin(02t)) et l'autre signal 35 électrique modulé (cos(02t)) à la deuxième pulsation (02) étant synchronisés par l'horloge, le système électronique (75,\n<CLM>\1\tétant adapté pour ajuster en amplitude et en phase le deuxième signal électrique modulé (sin(02t)) à la deuxième pulsation (02) par rapport au premier signal électrique modulé (sin(nt), sin(0it)) à la première pulsation (0, 5\n<CLM>\1\tet former un premier signal électrique doublement modulé à la première pulsation (0, ni) et à la deuxième pulsation (02), le système électronique (75,\n<CLM>\1\tétant adapté pour ajuster en amplitude et en phase l'autre signal électrique modulé (cos(02t)) à la deuxième pulsation (02) par rapport à l'autre signal électrique modulé (cos(nt), cos(nit)) à la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tet former un autre signal électrique doublement modulé à la 10 première pulsation (0,\n<CLM>\1\tet à la deuxième pulsation (02), et le système électronique (75,\n<CLM>\1\tétant adapté pour ajuster en déphasage électrique le premier signal électrique doublement modulé par rapport à l'autre signal électrique doublement modulé, et le système électronique (75,\n<CLM>\1\tétant adapté pour appliquer simultanément le premier signal électrique doublement modulé sur la première électrode haute fréquence (62a) et, 15 respectivement, l'autre signal électrique doublement modulé sur l'autre électrode haute fréquence (62b), et le système électronique (75,\n<CLM>\1\tétant adapté pour commuter et accorder la deuxième pulsation (02) dans une gamme spectrale hyperfréquence s'étendant au plus sur 100 gigahertz de manière à commuter en fréquence le faisceau laser de sortie simultanément vers la première fréquence optique décalée de la première 20 pulsation (0,\n<CLM>\1\tpar rapport à la fréquence optique initiale (wo) et vers une deuxième fréquence optique décalée de la deuxième pulsation (02) par rapport à la fréquence optique initiale (wo), la première fréquence optique décalée et la deuxième fréquence optique décalée étant décalées dans le même sens par rapport à la fréquence optique initiale (wo), tout atténuant le faisceau laser de sortie aux autres harmoniques de la 25 deuxième pulsation (02) par rapport à la fréquence optique initiale (wo).\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 1 dans lequel le système électronique (75,\n<CLM>\1\tcomporte un synthétiseur électronique radiofréquence (75) adapté pour générer un signal électrique modulé à la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tet un coupleur hybride (76) ayant un premier canal de sortie (77) et un deuxième canal de sortie (78), le premier canal de 30 sortie (77) étant relié électriquement à la première électrode haute fréquence (62a), et, respectivement, le deuxième canal de sortie (78) étant relié électriquement à l'autre électrode haute fréquence (62b), le coupleur hybride (76) étant adapté pour recevoir le signal électrique modulé à la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tet pour générer le premier signal électrique modulé (sin(nt), sin(0it)) à la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tsur le premier canal 35 de sortie (77) et, respectivement, l'autre signal électrique modulé (cos(nt), cos(nit)) à la première pulsation (0,\n<CLM>\1\ten quadrature de phase sur le deuxième canal de sortie (78).\n<CLM>\1\tDispositif selon les revendications 2 et 3 dans lequel le synthétiseur 36 électronique radiofréquence (75) est adapté pour générer un signal électrique modulé à la deuxième pulsation (02), le coupleur hybride (76) étant adapté pour recevoir le signal électrique modulé à la deuxième pulsation (02) et pour générer le deuxième signal électrique modulé (sin(02t)) à la deuxième pulsation (02) sur le premier canal de sortie 5 (77) et, respectivement, l'autre signal électrique modulé (cos(02t)) à la deuxième pulsation (02) en quadrature de phase sur le deuxième canal de sortie (78).\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant en outre un composant optique non-linéaire (48) disposé pour recevoir le faisceau laser de sortie à la première fréquence optique décalée de la première pulsation (01) par rapport à la 10 fréquence optique initiale (wo)et/ou à la deuxième fréquence optique décalée de la deuxième pulsation (02) par rapport à la fréquence optique initiale (wo), le composant optique non-linéaire (48) étant adapté pour générer un faisceau laser à une fréquence optique double de la première fréquence optique décalée, à une fréquence optique double de la deuxième fréquence optique décalée, et/ou respectivement, à une fréquence 15 optique somme de la première fréquence optique décalée et de la deuxième fréquence optique décalée.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications 1 à 5 comportant en outre un commutateur optique (80), le commutateur optique (80) ayant une voie d'entrée (81) et une pluralité de voies de sortie (82, 83, 84, 85), le commutateur optique (80) étant adapté 20 pour recevoir sur la voie d'entrée et diriger sur l'une des voies de sortie le faisceau laser de sortie à la première fréquence optique décalée de la première pulsation (01) par rapport à la fréquence optique initiale (wo), le faisceau laser de sortie à la deuxième fréquence optique décalée de la deuxième pulsation (02) par rapport à la fréquence optique initiale (wo), le faisceau laser à la fréquence optique double de la première 25 fréquence optique décalée, le faisceau laser à la fréquence optique double de la deuxième fréquence optique décalée, et/ou respectivement, le faisceau laser à la fréquence optique somme de la première fréquence optique décalée et de la deuxième fréquence optique décalée.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications 1 à 6 comprenant une boucle 30 électronique de contre-réaction comprenant un photodétecteur (39), une source électrique (43) et un mélangeur de signaux (42), le photodétecteur (39) étant adapté pour mesurer un signal d'absorption par l'espèce chimique (7, 11, 15,\n<CLM>\1\tdu faisceau laser de sortie à la première fréquence optique décalée, à la deuxième fréquence optique décalée, du faisceau laser à la fréquence optique double de la première fréquence optique décalée, 35 du faisceau laser à la fréquence optique double de la deuxième fréquence optique décalée, et/ou respectivement, du faisceau laser à la fréquence optique somme de la première fréquence optique décalée et de la deuxième fréquence optique décalée, la 37 source électrique (43) étant adaptée pour générer un signal basse fréquence et le mélangeur de signaux (42) étant adapté pour mélanger le signal d'absorption et le signal basse fréquence pour former un signal d'erreur.\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 7 dans lequel la boucle électronique de 5 contre-réaction est configurée pour appliquer par intermittence le signal d'erreur à la source laser (19) de manière à ajuster la fréquence optique initiale (wo) sur une transition énergétique hyperfine de référence de l'espèce chimique.\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 8 dans lequel la boucle électronique de contre-réaction est configurée pour appliquer par intermittence le signal d'erreur au 10 système électronique (75,\n<CLM>\1\tde manière à ajuster la première pulsation (0, ni) et/ou la deuxième pulsation (02).\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel la source laser (19) comprend un laser à semi-conducteur ou un laser à fibre optique.\n<CLM>\1\tInterféromètre à atomes froids et à impulsions laser comprenant un 15 dispositif selon l'une des revendications 4 à 10 dans lequel l'espèce chimique est constituée d'atomes et dans lequel le synthétiseur électronique radiofréquence (75) est adapté pour commuter la première pulsation (01) et la deuxième pulsation (02) suivant une séquence prédéterminée.\n<CLM>\1\tAppareil de spectrométrie optique hyperfine comprenant un dispositif selon 20 l'une des revendications 1 à 10 dans lequel l'espèce chimique est constituée d'atomes, d'ions ou de molécules et comprenant un détecteur adapté pour mesurer une transition énergétique hyperfine de l'espèce chimique par absorption, réflexion ou diffusion du faisceau laser décalé en fréquence.\n<CLM>\1\tProcédé d'interaction entre un faisceau laser et une transition énergétique 25 hyperfine d'une espèce chimique comprenant les étapes suivantes : - confinement de l'espèce chimique (7, 11, 15,\n<CLM>\1\tdans un espace sous vide (8), - émission d'un faisceau laser source à une fréquence optique initiale (wo) ; - injection du faisceau laser source sur un guide d'onde optique d'entrée (57) d'un modulateur électro-optique (55) à bande latérale unique, 30 - génération d'un premier signal électrique modulé (sin(nt), sin(0it)) à une première pulsation (0,\n<CLM>\1\tsynchronisé sur une horloge et, respectivement, d'un autre signal électrique modulé (cos(nt), cos(nit)) à la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tsynchronisé sur l'horloge, la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tétant commutable et ajustable dans une gamme spectrale hyperfréquence s'étendant au plus sur 100 gigahertz, 35 - ajustement en amplitude et en phase du premier signal électrique modulé (sin(nt), sin(0it)) relativement à l'autre signal électrique modulé (cos(nt), cos(nit)) à la première pulsation (0, ni), 38 - application simultanée du premier signal électrique modulé (sin(nt), sin(0it)) à la première pulsation (0, ni) sur une première électrode haute fréquence (62a) du modulateur électro-optique (55) et, respectivement, de l'autre signal électrique modulé (cos(nt), cos(nit)) à la première pulsation (0, ni) sur une autre électrode haute 5 fréquence (62b) du modulateur électro-optique (55) de manière à générer sélectivement, sur un guide d'onde optique de sortie (157) du modulateur électro-optique (55), un faisceau laser de sortie à une première fréquence optique décalée de la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tpar rapport à la fréquence optique initiale (wo) tout en atténuant le faisceau laser à la fréquence optique initiale (wo) et aux autres fréquences harmoniques 10 de la première pulsation (0, ni) par rapport à la fréquence optique initiale (wo) et, - amplification optique (47,\n<CLM>\1\tdu faisceau laser de sortie pour générer un faisceau laser amplifié à la première fréquence optique décalée (wo+n, wo+ 0, wo-n, wo- ni), et - transmission du premier faisceau laser amplifié à la première fréquence optique décalée (wo+n, wo+ ni) en direction de l'espèce chimique (7, 11, 15,\n<CLM>\1\tde manière à interagir 15 avec une transition énergétique hyperfine de l'espèce chimique (7, 11, 15, 16).\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 13 comprenant en outre les étapes suivantes : - génération d'un deuxième signal électrique modulé (sin(02t)) à une deuxième pulsation (02) synchronisé sur l'horloge et, respectivement, d'un autre signal électrique modulé 20 (cos(02t)) à la deuxième pulsation (02) synchronisé sur l'horloge, la deuxième pulsation (02) étant commutable et ajustable dans une gamme spectrale hyperfréquence s'étendant au plus sur 100 gigahertz, - ajustement en amplitude et en phase du deuxième signal électrique modulé (sin(02t)) à la deuxième pulsation (02) par rapport au premier signal électrique modulé (sin(nt), 25 sin(0it)) à la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tpour former un premier signal électrique doublement modulé à la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tet à la deuxième pulsation (02), et ajustement en amplitude et en phase de l'autre signal électrique modulé (cos(02t)) à la deuxième pulsation (02) par rapport à l'autre signal électrique modulé (cos(nt), cos(nit)) à la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tpour former un autre signal électrique doublement modulé 30 à la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tet à la deuxième pulsation (02), - ajustement de phase électrique du premier signal électrique doublement modulé par rapport à l'autre signal électrique doublement modulé, - application simultanée du premier signal électrique doublement modulé sur la première électrode haute fréquence (62a) du modulateur électro-optique (55) et, respectivement, 35 de l'autre signal électrique doublement modulé sur l'autre électrode haute fréquence (62b) du modulateur électro-optique (55) de manière à générer sur le guide d'onde optique de sortie (157) du modulateur électro-optique (55), un faisceau laser de sortie commuté 39 simultanément vers la première fréquence optique décalée de la première pulsation (0,\n<CLM>\1\tpar rapport à la fréquence optique initiale (wo) et vers une deuxième fréquence optique décalée de la deuxième pulsation (02) par rapport à la fréquence optique initiale (wo), la première fréquence optique décalée et la deuxième fréquence optique décalée 5 étant décalées dans le même sens par rapport à la fréquence optique initiale (wo), - amplification optique (47,\n<CLM>\1\tdu faisceau laser de sortie pour générer un faisceau laser amplifié simultanément à la première fréquence optique décalée (wo+0, wo+ 0, wo-n, wo- ni) et à la deuxième fréquence optique décalée, et - transmission du faisceau laser amplifié simultanément à la première fréquence optique 10 décalée (wo+0, wo+ 0, wo-n, wo- ni) et à la deuxième fréquence optique décalée en direction de l'espèce chimique (7, 11, 15, 16).