STAGE Etude d'un accéléromètre MEMS pour hybridation avec un gyromètre à atomes froids sur puce

Cette proposition s'inscrit dans le projet de réalisation d'un gyromètre à atomes
froids sur puce. Le dispositif est basé sur un guide en géométrie de tore généré avec un
microcircuit (ou puce) à atomes. Cette expérience est motivée par la démonstration récente de la
manipulation cohérente de paquets d'ondes atomiques dans ces dispositifs, ouvrant ainsi des
perspectives concrètes pour la réalisation de gyromètres/accéléromètres compacts à atomes froids,
capables d'atteindre une sensibilité comparable à celle de dispositifs classiques (gyromètre à fibre
optique, gyrolaser) à l'état de l'art.
Dans le cas d'un gyromètre, c'est l'effet Sagnac qui est le fondement de la mesure de vitesses
de rotation avec ce capteur. Malgré l'aire relativement petite qu'on peu réaliser avec un
microcircuit à atomes, leur sensibilité élevée résulte, d'une part, de temps d'interrogation
importants allants jusqu'à la seconde, et d'autre part, de la faible dispersion en vitesse d'un
ensemble d'atomes froids (températures sub-Doppler) donnant la possibilité d'observer des
franges d'interférence atomique avec plus de 80% de contraste. On s'attend donc à ce que
l'utilisation d'atomes ultra froids puisse accroître encore le temps d'interrogation et la visibilité de
franges. De plus, les premières expériences d'interférométrie atomique réalisées avec des
condensats sur des puces à atomes nous permettent d'envisager des capteurs inertiels intégrés,
mieux adaptés aux applications comme la navigation inertielle du fait de leur compacité.
Le stage porte sur la caractérisation d'un accéléromètre à MEMS qui sera utilisé pour la
mesure de vibrations de l'expérience lors de la réalisation de l'interféromètre atomique. En effet,
les franges d'interférence atomique résultent du « mapping » de l'énergie d'interaction atomeslaser de Bragg sur la phase de la fonction d'onde atomique. Cette phase est définie par la phase
des faisceaux Bragg au point d'interaction avec les atomes. Comme la phase de lasers à l'endroit
où se trouvent les atomes est sensible au vibrations du support mécanique de faisceaux, il est
important de bien la mesurer pendant la réalisation de l'interféromètre. Lors du stage l'étudiant(e)
devra installer l'accéléromètre MEMS sur l'expérience, mesurer la densité spectrale du bruit de
vibrations caractéristique de l'expérience et déterminer la phase de vibrations contenue dans la
phase globale mesurée à la fin de l'interféromètre en utilisant la fonction de transfert de celui-ci.