STAGE Lasers stabilisés en fréquence, compacts et fibrés, Pour applications à des missions spatiales

Nous avons développé successivement deux dispositifs opérant à 1542 nm et 1544 nm, stabilisés sur
l’iode à 514 nm et 514.5 nm respectivement. Dans les deux cas, l’opération de triplage de fréquence
utilise deux cristaux non linéaires en Niobate de Lithium (PPLN) cascadés, et fait appel à des
composants photoniques totalement fibrés. Les deux bancs de spectroscopie de l’iode associés pour la
stabilisation en fréquence, utilisent des cellules d’iode scellées de 30 cm de long, et opèrent en espace
libre. Nous souhaitons accroitre la compacité de l’ensemble du dispositif « laser triplé + banc de
spectroscopie de l’iode». Dans cette perspective, nous opérons les opérations de modulation en phase
et de régulation de puissance optique dans le domaine infrarouge (IR), afin de bénéficier de composants
photoniques fibrés, de grande efficacité. Cette approche permettra de réduire de façon significative le
volume global des futurs dispositifs lasers stabilisés en fréquence, notamment dans la perspective de
l’utilisation pour LISA.
Le stage proposé est de nature expérimentale. Il s’agira de mettre en place une nouvelle approche de
stabilisation en fréquence, qui utilisera deux signaux impairs, issus des dérivés première et troisième des
raies de saturation de l’iode. Le premier signal permettra de corriger les fluctuations rapides de fréquence
du laser IR. Le second servira à corriger la dérive lente de fréquence du même laser. Cette approche, qui
sera mise en place dans le dispositif à 1544 nm, est originale et très prometteuse tant du point de vue
performances de stabilité de fréquence attendue, que de la compacité du dispositif instrumental global.
L’étudiant(e) travaillera d’abord sur l’amélioration du dispositif expérimental en cours de
développement à 1544 nm, puis sur l’optimisation des deux signaux dérivés de l’iode et sur leur
utilisation pour asservir le laser IR triplé en fréquence. Il aura ensuite la charge de caractériser les
performances métrologiques obtenues, en se comparant à des références de fréquence ultra stables
existantes au laboratoire.