STAGE Offre de stage : Développement d’une source laser ultrastable en fréquence Pour les tests-sol de la mission spatiale LISA

Date de mise à jour de l’offre

Laboratoire SYRTE Observatoire de Paris :

Alliant recherche de très haut niveau et services scientifiques, le SYRTE se place aujourd’hui au premier rang international dans des champs disciplinaires variés : métrologie du temps et des fréquences, systèmes de référence célestes, rotation de la Terre, histoire de l’astronomie. La pluridisciplinarité du SYRTE se retrouve aussi dans ses compétences transverses - théorie, instrumentation, traitement et analyse de données - et dans la diversité de ses objectifs qui vont de la physique fondamentale jusqu’au transfert industriel. Le SYRTE a des partenariats avec plusieurs organismes publics, dont notamment le CNES, la DGA, l’ESA, le Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), et de nombreux industriels. Il est membre fondateur du Laboratoire d’Excellence du Programme Investissements d’Avenir FIRST-TF. Parallèlement à ses activités de recherche, le SYRTE assure des services nationaux et internationaux. Il compte en son sein le LNE-SYRTE.

Description de la mission

La détection récente des ondes gravitationnelles, à l’aide des interféromètres sol LIGO et VIRGO, valide la théorie de la relativité générale d’Einstein, et entraine un regain d’intérêt très fort pour la mission spatiale LISA (Laser Interferometer in Space Antenna). Cette mission spatiale, de type L3 et sélectionnée par l’ESA pour être lancée à l’horizon 2034, est basée sur un ensemble de trois satellites volant en formation, distants les uns des autres de 2.5 millions de kms. Le succès de la mission réside, entre-autres, sur la stabilité en fréquence des lasers embarqués pour les besoins des liens interférométriques. La spécification actuelle pour le bruit de fréquence résiduel est de 300 Hz/ Hz, qui sera probablement ramenée à terme à 30 Hz/ Hz, afin de réduire la contrainte sur d’autres aspects de la mission. Un consortium français composé du CNES, de plusieurs laboratoires du CNRS (INSU, IN2P3, INSIS) et du CEA est en charge de l’aspect AIVT du payload de la mission LISA. La contribution du SYRTE porte sur le développement et la mise à la disposition du consortium d’un dispositif laser stabilisé en fréquence, dans une configuration très compacte et majoritairement fibrée.

Nous menons depuis de nombreuses années au SYRTE, une activité de R&D sur les sources laser Telecom (~1.5 µm) triplées en fréquence et stabilisés sur des transitions hyperfines de l’iode moléculaire dans le domaine vert du spectre électromagnétique. Ce couple « laser Telecom/vapeur d’iode » permet de mettre en place des dispositifs instrumentaux très compacts et transportables, bénéficiant de composants commerciaux de grande maturité technologique. Cette approche permet par ailleurs de conférer aux lasers infrarouges, émettant dans la bande Telecom, une stabilité de fréquence jamais réalisée à l’aide d’une vapeur atomique en cellule. Nous avons d’ores et déjà démontré un niveau de stabilité de 2.5x10-14-1/2, où  est les temps d’intégration, qui décroit à 3.5 x10-15 après 100 s d’intégration, pour un laser opérant à 1542 nm et triplé en fréquence. Ce résultat est exprimé par l’écart-type d’Allan associé au bruit résiduel de fréquence relative du laser stabilisé sur l’iode, ou de ~ 7 Hz/ Hz exprimé en densité spectrale de bruit de fréquence. Il répond d’ores et déjà aux spécifications les plus sévères pour la performance du laser de la mission, dont la longueur d’onde nominale est 1064 nm.

Profil recherché

Candidat très motivé, ayant un fort intérêt pour le travail expérimental. Bonnes connaissances en optique non linéaire et spectroscopie moléculaire. Connaissances de base en électronique analogique seraient appréciées.

Niveau de qualification requis

Bac + 4/5 et +
  • Employeur
    Laboratoire SYRTE Observatoire de Paris
  • Secteur d’activité de la structure
    Enseignement - Formation - Recherche
  • Effectif de la structure
    De 51 à 250 salariés
  • Site internet de la structure
    https://syrte.obspm.fr
  • Type de stage ou contrat
    Stage pour lycéens et étudiants en formation initiale
  • Date prévisionnelle de démarrage
  • Durée du stage ou contrat
    Plus de 2 mois et jusqu'à 4 mois
  • Le stage est-il rémunéré ?
    Oui
  • Niveau de qualification requis

    Bac + 4/5 et +
  • Lieu du stage
    SYRTE Observatoire de Paris
    77 Avenue Denfert-Rochereau
    75014 PARIS 14E ARRONDISSEMENT
  • Accès et transports
    RER B Denfert Rochereau