STAGE Spectral Hole Burning for Quantum Metrology: from Ultra-stable Lasers to Atomic-scale Force Sensors

Date de mise à jour de l’offre

SYstèmes de Référence Temps-Espace (SYRTE) :

Situé à l’Observatoire de Paris, le SYRTE - Systèmes de Référence Temps-Espace - est une unité mixte de recherche (UMR 8630) du CNRS, de l’Observatoire de Paris - Université PSL et de Sorbonne Université. 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.

Description de la mission

Project
Central to the Spectral Hole Burning experiment of SYRTE is the agile frequency manipulation and ultra-low noise heterodyne detection using two phase-locked lasers. The phase relation between these two continuous wave lasers is locked on a stable micro-wave signal using an optical phase locked loop (OPLL). While the master laser acts as an optical local oscillator outside the absorption band, the slave laser, on resonance, is manipulated in frequency (scan, multiple modes, etc.) by an FPGA device to create and then used to probe spectral-hole patterns. The same FPGA device is also responsible for detecting and processing the heterodyne signal in order to derive an error signal for stabilizing the frequency of the slave laser onto the spectral-hole pattern.
The purpose of this internship is twofold. The candidate will first test and optimize a digital OPLL system (realized by the startup company Koheron) in order to evaluate its optimal performance. A comparison with an existing and optimized analog OPLL and the hybridization between these two systems will be explored. Next, the candidate will attempt to engineer multiple frequency mode in order to interrogate simultaneously several spectral holes. By means of light-matter interaction, correlations between the spectral holes can be exploited to improve the frequency stabilization, which has been demonstrated with a single spectral hole at a few 10-15 at 1 s.

Profil recherché

We are looking for a serious and motivated candidate with professionalism. Technically, he/she should be familiar with standard optics, laser, analog and digital electronics. Prior experience with FPGA programming is appreciated but not necessary. Given the international context of the subject and the laboratory, technical English is indispensable.
Note that PhD in autumn 2020 is open. We therefore prefer candidates with the ability and the intention to pursue a PhD degree on our experiment.

Niveau de qualification requis

Bac + 4/5 et +
  • Employeur
    SYstèmes de Référence Temps-Espace (SYRTE)
  • 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 4 mois et jusqu'à 6 mois
  • Le stage est-il rémunéré ?
    Oui
  • Niveau de qualification requis

    Bac + 4/5 et +
  • Lieu du stage
    SYRTE, Observatoire de Paris, 61 avenue de l’Observatoire,
    75014 PARIS 14E ARRONDISSEMENT
  • Accès et transports
    https://syrte.obspm.fr/spip/presentation/article/acces-au-site-de-l-observatoire-de-paris