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Stabilisation de fréquence des laser Méthode de Pound-Drever-Hall.

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1 Stabilisation de fréquence des laser Méthode de Pound-Drever-Hall

2 Principe de base à l’aide d’une cavité Fabry-Pérot Cavité Fabry-Pérot multiplicateur LASER Cellule de Pockels Photodétecteur Isolateur optique Filtre passe bas déphaseur Isolateur de Faraday Oscillateur amplificateur

3 Le rôle de la cavité Fabry-Pérot Phase du faisceau réfléchi => déduction de l’erreur en fréquence Cavité Fabry-Pérot Isolateur optique Intensité réfléchie fréquence Solution :  Mesure de la phase du coefficient de réfléxion : F(ω)=E ref /E inc P ref = |F(ω)E inc |² phase fréquence

4 Le rôle de la cellule de Pockels Mesure de la phase par interférences Modulation de phase avec cellule de Pockels : 3 faisceaux : un faisceau principal de fréquence ω et deux sidebands (composantes latérales de fréquences) de fréquences ω+ Ω et ω-Ω. Interférences entre les trois faisceaux : Pref = A + B(Re(X)cos Ωt+Im(X)sin Ωt)+termes en 2 Ω Où X=F(ω)F*(ω+Ω)-F*(ω)F(ω-Ω) termes représentant les interférences entre les faisceaux

5 Le rôle du multiplicateur et du filtre passe bas Multiplication du signal détecté par le photodétecteur et du signal de référence : Pref * sin Ωt = Asin Ωt + B(Re(X) (sin Ωt)²+Im(X) cos Ωt sin Ωt) + termes en 2 Ω Or (sin Ωt)²=1/2-1/2 cos 2Ωt et cos Ωt sin Ωt= -1/2 sin 2Ωt Récupération du signal continu avec le filtre passe bas : => Pref ~ B Re(F(ω)F*(ω+Ω)-F*(ω)F(ω-Ω)) Photodétecteur Oscillateur V sin Ωt P ref

6 Signaux d’erreur Modulation lente Modulation rapide Proche résonance ε ~ B Ω d|F|²/dω ε ~ -4/π * √PsPc * δω/δν  Limitations : bruit quantique de la lumière  Améliorations : Utilisation d’un laser NPRO

7 Les applications : quelques exemples Système utilisé en métrologie  Vélocimétrie par décalage doppler  Détecteur d’ondes gravitationnelles  Physique atomique : spectroscopie à modulation de fréquence Projet LISA Projet VIRGO


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