25 ème anniversaire de la redéfinition du mètre 25 ème anniversaire de la redéfinition du mètre 50 ème anniversaire de linvention du laser 50 ème anniversaire de linvention du laser

Le mètre aujourdhui: fondements historiques, scientifiques et technologiques Christian J. Bordé et Marc Himbert

Albert Abraham Michelson Nobel Prize in Physics 1907 « For his optical precision instruments and the spectroscopic and metrological investigations carried out with their aid » 1960 Le mètre est la longueur égale à ,73 longueurs d'onde dans le vide de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux 2p 10 et 5d 5 de l'atome de krypton 86.

LASER A CO 2 Ch. Bordé 1967

Jan Hall Dick Barger ~1972 Saturated absorption in methane 1968 Working with the methane-stabilized HeNe Laser at 3392 nm

Poorman Relief Mine, Colorado, μm tunable Laser locked to 30 m Cavity CH 4 –stabilized HeNe 3.39 μm Laser

HeNe fringes At 3.39 μm Krypton fringes At nm 4 x10 -9 in 300 s APL 22, 196 (1973)

0.1 mm Diamètre du fil de tungstène 0,025 mm Diodes Schottky: fonctionnent jusque dans domaine Submillimétrique Diodes Métal-Isolant-Métal: fonctionnent du domaine submillimétrique au domaine optique Mesure des fréquences optiques Diode MIM

Mesure des fréquences optiques Ca Frequency Standard GHz Cs Frequency Standard GHz Quartz Oscillator 100 MHz 7 MHz 63 MHz Femtosecond Laser & Microstructure Fiber LBO Counter (f rep lock) ( ceo ) Ca Conventional chain:Peigne Femtoseconde: Hydrogen Maser

Ali Javan

17 Novembre 2008Comité Science et métrologie c= m/s 17 ème CGPM (1983) Adoption dune valeur précise pour la vitesse de la lumière dans le vide: « Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/ de seconde» doù la nécessité de réaliser pratiquement le mètre au moyen de lasers stabilisés en fréquence et asservis sur des transitions atomiques ou moléculaires. Mesure de la vitesse de la lumière et redéfinition du mètre Par mesure de la fréquence dun laser à He Ne asservi sur une raie dabsorption saturée du méthane, par rapport à lhorloge à Césium, et de la longueur donde de ce laser par comparaison interférométrique avec une lampe à Krypton (1972) :

Transit-time Increase, with Big Beams

Recoil-induced splitting of hfs Lines (CH4) Hall, Bordé, Uehara, PRL 37,1339 (1976)

17 Novembre 2008Comité Science et métrologie

Optical clock with cold 40 Ca atoms 1 S 0 3 P nm Ca = 456 THz) 320 Hz: Q nm = 2·10 8 /s 1 P 1 Cooling Clock expanding ensemble of neutral Ca atoms 3 ·10 7 atoms at 3 mK expanding ensemble of neutral Ca atoms 3 ·10 7 atoms at 3 mK Today: 12 μK (Compte Rendus Physique, Special Issue on Fundamental Metrology October 2004)

17 Novembre 2008Comité Science et métrologie

NMIJ PTB NMI-A NMIJ IMGC PTB Volume measurement by optical interferometry Different types of interferometers

Principle of lattice spacing measurement by x-ray interferometer

VIRGO (Cascina)

LASER INTERFEROMETER SPACE ANTENNA LISA 6 millions de kilomètres à la limite quantique!