Stabilisation de fréquence des laser Méthode de Pound-Drever-Hall
Principe de base à l’aide d’une cavité Fabry-Pérot multiplicateur LASER Cellule de Pockels Photodétecteur Isolateur optique Filtre passe bas déphaseur Isolateur de Faraday Oscillateur amplificateur
Le rôle de la cavité Fabry-Pérot Isolateur optique Intensité réfléchie fréquence Solution : Mesure de la phase du coefficient de réfléxion : F(ω)=Eref/Einc Pref = |F(ω)Einc|² phase Phase du faisceau réfléchi => déduction de l’erreur en fréquence
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
Le rôle du multiplicateur et du filtre passe bas Photodétecteur Oscillateur V sin Ωt Pref 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))
Signaux d’erreur Modulation rapide Modulation lente Proche résonance ε ~ -4/π * √PsPc * δω/δν ε ~ B Ω d|F|²/dω Limitations : bruit quantique de la lumière Améliorations : Utilisation d’un laser NPRO
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